恩智浦的全面而综合的工业平台，推动下一代智造

　　随着工业4.0和工业物联网的不断发展，工业自动化迅速发展。事实上，工业自动化的巨大进步已经大大推动了对智能工厂的需求。智能工厂的核心在于实现物理工厂数据与云端的无缝对接，以及数字孪生等先进技术的创建和应用。随着这种转变，我们目睹了工厂对数据和处理能力需求的指数级增长。

　　智能工厂不仅关乎效率，更关乎全球经济的韧性。据统计，仅去年一年，全球因工厂计划外停工而损失的产值便高达1.5万亿美元，这一挑战每年都在上演。尽管制造业对全球GDP的贡献率为18%，这个数字源自2021年的数据，但它却消耗了世界38%的总能源，并且占全球50%的废物产出。这些触目惊心的数字揭示了制造业面临的巨大挑战，并凸显了智能化转型的紧迫性。

　　恩智浦的全面而综合的工业平台，推动下一代智造

　　在恩智浦眼中，智能工厂包含有多种应用和技术，如可编程逻辑控制器(PLC)、远程IO控制器(IO)、驱动/电机控制等传统应用，还涉及机器人技术、机器视觉等更为先进的系统。

　　未来的智能工厂需要具有灵活性、抗风险能力以及要有功能安全和信息安全。首先，生产灵活性是至关重要的，工厂必须能够快速调整产线，以最低的延迟和最快的响应时间生产出客户所需的确切数量的产品，从而减少浪费并提高效率。其次，在工厂变得自动化的同时，还要保证工厂的安全以保证里面的设施不会伤害到工人。此外当所有设备相互连接和联网时，也需要增加安全性，以防外部恶意攻击。

　　因此，一个智能工厂所涉及到的应用和需要的技术是多方面的。作为一家系统公司，恩智浦为智能工厂提供的不仅仅是单一的一个芯片，而是围绕着感知、思考、连接和行动这四大边缘解决方案的基础，提供全面而综合的解决方案。恩智浦正运用一系列技术，如机器学习、工业通信和无线连接，将多种技术和服务融合在一起，为客户提供了一个针对智能工厂优化的工业平台。

　　恩智浦安全连接边缘事业部副总裁、工业边缘处理总经理Jeff Steinheider指出，这些技术包括多核异构处理，它们可以在Linux或实时操作系统RTOS上运行。恩智浦还整合了DSP或神经处理单元NPU等专用内核，以在边缘端自动进行机器学习。为了在其产品中融入工业网络功能，恩智浦还提供支持时间敏感网络(TSN)等技术以及其他工业以太网标准。

　　“感知”：模拟前端N-AFE

　　恩智浦的模拟前端(AFE)技术为智能工厂带来了诸多优势。其关键特点在于其通过软件重构的能力，使得无论是电流、电压，还是不同的测量范围，都可以在单一芯片上支持多种输入。此外，这种模拟前端提供了高度的准确性和精确度，以及快速的数据采集能力。这意味着工厂操作者可以迅速监测到任何微小的性能变化，并将这些信息反馈到系统中，以进行异常检测，从而优化工厂的吞吐量。更为重要的是，恩智浦的AFE具有出色的自校准功能，可以避免现场校准，从而大大节省客户的成本和时间。

　　“思考”：带有机器学习的MCX系列MCU

　　随着越来越多的恩智浦客户正在从简单地在云中执行所有处理，转变到在数据所在的边缘进行处理，以便实现更低的延迟、提升的隐私，以及更多元动态的应用。这推动了这些边缘应用的更多智能化需求。

　　在谈到如何将机器学习(ML)引入边缘计算的过程中，恩智浦的下一代MCX系列微控制器(MCU)展现了引人注目的进展。这个系列是公司首批集成了eIQ Neutron神经处理单元(NPU)的MCU，为边缘设备提供了前所未有的机器学习处理能力，在执行机器学习工作负载时比通用处理器的效率高出5到30倍。

　　恩智浦大中华区工业及物联网市场高级总监孙航指出，在MCX中集成NPU的引入是一个重大进步，这将极大地加速边缘计算处的机器学习处理能力。例如，NPU可以处理基于视觉、语音或异常检测的应用，这在工业环境中非常关键。

　　Jeff 介绍到，为了帮助客户更高效地开发，恩智浦不仅从硬件层面支持NPU，还提供了与硬件紧密配合的eIQ机器学习软件开发工具。从数据标记和管理开始，eIQ工具覆盖了整个机器学习开发工作流程，为开发者在所有阶段提供支持。一旦建立并标注了数据集，开发者就可以使用eIQ工具针对其目标平台优化机器学习模型。此外，当这些模型部署到目标设备上时，eIQ工具还可以协助进行调试和性能优化。

