傳感器是工業(yè)4.0場(chǎng)景中的基石

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? ? 全球進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，已有許多企業(yè)采用機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、云端運(yùn)算等新興技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)企業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向工業(yè)5.0，為智慧生產(chǎn)系統(tǒng)打造一個(gè)“人性化”的制造環(huán)境。

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　　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(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同，各種傳感器數(shù)據(jù)直接聯(lián)通設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，從而為用戶實(shí)時(shí)提供個(gè)性化產(chǎn)品。

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　　其中，傳感器不僅是工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)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(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)，而這背后離不開(kāi)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)傳感器技術(shù)的創(chuàng)新加持。

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　　工業(yè)4.0的核心是互聯(lián)

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　　互聯(lián)是一種雙向通信，允許自動(dòng)或通過(guò)人工干預(yù)控制機(jī)器和工廠；同時(shí)也意味著，任何工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目或工藝設(shè)備，都可以實(shí)時(shí)提供有關(guān)其運(yùn)行狀態(tài)和性能的數(shù)據(jù)。

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　　要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)互連，基本前提是能夠通過(guò)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(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制，最終達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)的目的，而這些都離不開(kāi)傳感器的幫助。

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　　傳感器是工業(yè)4.0場(chǎng)景中的基石

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　　一方面，傳感器可以監(jiān)測(cè)溫度、濕度、聲音以及其他各種環(huán)境因素，并能夠測(cè)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(chǔ)的電子信號(hào)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(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)。

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　　另一方面，傳感器能監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)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(duì)生產(chǎn)信息和狀態(tài)進(jìn)行精確而可靠的自動(dòng)檢測(cè)，工廠的信息處理、控制決策等功能就無(wú)法談及和實(shí)現(xiàn)。

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　　半導(dǎo)體技術(shù)推動(dòng)工業(yè)5.0崛起

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　　技術(shù)的進(jìn)步并非總是停滯不前。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，工業(yè) 4.0概念有其局限性：它專注于自動(dòng)化，忽視了人為因素所帶來(lái)的創(chuàng)新能力。而工業(yè)5.0則意在增強(qiáng)人為因素，讓人在傳感器的幫助下，充分發(fā)揮創(chuàng)造性。

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　　因此，在全新工業(yè)5.0概念中，傳感器的作用只強(qiáng)不弱。工業(yè)機(jī)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(jī)器人需要在人類旁邊工作，如此一來(lái)對(duì)感應(yīng)提出了更高的要求。

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　　除此之外，從接收傳感器數(shù)據(jù)到采取行動(dòng)，還涉及各種通信節(jié)點(diǎn)、云和控件，由此可能導(dǎo)致大量延遲，而無(wú)法對(duì)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。

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　　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(jì)算資源，可以運(yùn)行任務(wù)特定的人工智能算法，包含了針對(duì)邊緣推理進(jìn)行優(yōu)化的計(jì)算機(jī)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(cè)。

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　　例如，工人的手是否位于協(xié)作機(jī)器人的預(yù)期運(yùn)動(dòng)路徑上。另一個(gè)例子是使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法偵聽(tīng)安裝在電機(jī)殼體內(nèi)的音頻傳感器的輸出，以檢測(cè)軸承磨損的早期跡象。

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　　自20世紀(jì)70年代中期基于硅的傳感器問(wèn)世以來(lái)，工業(yè)感應(yīng)市場(chǎng)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(chǎng)中等到應(yīng)用，如高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 在新車型中的快速部署，以及電動(dòng)汽車、半自動(dòng)和全自動(dòng)汽車的發(fā)展，都與工業(yè)系統(tǒng)一樣對(duì)傳感器應(yīng)用有著巨大的需求。

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　　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(dòng)傳感器技術(shù)應(yīng)用落到實(shí)處，在推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展的同時(shí)，也為我們創(chuàng)造一個(gè)更美好、智能的生活。

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