目前，一種范式轉變正在發(fā)生，通常被稱為工業(yè)4.0，或德國的工業(yè)4.0。在國際使用中，（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠或網(wǎng)絡物理（生產(chǎn)）系統(tǒng)等術語通常可互換使用來指代同一事物。工業(yè)4.0是指工業(yè)價值鏈及其產(chǎn)品數(shù)字化和網(wǎng)絡化的全球趨勢。

工業(yè)4.0的高調，特別是在德國，不僅在商業(yè)領域。工業(yè)4.0也受到政治的推動，因為它的經(jīng)濟影響，例如進一步發(fā)展德國制造業(yè)的競爭力。在這種情況下，政治官員正在推動一種雙重戰(zhàn)略，將供應商的觀點與用戶公司的觀點相結合，主要是在工業(yè)自動化和工廠工程方面。在此過程中，制造商必須將最新技術用于自己的生產(chǎn)過程，另一方面，將這些技術和產(chǎn)品推向市場。

從主要供應商的角度來看，信息或通信技術與傳統(tǒng)高科技方法之間的整合主要有助于擴大生產(chǎn)部門及其技術。為了實現(xiàn)這種擴展，需要滿足由于市場動態(tài)和市場復雜性日益增加而需要滿足的先決條件。從制造公司的角度來看，為新市場設計智能技術和產(chǎn)品并隨后服務于這些市場非常重要。為了滿足供應商和制造商的需求，公司將需要同時從這兩個角度采取行動的戰(zhàn)略。例如，半導體行業(yè)的公司擅長采用這些雙重策略。

像ADI公司這樣的半導體制造商正在處理這個復雜的概念，將自己的生產(chǎn)線轉變?yōu)槿詣又悄芄S。此外，這些制造商還為制造業(yè)的其他公司提供創(chuàng)新技術，幫助他們將制造設施轉變?yōu)橹悄芄S。因此，中小企業(yè)扮演著重要的角色，因為它們占德國工業(yè)企業(yè)的大多數(shù)（超過98%）。支持類型究竟是什么樣子，半導體制造商面臨的挑戰(zhàn)，以及工業(yè)4.0帶來的機遇——這些問題將在下面進行研究。

公司需要決定將其制造設施轉變?yōu)橹悄芄S是否意味著毫無意義的努力，還是意味著實際提高生產(chǎn)力并相應降低成本。

為了找到以下關鍵問題的答案，許多市場研究公司進行了大量研究。他們都得出了相同的結論：工業(yè)4.0將為中小企業(yè)提供附加值，他們應該抓住相關機會鞏固公司的成功。特別是對于半導體制造商來說，研究結果可以分為三個領域：新技術、新產(chǎn)品和新商業(yè)模式。這三個領域共同涵蓋了生產(chǎn)及其產(chǎn)品的整個價值鏈——從傳感器節(jié)點開始，通過云，一直到下游服務。

為了向智能工廠轉型，必須需要智能和節(jié)能產(chǎn)品，或者更確切地說是完全自主的系統(tǒng)，可以通過簡單的方式（如即插即用）集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)結構中。這些系統(tǒng)由各種半導體器件和傳感器組成，它們與模擬和數(shù)字信號處理IC相結合。價值鏈從這些設備開始——首先，傳感器負責從真實的物理世界收集數(shù)據(jù)，然后它們必須在數(shù)字領域內轉換和處理數(shù)據(jù)（見圖 1）。

圖1.智能工廠的信號鏈。

有哪些新要求？

隨著價值鏈的發(fā)展，市場需求需要發(fā)生變化。這就是為什么半導體制造商必須使自己的企業(yè)和產(chǎn)品適應智能工廠的現(xiàn)實。技術趨勢正朝著智能和節(jié)能產(chǎn)品以及集成的安全和安保功能以及能量收集能力的方向發(fā)展。圖2以ADI公司基于MEMS的加速度計ADXL356為例，顯示了這種器件或完整系統(tǒng)的外觀。

圖2.基于MEMS的智能傳感器解決方案。

ADXL356是一款低成本、低噪聲、3軸加速度計，測量范圍高達±40 g（FSR）。該器件的主要特性是極低的失調漂移和低功耗。由于采用密封封裝，ADXL356特別適合惡劣環(huán)境條件下的精確傾斜測量、高分辨率振動測量以及低電流或電池供電無線傳感器網(wǎng)絡中的高性能（長時間）測量，例如用于結構健康監(jiān)測（SHM）、姿態(tài)航向參考系統(tǒng)（AHRS）或各種其他突然過大力的應用。ADXL356構成了系統(tǒng)的基礎，該系統(tǒng)還通過其他功能進行了擴展：通過模數(shù)轉換器、微控制器以及支持以太網(wǎng)、6LpoWPAN或ADRadioNet等通信標準的各種模擬和數(shù)字、部分隔離或無線接口進行集成信號處理。后一項是ADI公司開發(fā)的通信標準，其特點是無線、自愈多跳通信協(xié)議，以及高可擴展性和低內存消耗。此外，AES-128 和 AES-256 等集成加密方法提高了抵御可能網(wǎng)絡攻擊的安全性。最后但并非最不重要的一點是，功能安全在這些系統(tǒng)的開發(fā)過程中起著重要作用，因為這在智能工廠的背景下也很重要。

