技术前沿：开创第四次工业革命

在德州仪器不断推出的“技术前沿”系列博客中，一些TI全球顶尖人才正在探讨目前最大的技术趋势以及如何应对未来挑战等问题。

我们从历史课上得知，人类历史上曾经发生过一次漫长的工业革命，这场始于18世纪下半叶的变革催生出无数现代工厂，通过供应商品来满足全世界的需要。

根据众多历史学家的研究，工业革命发生过三次。第一次革命的标志是蒸汽动力的使用，第二次的标志是装配流水线的诞生，第三次的标志则是早期自动化技术的萌芽。

而如今，我们现在已经揭开了第四次工业革命的序幕，即通过高级集成电路 (IC) 实现机器智能，进而推动整个变革进程。而我们正处于这次革命的风口浪尖，面临着许多挑战与机遇。

在第四次工业革命中，我们通过提升机器的智能化程度，一方面可以提高质量、可靠性和安全性，进而改善整个制造流程;另一方面可以继续保持低廉成本带来的优势，并满足全球范围内对商品的灵活性需求。

直到最近，对大多数企业而言，在工厂车间实现制造流程的灵活性仍然可望而不可及。同一条装配流水线上的机器设备主要用于实现某一项特定功能。在产品线上进行变更就意味着需要大费周章地调整设备，这是时间和资金方面的双重浪费。

但是，产品线的定制化或差异化程度越高，其竞争优势往往也就越明显。借助智能设备，智能化工厂能够以自动化方式即时应对此类变更，缩小流水线生产的规模，避免成本显著增加。

然而，打造这种程度的灵活性并非易事。这意味着工厂的每一台设备都必须“实现智能化”，也称为“控制智能”。也就是说，我们必须努力提升控制系统的智能水平，使其能够对生产环境中感知的事件自动作出响应。举例来说，装配线上的小小一把螺丝刀，也必须能够根据所处理的材料类型(如钢、碳或塑料)自动调整扭矩。

依此类推至整个工厂车间，可能有数百万个设备节点需要实现控制智能。

高灵活性工厂还必须拥有最先进的通信基础设施。当发生产品变更时，拥有先进通信工具的智能工厂可以根据在营业部录入的数据快速调整生产，甚至可以直接根据销售订单进行逐件产品调整。

这些通信系统可以是有线和无线形式，但必须能够处理大量数据而不消耗很多电力资源。

有关订单和产品变更的通信流在一个方向传输时，有关工厂车间状态的数据在相反方向传输。

能够以较快的速度交换的数据越多，同时消耗的电力资源越少，整个工厂就越具有成本效益，更加可靠和灵活。

第四次工业革命还将为工厂可靠性和安全性开创一个全新时代。部署在整个生产线中的自动化传感器将会帮助进行预防性维护，因此可以在设备出现故障之前对其进行维修，从而节省时间和资金。

这些保养良好的机器还会提高工厂车间工人的安全性。机械手不再需要封闭在墙壁后面，因为传感器和控制智能可以指示附近是否有人并自动调整其定位。

这些传感器将成为工厂的“耳目”，它们通过能量收集为自身供电，并且小巧坚固，能够承受极端温度和振动。最重要的是，由于工厂各处均需部署传感器，因此它们必须成本低廉。

德州仪器(TI)的工程师创造此类低成本、低功耗、高度可靠且具有高处理能力的控制智能、通信和自动感应 IC，引领着第四次工业革命，每一天TI的工程师都在突破工厂环境的极限。高集成度 IC 将如何永久改变产品的生产方式，我们拭目以待。