【導讀】今年年初，工信部印發《工業互聯網創新發展行動計劃（2021—2023年）》對今后三年工業互聯網的重點工作內容做出部署，具體包括：實施網絡體系強基行動，推進工業互聯網網絡互聯互通工程，推動IT與OT網絡深度融合；實施平臺體系壯大行動，推進工業互聯網平臺體系化升級工程，推動工業設備和業務系統上云上平臺數量比2020年翻一番；等等。行動計劃完整反應了當前工業數字化轉型的大勢所趨，在第九屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2021產業和技術展望研討會上，ADI首次線下發布的思想領導力白皮書《工業4.0數字化轉型洞察：無縫連接推動工業創新》關鍵發現也反應這個趨勢。
該白皮書由ADI委托Forrester Consulting評估工業現代化的現狀，在線調研了312位在各自組織內負責制定工業連接戰略的資深制造業領導者。“當前企業競爭優勢來源于將工業數據可靠地轉化為值得信賴的可行見解的能力，而連接是推動創新見解的基礎。對那些同時發展安全性和網絡可靠性戰略的制造商而言，正面臨前景光明的未來。”ADI中國區工業市場總監蔡振宇在研討會上解讀白皮書時指出，“我們希望通過調查來評估工業的連接現狀，然后看如何去用產品和技術幫助這些客戶加速數字化轉型。”
ADI中國區工業市場總監蔡振宇
構筑“平面”未來工廠，制造業互聯需要技術和網絡升級
“工業數字化轉型道路最核心的一點在于首先要拿到足夠量的數據，前提條件是大量的連接，連接是第一步也是最重要的工作，在目前階段，提升連接的質量和能力至關重要。”蔡振宇表示。先進且高水平的工業連接能夠確保將大量工業數據轉化為洞察力和決斷力，最終實現更好的業務產出和行業顛覆的根本保證。在新一代工業連接的加持下，資產和技術將通過連接形成一個高效、有彈性且靈活的生態系統，可以輕松適應獨特的制造需求并兼顧未來趨勢。
您的公司如何劃分以下技術投資的優先級？
調研數據顯示，由于現有基礎存在客觀差異，不同成熟度（調研中按照受訪者企業數字化轉型的成熟度分為低、中、高進行分組）的公司對于工業互聯網未來的需求也不一樣，新興技術投資優先級有先后。以IIoT技術為例，85%的高成熟度公司表示IIoT技術目前支持許多工廠車間，相比之下中成熟度公司這一比例為66%，而低成熟度公司僅17%。對低成熟度公司而言，IIoT是首要技術投資重點，這表示他們發展方向類似，但進度較為緩慢。
當制造商試圖連接更多資產時，顯然他們希望通過混合有線/無線網絡來進行連接。對于大多數中成熟度和高成熟度公司而言，投資有線（如工業以太網）和無線（如5G）連接是關鍵優先事項。即使是公司成熟度最高的受訪者也承認，還有許多工作需要完成。事實上，與競爭對手相比，只有39%的高成熟度公司認為他們在實現數字化優先方面做得非常好。在中成熟度和低成熟度公司中，這一比例甚至更低。從本質上來說，制造業是資產密集型產業，實現數字化優先需要通過安全可靠的網絡來連接物理和數字資產。
“在此基礎上，可以預見工廠如何從傳統獨立網絡下的‘垂直型’結構拓展成未來的‘平面型’結構：更高水平的信息技術(IT)或企業基礎設施將與廠區的控制網絡（OT）融合；廠區中現有的各種網絡或生產單位將協同共存，支持交互操作；整個工藝環境將中實現無縫、安全的連接，從工藝終端一直到企業云。這種新型結構下的物理接口以及協議將統一成‘一個節點’，通過標準化的TSN（時間敏感網絡）和IT接口，并與上游數據進行連接和交流。“蔡振宇指出。
“平面型垂直結構”下的未來工廠
找準落地關鍵癥結，ADI解決方案助力工業數字化轉型
盡管需求不同，但調查顯示所有企業的現有基礎設施現代化改造主要痛點都趨于一致：計劃外停機代價高昂；傳統系統和網絡無法支持現代數字化業務；缺少專業知識減緩了網絡改進工作的速度。如何對癥下藥？蔡振宇給出了建議：“選擇連接戰略合作伙伴。對經常在工業領域奮戰的公司來說，缺少的就是相應的IT或者連接的經驗，ADI希望成為中國工業數字化之旅的同行者。”怎樣助力不同成熟度的公司打造未來工廠？蔡振宇總結了兩大方向：實現安全、靈活、可靠的連接；加速數字化應用落地。
調查數據-現有基礎設施現代化改造過程艱難的三大主要痛點