對于半導體制造商來說，未來僅僅擴大其傳感器和其他半導體器件的范圍是不夠的。為了在市場上被視為全球參與者，為了充分發(fā)揮工業(yè)4.0的潛力，他們現(xiàn)有的產(chǎn)品范圍必須通過通信和低功耗微處理器技術進行擴展。考慮到這一點，ADI公司已經(jīng)在其產(chǎn)品組合中提供了相關解決方案。例如，在通信領域，HART?調制解調器有多種解決方案。這些HART解決方案能夠通過使用現(xiàn)有的基礎設施來實現(xiàn)新的節(jié)能技術，以非常簡單的方式改善傳統(tǒng)擁堵的通信網(wǎng)絡。

市場研究還顯示，中小型企業(yè)希望得到制造商和供應商的大力支持，以便更快、更有效地將新產(chǎn)品集成到他們的系統(tǒng)中。通過這種方式，可以減少企業(yè)的額外工作量，他們可以繼續(xù)專注于其核心業(yè)務。特別是，供應商與企業(yè)之間的伙伴關系或合作努力被視為支持類型。

由于工業(yè)4.0的眾多優(yōu)勢，問題出現(xiàn)了，為什么許多企業(yè)現(xiàn)在還沒有投資自己的智能工廠？

猶豫的原因

投資的主要障礙之一是智能工廠及其相關成本的無益。例如，由于缺乏貨幣評估標準，目前計算投資率仍然相當困難。因此，半導體制造商必須提高客戶的意識，并提供教育材料，展示智能工廠的優(yōu)勢，并指出投資智能工廠可以獲得的價值。

然而，投資不僅必須由有興趣將自己的設施轉變?yōu)橹悄芄S的中小型企業(yè)進行。半導體制造商等智能解決方案提供商必須投資于自己的產(chǎn)品供應，并可能投資于其各個業(yè)務部門所需的重組。這些投資對于新技術和商業(yè)模式以及營銷活動、資格認證措施和銷售管理的開發(fā)和擴展是必要的。

隨著生產(chǎn)部門的轉型，數(shù)據(jù)和IT安全等領域一次又一次地發(fā)揮重要作用。這些主題不僅是成功引入工業(yè)4.0的重要要求。因此，它們必須作為關鍵的接受和成功因素持續(xù)實施到數(shù)字系統(tǒng)中。

對于企業(yè)來說，重要的是在實施工業(yè)4.0的早期階段制定其基本戰(zhàn)略路線，以積累相應技術的經(jīng)驗。然而，這個過程需要耐心，因為許多相關技術在5到10年甚至更長時間內不可能充分發(fā)揮其潛力。因此，工業(yè)4.0的實施過程將需要很長時間。此外，由于缺乏明確的定義，工業(yè)4.0完全實施的確切日期沒有。與其談論工業(yè)革命，不如使用“工業(yè)進化”一詞更有意義。

隨著生產(chǎn)環(huán)境的變化，新的參與者和競爭對手也將出現(xiàn)或影響市場。聯(lián)盟將會出現(xiàn)，這將在很大程度上塑造生產(chǎn)形象。行業(yè)或企業(yè)的未來將由工廠車間內越來越少的人決定。軟件和服務部門也將發(fā)揮重要作用，因為只有將虛擬世界與現(xiàn)實世界聯(lián)系起來并融合在一起，才能確保巨大的生產(chǎn)潛力。

很明顯，對于企業(yè)來說，當前的發(fā)展步伐正在加快，如果錯過了這條船，他們很難趕上。

因此，企業(yè)不再認為工業(yè)4.0是暫時的炒作。與此同時，當前的市場發(fā)展清楚地顯示出工業(yè)4.0和智能工廠不可逆轉的趨勢。關于缺少標準、缺少安全性、知識貧乏等的最大問題正在變得越來越小。此外，對生產(chǎn)環(huán)境未來的困惑也在減少。

總之，工業(yè)4.0、向智能工廠的轉型及其所需的技術為半導體制造商及其成功提供了巨大的潛力。

審核編輯：郭婷