制造业中的物联网:优化、可靠性和安全性

关键外卖:

• 了解物联网为制造业带来革命的方式
• 确定如何克服在制造业中实施物联网的挑战
• 深入研究物联网传感器在制造业和DFM实践中的价值

想知道更多吗?多想想硬件设计如何影响物联网电路设计。

我第一次做纸杯蛋糕的尝试结果是灾难性的。尽管网上有很多食谱，但我还是笨手笨脚地把面糊搅得太糊了，结果烤箱里的纸杯蛋糕看起来怪怪的。最终，烘焙完美纸杯蛋糕的诀窍在于对每一道工序和每一种原料的完美控制。

制造业也面临着同样的挑战，尽管规模更大。我清楚地记得为一家奶粉加工厂设计的工业空气干燥器控制器。虽然该系统可以确保加工设施的湿度和温度都在允许的范围内，但它缺乏在出现严重错误时向监管人员发出警报的功能。

物联网如何改变制造业

制造商总是受到挑战提高生产产量．这意味着要提高机器的效率，充分利用可用数据，并确保各部门及时做出反应。虽然在十年前实现这样的目标似乎很困难，但物联网正在为今天的制造业带来这样的可能性。

一般公众会认为物联网是智能冰箱，可以通过向在线零售商下订单来自动补充。在制造业中，物联网的应用有着相似的本质。物联网是关于拥有收集数据的基础设施，并使它们在连接到互联网的设备中可用。

在制造业在美国，物联网使机器能够收集数据并将数据简化到云服务器。远程访问和处理数据的能力可以更好地规划预防性维护和更好地响应系统故障。制造商减少了对人工监管的依赖，从长远来看，人工监管的成本很高。

制造业的库存管理也受益于物联网的引入。涉及RFID标签和云软件的系统使公司能够实时跟踪材料。它不仅提高了问责制，而且利用物联网还减少了浪费，因为补货过程是基于实时数据的。

从制造流程的几乎每个点收集数据的能力对于提高效率、减少缺陷和确定流程中的改进领域非常有用。百得公司二手WiFi标签据报道，在几乎每一个项目上，劳动效率都提高了10%。

物联网在制造业中的挑战

虽然一些制造商正在主动将物联网纳入其运营，但其他制造商可能会面临一些挑战。首先，并不是所有的机器都具备物联网能力。一些制造商已经使用同一台机器几年或几十年了。除非是完全故障，否则用新机器取代老机器在经济上是不明智的。

此外，还有整合的问题，这涉及到熟练的专业人员。创建基于物联网的制造生态系统的任务涉及到不止一方。软件开发人员负责IT解决方案硬件设计师在生产功能性物联网设备方面发挥着重要作用．最大的挑战在于如何让各方无缝地结合起来。

数据安全是实现物联网的一个问题。

实施物联网时的另一个突出挑战是数据的安全性。作为一个将所有数据都放在互联网上的基础设施，企业对网络攻击十分警惕。这样的担忧可能会阻止基础设施的推广，否则将是有利的。

物联网在制造业对PCB设计师意味着什么

如果你做好了充分的准备，经历一个技术革命阶段总是令人兴奋的。PCB设计师在未来的物联网制造业中扮演着重要的角色。然而，那些承担这些项目的人应该在这些领域提高他们的技能。

传感器它为物联网基础设施提供原始数据，是设计师的首选。你需要掌握传感器设计，这需要模拟电路、地面规划和信号完整性方面的技能。此外，这种传感器通常建立在微型自供电pcb上，由电池供电。

掌握无线传感器设计是物联网的关键。

在电池供电的设计中，通过电路的每一毫安都会对电池寿命产生巨大的影响。使问题进一步复杂化的是，这些传感器节点包含一个无线收发器，它定期将数据传输到主控制器。

利用强大的分析和布局工具，如Cadence提供的对于解决在制造环境和流程中实施物联网的困难是必要的。有关EMI和信号完整性的问题最好是用先进的PCB设计软件，如OrCAD PCB Designer．运行模拟的能力对于设计可靠的物联网设备来说是无价的。

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