聚焦工業以太網的價值主張，實現安全統一互聯。當前工業環境下的各種以太網協議甚至物理接口，都不是統一的。接口協議混亂導致了傳統工業系統設計的設備端、控制端、應用端都相對獨立，沒有辦法和真正的網絡連接。“對此，ADI可拓展、安全的確定性以太網解決方案，可以提供邊緣至云端的無縫、安全連接技術，能夠將整個工廠相應的產品連接在一起，從過程控制到互聯運動。”蔡振宇繼續分享道，“更強的芯片核心可以把整個工廠相應的產品連在一起，實現萬物互聯；更高的帶寬可帶來更好的易用性，有助于幫助IT、OT的融合，提高靈活生產效率，同時也是TSN的良好載體。”
ADI提供邊緣至云端的無縫、安全連接技術
為實現工業物聯網應用必須支持各種常見的網絡拓撲，如PROFINET、EtherNet/IP®、EtherCAT®、POWERLINK®等常用工業以太網協議，以及線狀和環狀拓撲和星形拓撲，ADI打造的fido5000系列產品是具有兩個以太網端口的實時以太網、多協議 (REM) 交換芯片，是可編程的 IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps 以太網互聯網協議版本 6 (IPv6) 和互聯網協議版本 4 (IPv4) 交換機。除此之外，ADI新一代三端口ADIN1300是支持TSN的網絡芯片，使用雙絞線進行收發，采用標準xMII接口，可連接任何處理器，具備超低延遲、超低功耗的特性，已經被用于軌道交通等工業場景中；以及可幫助制造商和工業運營商提高控制系統的靈活性的軟件可配置輸入/輸出(I/O)產品系列（AD74412R和AD74413R）。
此外，5G正在加速在各行各業落地，必將給工業連接帶來新的變化。5G的三大特性——高傳輸速率、海量連接和低時延（URLLC）使得5G+工業現場可能是5G在工業領域的突破點。“5G與TSN的結合將是工業互聯網發展的方向，并推動工業無縫連接的創新。”蔡振宇指出。
提升產線數字化水平，從設備狀態監測入手。計劃外停機成為調研數據顯示的企業主要痛點，近年來越來越多的設備狀態監測（CBM，Condition Based Monitoring）被工業企業作為避免意外設備停工事故的主要手段，通過設備的振動狀態采集分析從而提升設備性能、生產效率與附加值。
為實現設備狀態監測，ADI推出了基于其多個系列高性能傳感器、完整信號鏈及算法在內的完整解決方案。例如ADXL100x系列單軸加速度計針對工業狀態監控應用而優化，測量帶寬高達50 kHz，g值范圍高達±100 g，并且擁有超低的噪聲性能，旋轉機械中發生的主要故障都在ADXL100x系列狀態監控加速度計的測量范圍以內。而集成的模塊產品ADcmXL3021還將高性能振動檢測和各種信號處理功能相結合，可以跟蹤許多機器平臺上的振動信號，可簡化狀態監測系統中的智能傳感器節點開發周期。
ADI團隊不僅致力于將人類對振動的解讀用于工業設備監測，還從設備的聲音中實現檢測異常行為并進行診斷。ADI的OtoSense體系結構就是一種融合人工智能的設備健康監測系統，讓計算機能夠理解設備發出的聲音和振動主要指標，能夠在問題變得嚴重之前確定工廠機器中的潛在問題。
內外雙循環模式下中國工業數字化轉型未來可期
作為一家高性能半導體技術企業，工業應用是ADI公司業務的重中之重——其2020年56億美金營收中53%來自于工業領域。“這就是我們為什么要做工業互聯網白皮書的起因。”蔡振宇指出，“中國已經成ADI在全球第二大的市場，因此這也是我們要把這個白皮書在中國做發布很重要的原因，ADI一貫非常重視中國市場。”
這波席卷全球的數字化浪潮正在為中國工業領域帶來驟變的機遇，越來越多的中國企業開始站在數字化時代的風口上，思考未來行業發展的新路徑。“當前中國經濟正處于經濟增長支柱‘內循環’和促進全球化‘外循環’的發展階段，特別是智慧城市、綠色能源、工業自動化、智能交通、工業互聯網是工業五大主要發展方向，正在為中國乃至全經濟增長發揮關鍵作用。” 蔡振宇指出，“如何在關鍵節點抓住正確方向完成數字化落地和卡位，將成為企業立足未來的根基。而我們愿意與中國客戶達成合作伙伴，以本地化策略快速響應，幫助客戶進行數字化轉型并達成雙贏。”
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