智能边缘工业市场，带来传统芯片公司的创新变革

来源:eeworld发布时间:2023-07-26581浏览

ADI公司现任CEO Vicent Roche曾经在2015年纪念ADI成立50周年时表示，只有不到万分之一的公司持续了50年之久，ADI是其中之一。Vincent也解释了公司能够始终成功的关键要素，一是坚持做好技术领先的供应商，第二则是随时根据市场的变化进行策略调整。

而公司最近的变化，是去年所提出的激活智能边缘这一战略，在这一战略目标下，ADI的各部门都将智能边缘化融入其中。当然，这里面的边缘指的是更接近数据创建地方的边缘节点，这和ADI一直以来致力于搭建连接物理世界和数字世界的桥梁理念相契合。重要的是，通过智能边缘，ADI能够进一步将原始数据转化为可操作的见解，这也是客户所需要的。

如今，人工智能已经被认为是一项改变全世界的跨时代技术，而智能边缘也有着同样类似的地位。

日前，借ADI参加慕尼黑上海电子展之际，EEWORLD采访到了ADI中国区工业市场总监蔡振宇，在他的介绍中，我们看到了ADI如何通过赋能智能边缘，助力工业新时代的转型。

蔡振宇在展会现场介绍ADI的工业方案

ADI的工业沉淀

首先，工业是ADI看重且具备技术、市场、历史等等优势的领域。1965年ADI成立之时，第一颗产品就是应用于测试和测量系统的放大器，从那时算起，ADI在工业领域已经耕耘了接近60年。

ADI划分的工业市场涵盖了能源、工业自动化、测试测量、宇航以及医疗应用等等，根据2022年财报显示，ADI 50%的营收来自于此，总计约60亿美元。

“工业本身是非常宽泛、分散、多应用的场景。ADI拥有约7.5万产品种类，整合了美信、凌特的产品优势，可以面向广泛的应用场景。“蔡振宇说道。目前ADI拥有7万5千种产品，有50%以上的营收来自10年甚至更早之前开发的产品，总计80%的收入来源于非常分散的产品组合，每个产品贡献的营收不到总营收的0.1%。另外在ADI的12万5千个客户中，没有一个客户营收占比超过5%。

“但我们每个客户都会接触。”蔡振宇强调道。

ADI多元化的产品和客户组合，摘自2022年投资者日活动

工业正迎来大变革

蔡振宇以工业自动化为例，介绍了工业领域的巨大变革。

首先是工厂数字化的变革，这就需要对数据进行更多挖掘，结合大数据与人工智能从而发现新的洞察。

其次，是流程的自动化，通过新的洞察，让工厂可以更智能化的生产执行。

再次是生产可持续化，这需要工厂提升包括电机、电源等重要用电设备的效率，同时也对新能源的获取产生了新的需求。

最后则是智能机器人的普遍使用，包括协作机器人、移动机器人等等将会越来越多的采用。

而在工业市场的变革过程中，中国是最不可或缺的环节之一。一个典型的例子，截止2030年超级工厂的建设规划中，中国的超级工厂计划建设125座，是美国的5倍。

随着技术进步，人工智能及相关业务的增长，将使ADI的市场机会显著增加，比如机器人领域，所有相关产品营收可能增长至过去的五倍。

ADI是如何通过创新引领变革的？

针对工业大变革，ADI将很多传统产品进行迭代，以适应新潮流的需求，包括转换器、运放、MEMS、烟感、隔离、驱动、安全、电源等产品都不断有新品诞生。另外，则是针对新需求所开发的产品，包括诸如IO Link、10base-T1L、智能电机传感器等等。

ADI的历任CEO，包括Ray Stata，Jerry Fishman以及Vincent Roche，都不止一次的表示ADI的创新是系统性的创新，即通过扩大技术创新的范围，对技术进行分层并以半导体为基础结合其他技术以获得创新新成果。例如，采用新材料、添加更多化学元素或部署新的流程和封装技术，以创建新的无源和有源器件及更复杂和完整的片上系统硬件架构。跳出单纯依赖传统技术驱动因素来实现创新的固有模式，考虑更多的物理系统的可能和商业模式的需求，在包括软件、算法、应用以及内容等更多领域进行投资。

而Vincent更进一步的改革就是延续其此前在ADI负责销售时的策略，一方面转型以市场为中心，贴近并了解客户；另外则是建立平台化技术，降低客户创新门槛和复杂度。

以下是蔡振宇围绕ADI的几款产品，来讲述ADI组合式、平台式、以客户为中心的创新思路。

从智能电机传感器看ADI的创新

电机是工厂中最重要的装置之一，在当今的工厂中，由于系统故障，仅在美国就发生了1400万小时的意外停机，造成数十亿美元的损失。为了防止此类事件发生，工厂通常采用昂贵的基于路径的方法，让专家收集数据以评估设备的健康状况，或使用一系列次优检测解决方案，这使得工厂无法可靠检测系统中可能发生的所有潜在故障。对制造商来说，计划外停机成本高昂，而防止计划外停机是工业 4.0 制造技术的一个主要目标和特色，根据美国商务部2018年报告显示，23.9%的总制造成本来自停机成本。

