傳感器助力工業(yè)4.0發(fā)展
全球進(jìn)入工業(yè)4.0時代，已有許多企業(yè)采用機器人、物聯(lián)網(wǎng)、云端運算等新興技術(shù)進(jìn)行自動化生產(chǎn)。然而技術(shù)從未停滯不前，技術(shù)的不斷發(fā)展正在推動企業(yè)開始轉(zhuǎn)向工業(yè)5.0，為智慧生產(chǎn)系統(tǒng)打造一個“人性化”的制造環(huán)境。
工業(yè)5.0指的是“以人為本”的協(xié)作式生產(chǎn)，將人類引入高度自動化生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)人機協(xié)同，各種傳感器數(shù)據(jù)直接聯(lián)通設(shè)計與生產(chǎn)，從而為用戶實時提供個性化產(chǎn)品。
其中，傳感器不僅是工業(yè)4.0實現(xiàn)高度自動化生產(chǎn)的重要零件，也是工業(yè)5.0愿景中將“人”引入生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)，而這背后離不開半導(dǎo)體行業(yè)對傳感器技術(shù)的創(chuàng)新加持。
工業(yè)4.0的核心是互聯(lián)
互聯(lián)是一種雙向通信，允許自動或通過人工干預(yù)控制機器和工廠；同時也意味著，任何工業(yè)自動化項目或工藝設(shè)備，都可以實時提供有關(guān)其運行狀態(tài)和性能的數(shù)據(jù)。
要想實現(xiàn)工業(yè)互連，基本前提是能夠通過監(jiān)控、控制和分析應(yīng)用，以數(shù)字方式將制造和生產(chǎn)資料連接在一起，實現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制，最終達(dá)到自動化生產(chǎn)的目的，而這些都離不開傳感器的幫助。
傳感器是工業(yè)4.0場景中的基石
一方面，傳感器可以監(jiān)測溫度、濕度、聲音以及其他各種環(huán)境因素，并能夠測量或感知特定物體的狀態(tài)和變化，將其轉(zhuǎn)化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其他形式信息，在工廠設(shè)備和中央控制系統(tǒng)中進(jìn)行信息交流，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)。
另一方面，傳感器能監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作處于正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到更好的質(zhì)量。如果缺少這些傳感器對生產(chǎn)信息和狀態(tài)進(jìn)行精確而可靠的自動檢測，工廠的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現(xiàn)。
半導(dǎo)體技術(shù)推動工業(yè)5.0崛起
技術(shù)的進(jìn)步并非總是停滯不前。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，工業(yè) 4.0概念有其局限性：它專注于自動化，忽視了人為因素所帶來的創(chuàng)新能力。而工業(yè)5.0則意在增強人為因素，讓人在傳感器的幫助下，充分發(fā)揮創(chuàng)造性。
因此，在全新工業(yè)5.0概念中，傳感器的作用只強不弱。工業(yè)機器人周圍通常設(shè)置安全屏障以防止事故發(fā)生，然而如需達(dá)到高效生產(chǎn)，機器人需要在人類旁邊工作，如此一來對感應(yīng)提出了更高的要求。
除此之外，從接收傳感器數(shù)據(jù)到采取行動，還涉及各種通信節(jié)點、云和控件，由此可能導(dǎo)致大量延遲，而無法對某些特定的任務(wù)使用基于云的控制。因此新型傳感器不僅需要感應(yīng)，還需要推斷控制操作。
目前，半導(dǎo)體行業(yè)正在把低功耗微控制器作為解決方案。這些微控制器包含感應(yīng)元件和足夠的計算資源，可以運行任務(wù)特定的人工智能算法，包含了針對邊緣推理進(jìn)行優(yōu)化的計算機硬件體系結(jié)構(gòu)，讓傳感器變得更加智能，并且能夠進(jìn)行進(jìn)行預(yù)測。
例如，工人的手是否位于協(xié)作機器人的預(yù)期運動路徑上。另一個例子是使用機器學(xué)習(xí)算法偵聽安裝在電機殼體內(nèi)的音頻傳感器的輸出，以檢測軸承磨損的早期跡象。
自20世紀(jì)70年代中期基于硅的傳感器問世以來，工業(yè)感應(yīng)市場發(fā)生了巨大變化。而如今，智能城市、智能家居和智能建筑的出現(xiàn)也需要傳感器技術(shù)，工業(yè)5.0中的許多傳感器創(chuàng)新已經(jīng)在其他技術(shù)導(dǎo)向型市場中等到應(yīng)用，如高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 在新車型中的快速部署，以及電動汽車、半自動和全自動汽車的發(fā)展，都與工業(yè)系統(tǒng)一樣對傳感器應(yīng)用有著巨大的需求。
從工業(yè)4.0的持續(xù)發(fā)展到工業(yè)5.0概念的提出，傳感器的重要性不言自明。半導(dǎo)體行業(yè)的不斷技術(shù)創(chuàng)新，推動傳感器技術(shù)應(yīng)用落到實處，在推動工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展的同時，也為我們創(chuàng)造一個更美好、智能的生活。
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