　　孙航补充道，eIQ工具非常适合开发者进行机器学习相关的工作，从进行数据整理、数据库建立以及标注这个阶段开始，全链路均可实现赋能。

　　在实际应用方面，eIQ和机器学习的使用场景非常广泛，包括语音控制命令识别、异常检测、网络安全、工厂和人员安全等。

　　“行动”：i.MX RT1180跨界MCU

　　i.MX RT 1180是恩智浦跨界MCU产品线中的下一个产品，也是异构多核处理的典型代表。据Jeff的介绍，这款跨界处理器配备了主频高达800MHz的Cortex-M7内核，用于实时控制，以及一个节能的Cortex-M33核心，可以用来进行网络管理。i.MX RT 1180中集成了每秒千兆的以太网交换技术，支持时间敏感网络(TSN)和多种工业网络协议，例如EtherCAT、PROFINET、Ethernet/IP和CC-Link。该设备可以作为工厂网络的一部分进行互连。

　　Jeff继续解释道：“我们将EdgeLock安全岛技术集成到了i.MX RT 1180中，创建了一个安全区域，用于验证所有通过工业协议传输的数据包，确保数据传输的安全性。此外，我们还提供了功能安全库，使得这款微控制器能够成为智能工厂中功能安全系统的核心部分。”

　　凭借RT1180 MCU强大的性能和安全性，其在工业领域有着广阔的应用前景。以下是该处理器的五个主要应用场景：

　　第一个是工业网关，RT1180可以收集数据并作为网关把数据传输到云端去做处理。第二个应用是远程I/O，基于恩智浦AFE的系统解决方案，RT1180可以实现对来自不同来源的模拟数据进行统一的汇总和处理，提高数据处理的效率与准确性。第三个应用是交流(AC)/伺服驱动，这个产品广泛地应用在工业自动化里面的典型场景。第四个应用是IO-LINK输入输出链路，RT1180可以支持四通道IO-Link主站。最后的应用是可以通过RT1180跨界处理器和应用的处理器去做连接，变成网络伴生。

　　例如，恩智浦的工业自动化平台可以使用其模拟前端(AFE)技术从工厂中提取模拟输入，由于软件具有可编程性，因此可以灵活地接受多种不同的输入，并且可以用于各种不同的应用程序。紧接着，i.MX RT1180能读取模拟前端的数据，利用EdgeLock安全岛区域对通过工业网络发送到工厂中其他设备的数据包进行快速身份验证和签名。借助i.MX RT1180的工业网络功能，为工厂中使用数据运行操作的其他实体提供确定性的实时通信。在电源管理方面，恩智浦的电源管理集成电路(PMIC)与其处理器和外设紧密耦合，客户能够快速轻松地为其供电并缩短上市时间。

　　连接和安全

　　在连接上，恩智浦将连接与对工业以太网的支持以及无线连接产品组合相结合。例如i.MX RT1180就可以支持TSN。

　　在所有这些领域，恩智浦都强调了安全性的重要性。无论是功能安全还是信息安全，恩智浦所采用的技术都符合行业安全标准和认证。在安全方面，恩智浦可以满足国际电子电气工程师协会(IEC)62443标准，这是工业控制系统安全的关键标准，对于迈向工业4.0的企业至关重要。具体来说，恩智浦在硬件上提供了两个层面的安全保障：一是分立的安全器件，作为EdgeLock分立设备产品组合的一部分;二是集成在MCU和应用处理器中的EdgeLock安全区。孙航补充说，从安全性的角度来看，恩智浦提供的不仅仅是硬件产品(无论是分立的还是集成的)，还有EdgeLock服务。这种硬件和服务的结合为客户提供了全方位的安全解决方案。

　　这种对安全的坚定承诺确保了工厂操作的可靠性和数据的完整性。此外，所有的产品线都是可扩展的，此外，恩智浦的产品线具有出色的可扩展性，允许客户根据特定应用的需求定制功能和性能。这种灵活性不仅允许功能的添加或功耗的降低，还确保了软件解决方案可以跨产品系列运行，从而保护客户的投资并简化了开发过程。

　　写在最后

　　Jeff表示，展望未来30年，随着全球人口预计将增加近20亿，工厂自动化的需求将呈现前所未有的增长。满足这20亿人口的关键不仅在于扩大工厂规模，更在于构建一个围绕智能工厂的完整生态系统。这一系统涵盖了支持智能工厂的基础设施和高效、灵活的生产线，还包括与政府和财团的合作，共同推动更新不同的标准，并利用这些标准来支撑工厂的广泛生态系统。与此同时，我们的客户、竞争对手和合作伙伴作为利益相关者，也将一起推动解决方案的实施，以帮助未来的20亿用户提升产能。