根据ADI的一项预估，全球50%的电力都用于驱动电机。通过使用CbM（预测性维护）技术来确保机器以最高效率运行，可以帮助能源、制造业、农业和运输业等各个行业将碳排放量减少15%—这相当于到2030年需达到的减少50%温室气体排放量目标的三分之一。

而艾默生的一项调查报告显示，维护组的许多工作都是不必要的、非生产性的，甚至是起相反作用。特别是相反作用，一些维护工作实际上会降低设备可靠性。不正确的重新装配、固定、失调或其他错误，都可能引起问题。实际上，70%的设备故障发生在安装初期或大型预防性维护后不久。

也正是如此，ADI很早前就看到电机预测性维护的市场潜力，2018年开始陆续收购了包括OtoSense以及Test Motors在内的预测性维护软件和平台供应商，并通过ADI的整合，将不同的产品整合为一个完整的智能电机传感器解决方案（Smart Motor Senor, SMS）。

根据蔡振宇的介绍，该方案由三部分组成，首先是硬件平台，内部集成了ADI的振动和温度传感器，以及信号链等产品，负责收集电机的运行状态。其次，是ADI开发的一套预测性维护算法，目前支持包括转子、定子、轴承、平衡度、冷却系统、支撑脚松动等等故障算法，这些算法已经部署到了云端，与边缘的数据连接通过安全MQTT进行，并支持OTA更新。另外则是一套运行于手机或电脑端的HMI，以图表的形式展现健康指数，并提供运维指导。同时，为了与智能工厂的平台相融合，ADI也开放了API接口。

图中橙色盒子为ADI OtoSense SMS方案，可以贴在鼠笼电机上进行状态监控

OtoSense在终端位置实施异常检测和事件识别，无需使用任何远程设备。这种结构确保系统不会受到网络故障的影响，且无需将所有原始数据块发送出去进行分析。运行 OtoSense 的终端设备是一种自包含系统，可以实时描述所鉴听设备的行为。该产品支持三相0.37kW ~ 500kW的鼠笼电机，基本上只要有铭牌就可以输入并执行相关算法。更重要的是，它的安装非常简单，不会对电机进行任何改动或结构破坏，只需要将盒子固定在电机散热处即可，这对于很多运行了多年的系统来说，是一项极具性价比的方案。

两周前，蔡振宇参加了北京国际电机展览会，了解不同行业电机客户对于预测性维护的需求，在他看来SMS在以下三大领域非常有机会：城市公用设施用泵，大型水泥搅拌站等需要长时间运行的设备及矿山等安全性场景的应用。

“这是ADI基于解决方案思维的尝试，从硬件到软件甚至是云的全流程为客户解决关键系统问题。”蔡振宇评论道。

目前已有多家客户选择了SMS方案，比如BuiltSpace公司。据悉，部署OtoSense SMS后，凭借出色的预测性维护方案和具有成本效益的实时分析，帮助客户节省了计划外停机的成本。此外，BuiltSpace还节省了资本支出，因为它不要求购买新的机器。事实上，它只是在现有机器的基础上增加了预测性维护组件。这给制造商带来了很大的好处。

全新的连接技术

如前所述，随着工业市场的数据量越来越大，对于连接的要求也越来越高，工厂对于IT系统的投入改造增多，然而在OT系统中，依然存在着最后一公里的短板。如今，工业领域仍然采用有线连接技术为主，其中现有的网络广泛采用旧式串行接口。这些接口简单易用，但缺乏以太网所具备的直接IP寻址优势，而且并不适合与新设备进行互联互通。

为了满足这些需求，ADI提供了多种连接解决方案。其中最近比较流行的就是IO-Link和10BASE-T1L两大技术。

蔡振宇表示，IO-Link和10BASE-T1L的特性决定了它们可以分别应用于工业架构中的不同场景。其中，IO-Link带宽不高，但是具有简化安装，简化连接等优势，可以非常方便的与各类传感器和执行器相连接。

而对于10BASE-T1L而言，其基于IEEE 802.3cg-2019标准，可利用SPE（单对以太网）实现电力和数据传输，相比4-20mA相比带宽更高，可达10Mbps，另外则是抗干扰能力更强，因此传输距离可以达到1千米以上。该技术可以直接从现场连接至IT端。为了展现该技术的强大之处，ADI在展会现场部署了两捆1000米线做传输比较。

平台化的数字电压模块

数字电压模块是由ADI中国产品事业部开发的产品，该产品需求完全来自于客户的声音。很多测试设备类用户需要万用表，但外面直接购买的万用表体积大，功能冗余，无法集成至设备中，而这些公司主营也不是从事万用表领域的开发。为此，ADI基于一颗24位Σ-Δ（sigma-delta）ADC，做出了一个六位半万用表，具有UART、SCPI等标准接口，仅有名片大小，可以灵活集成至设备中。

蔡振宇表示，这是ADI第一次直接开发六位半设备模块，未来还可以根据市场需求开发出电流等不同类别的检测方案，或者是不同量程的方案。

“平台化之后，ADI可以将更多符合客户需求的产品集合在一起，给客户提供更完整的解决方案，降低客户开发门槛。”蔡振宇说道。