从半导体行业的角度看工业4.0

　　工业4.0将为中小型企业提供附加价值，同时实现工业价值链及其产品的数字化和网络化。

　　目前，工业4.0（德国工业4.0）经常被称为范式转变。在使用中，（工业）物联网，智能工厂或网络物理（生产）系统等术语经常互换使用，表示相同的事物。

　　工业4.0是指产业价值链及其产品数字化和网络化的趋势。

　　德国

　　工业4.0的高调，特别是在德国，不仅在商业世界。由于经济影响，工业4.0还受到政治的推动，如进一步发展德国制造业的竞争力。

　　在这种背景下，政治官员正在推行一种结合供应商视角和用户公司前景的双重战略，主要是工业自动化和工厂工程。

　　在这样做的时候，制造商使用的技术来生产自己的生产过程是非常重要的，另一方面，把这些技术和产品推向市场。

　　扩张

　　从主导供应商的角度来看，信息通讯技术与传统高科技手段之间的整合主要是为了扩大生产部门及其技术。

　　为了实现这种扩张，需要满足市场动态和市场复杂性增加的先决条件。从制造企业的角度来看，为新市场设计智能技术和产品并随后服务于这些市场是非常重要的。为了满足供应商和制造商的需求，公司需要采取双方行动的策略。例如，半导体行业的公司擅长采用这些双重策略。

　　像Analog Devices这样的半导体制造商正在处理这个复杂的概念，将他们自己的生产线转变成全自动的智能工厂。此外，这些制造商还为制造业内的其他公司提供创新技术，帮助他们将生产设施转变为智能工厂。因此，德国工业企业占绝大多数（98％以上），对中小企业起着重要作用。

　　究竟是什么类型的支持，半导体制造商面临的挑战以及工业4.0带来的机遇是什么？这些问题在下面进行检查。

　　企业需要决定他们的生产设施是否转化为智能工厂意味着无谓的努力或实际生产力的提高，并相应地降低成本。

　　为了找到以下关键问题的答案，许多市场研究公司已经进行了大量的研究。他们都得出了同样的结论：工业4.0将为中小企业提供附加价值，他们应该抓住相关机会巩固公司的成功。

　　特别是对于半导体制造商来说，研究的结果可以分为三个领域：新技术，新产品提供和新商业模式。这三个领域一起涵盖了生产及其产品的整个价值链 - 从传感器节点，云端，到下游服务。

　　为了向智能工厂转型，强制性地需要智能化和省电的产品，或者可以以简单的方式（如即插即用）集成到现有生产结构中的*自主的系统。这些系统由各种半导体器件和传感器组成，与模拟和数字信号处理IC相结合。价值链首先从这些设备开始，传感器负责从真实的物理世界收集数据，之后他们必须在数字领域内转换和处理数据。

　　新的要求

　　随着价值链的发展，市场需求将会发生变化。这就是为什么半导体制造商必须将自己的企业和产品适应智能工厂的现实。技术趋势正朝着智能化，节能化的产品方向发展，集成安全保障功能和能量收集能力。使用ADI公司的基于MEMS的加速度计ADXL356的例子，图2显示了这样一个器件或整个系统的外观。

　　ADXL356是一款低成本，低噪声的3轴加速度计，测量范围高达±40 g（FSR）。这部分的主要特点是其极低的失调漂移和低功耗。由于其密封封装，ADXL356特别适用于恶劣环境条件下的倾斜测量，高分辨率振动测量以及低电流或电池供电的无线传感器网络中的高性能（长时间）测量，例如那些用于结构健康监测（SHM），姿态航向参考系统（AHRS）或其他各种具有突然的过度作用力的应用。

　　ADXL356构成了系统的基础，并扩展了其他功能：通过模数转换器，微控制器以及支持以太网，6LpoWPAN等通信标准的各种模拟和数字，部分隔离或无线接口的集成信号处理。或ADRadioNet。后者是由ADI公司开发的一种通信标准，具有无线自愈多跳通信协议，高可扩展性和低内存消耗。

　　此外，诸如AES-128和AES-256的集成加密方法提高了对可能的网络攻击的安全性。后但并非不重要的一点是，功能安全在这些系统的开发过程中起着重要的作用，因为这在智能工厂中也是非常重要的。

　　对于半导体制造商来说，未来只能扩大其传感器和其他半导体器件的范围是不够的。为了在市场上被视为性的玩家，为了挖掘工业4.0的全部潜力，他们现有的产品范围必须通过通信和低功耗微处理器技术来扩展。

　　考虑到这一点，ADI公司已经在其产品组合中提供了相关的解决方案。例如，在通信领域，HART调制解调器有多种解决方案。这些HART解决方案能够以相当简单的方式改善传统的拥塞通信网络，为其新型节能技术使用现有的基础设施。

　　市场研究还显示，中小企业希望得到制造商和供应商的大力支持，以便更快，更有效地将新产品整合到系统中。这样可以减少企业的额外努力，并可以继续关注其核心业务。特别是供应商和企业之间的合作或合作被认为是支持类型。

　　由于工业4.0的诸多优势，至今为止很多企业还没有投资自己的智能工厂，

　　犹豫的原因

　　投资的主要障碍之一是被认为是智能工厂的无利益及其相关成本。例如，由于缺乏货币评估标准，目前计算投资率仍然相当困难。因此，半导体制造商不得不提高客户的认知度，并提供展示智能工厂优势的教育资料，同时也指出了在投资中获得的价值。

　　但是，投资不仅要有兴趣将自己的设施变成智能工厂的中小企业进行投资。像半导体制造商这样的智能解决方案提供商不得不投资自己的产品，并可能需要对其各个业务部门进行重组。这些投资是新技术和新商业模式的必要条件，也是市场营销活动，资质对策和销售管理的发展和拓展。

　　随着生产部门的转型，数据和IT安全等领域一再发挥重要作用。这些主题不仅仅是成功引入工业4.0的重要要求。数字系统必须作为关键的接受和成功因素不断地落实到数字系统中。

　　对于企业来说，早日把基本的战略方向设定到工业4.0的实施，收集相关技术的经验，是非常重要的。然而，这一过程需要耐心，因为许多相关技术不可能在五到十年甚至更长的时间内充分发挥其潜力。因此，工业4.0的实施过程将需要很长时间。而且，由于缺乏明确的定义，工业4.0将没有*实施的具体日期。而不是谈论工业革命，用“工业革命”这个术语来说可能更有意义。

　　随着生产环境的变化，新的参与者和竞争者也将出现或影响市场。会出现联盟，以重大的方式影响生产形象。工厂或企业的未来将在工厂大厅内越来越少地决定。软件和服务部门也将发挥重要作用，因为只有将虚拟与现实世界起来才能确保巨大的生产潜力。

　　很显然，对于企业来说，当前发展的步伐正在加快，如果错过了船，他们很难赶上。

　　不可逆转的趋势

　　因此，企业不再相信工业4.0是暂时的炒作。与此同时，目前的市场发展已经显示出工业4.0和智能工厂的不可逆转的趋势。关于缺失标准，缺少安全性，知识差等问题大的问题正在变得相当小。此外，生产环境的未来混乱也在减少。

　　总之，工业4.0向智能工厂的转型及其所需的技术为半导体制造商及其成功提供了巨大的潜力。