ADI:在可靠性、稳定性和一致性上为工业级芯片立标杆

来源:QQ快报
责任编辑:鲁晓倩
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利用对设备特征值的监测数据来对设备运行状态进行预测,在故障发生之前作出预警和判断,以避免安全隐患,减少停机次数,因此制造商的收益显而易见,所以逐渐得到了市场认可

文︱王树一

图︱网络

工业生产最需要确定性,即便在这个不确定性越来越强的时代,而终端产品个性化需求的大流行,让厂商不得不面临更复杂的生产管理局面。一部高端手机由上千个零部件组成,而组装一部汽车则需要超过1万个零部件,如ADI公司状态监控 Otosense AI 部门副总裁 Kevin Carlin 所言:“用户买车的选择越来多(但对生产厂商来说可不是什么好事)。整车厂要从数十万甚至数百万的不同配置中选择出符合市场需求的产品,并有效管理工厂和供应链,以实时响应市场需求,还要能够根据供应链状况从一种模式快速切换到另一种模式。”

终端产品个性化定制模式,要求零件标准化、部件模块化和产品个性化重组,推进生产制造关键环节组织调整和柔性化改造,以形成对消费需求具有动态感知能力的设计、制造和服务新模式,这就需要对生产制造整个链条进行智能化改造,使生产制造更灵活、更可靠、效率更高,从而有效降低生产成本。

其中,通过预测性维护等手段减少停机时间,是驱动生产成本降低的一个重点方向。在美国商务部2018年发布的《在制造中采用先进维护的成本和优势》中统计,停机成本占到工业生产总成本的23.9%。但在很多工业场景下,生产状态的监控并不容易,这些设备往往在恶劣环境下工作,不适用人工检查,或者人工检查成本很高,通过在生产环节部署传感器网络,制造商在中心控制室就可以监测特定设备或零部件的健康状况,主动识别、诊断和解决异常,尽可能将问题在影响到正常生产之前解决掉,所谓“上工治未病”。

图源:《在制造中采用先进维护的成本和优势》,美国商务部

ADI中国区工业自动化行业市场部经理于常涛告诉探索科技(techsugar),可预测设备状态维护并不是一个新技术,其核心理念是通过数据积累和对设备模型的理解,利用对设备特征值的监测数据来对设备运行状态进行预测,在故障发生之前作出预警和判断,以避免安全隐患,减少停机次数,因此制造商的收益显而易见,所以逐渐得到了市场认可。特别是随着传感器技术与人工智能算法的改进,其实用性大大增强,预测准确度也大幅提升。

而实现预测性设备状态维护的基础,就是要有性能好而可靠性、稳定性和一致性都很优秀的传感器。于常涛表示,在设备状态检测上,主要用的传感器是温度传感器与振动传感器。工作温度与设备状态直接相关,是非常重要的待监测参数,而且温度检测技术也很成熟,ADI就有多种解决方案供客户选择,所以如何利用振动传感器提取设备运行状况就显得十分关键,ADI在振动检测上优势非常明显。

传统检测振动方法是采用压电陶瓷传感器。压电陶瓷传感器的有点是耐高温、动态范围大,体积较大、成本较高、而且一致性较差。ADI振动检测解决方案是采用MEMS传感器,与压电陶瓷传感器相比,MEMS振动传感器采用半导体工艺,非常适合大批量生产,一致性优秀,温漂特性与失调都好于压电陶瓷,而且体积小、成本低、耐冲击,优势明显。而且由于材料特性所致,压电陶瓷用满一两年之后,就要进行校准,这相当于增加了设备维护的成本,而MEMS振动传感器则不需要上线以后再校准。

图:与日俱进的ADI MEMS传感器技术

“ADI MEMS产品的优势就是出色的可靠性、稳定性和一致性,非常适合工业级市场应用。”于常涛强调,优秀的可靠性、稳定性和一致性是ADI对所有工业级产品一以贯之的追求。作为ADI最大的应用市场,工业产品贡献了ADI过半的营收,2021财年一季报中ADI工业产品线营收达到85.5亿美元,同比增长24%,创出历史记录。

从全球角度来看,向工业4.0迈进过程中,无论是传统生产线的改进,还是全新生产线的建设,都致力于利用智能网联技术提升生产制造过程的可预测性与可控性,例如前面提到的MEMS传感器监测振动状态。由于产线上采集的数据越来越多,工业互连也出现变化:工业以太网正在取代传统工业总线,逐渐成为工业应用中有线连接的事实标准;随着5G商用化部署成熟,工业成产中采用5G接入的设备也会越来越多;此外,还有ADI开发的SmartMesh等专有工业无线网络协议,特别适合与低功耗、低带宽、高可靠的应用场景。

图:ADI工业以太网解决方案

于常涛指出,中国工业市场场景丰富,机会众多。举凡仪器仪表、工业自动化、能源和轨道交通等领域,ADI都有良好的增长势头,具体来看,中国市场近年来有两个突出的方向值得关注。

一个是中高端制造的国产替代,例如芯片国产化催生了大量半导体测试机台的需求,而仪器仪表用芯片向来是ADI的强项,ADI有力支撑了国产芯片对测试机台的需求。同样,在工业自动化领域,性能升级和国产替代催生换机潮,国产设备在生产制造领域的市场份额越来越大,设备厂商要及时交付,就离不开高品质的工业芯片。

图:ADBMS1818及验证板

另一个是国家投资政策强相关行业的市场机会。在轨道交通、碳中和、高端设备制造和能源等行业或概念中,对高品质工业级芯片的需求有增无减,以电网为例,智能电网、特高压、储能等环节,都有大量的机会,针对储能市场,ADI就专门推出了ADBMS1818,非常适合电网应用。

于常涛最后表示,中国电子行业生机无限,“ADI将致力于创新,给用户带来差异性选择,也希望借助慕尼黑电子展的平台,让ADI‘在中国、为中国’的理念被大家熟知。”

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