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ca88工业自动化稳健增长ST推出一站式解决方案

发布日期:2020-11-07 01:05

  自动化线上发布会,亚太区功率分立和模拟产品部区域营销和应用副总裁Francesco MUGGERI等领导向电子产品世界等媒体分析了中国工业自动化的特点,新冠疫情对工业自动化的影响,并介绍了ST的核心竞争力,以及对于4个新增长点的案例:

  ST亚太区功率分立和模拟产品部区域营销和应用副总裁Francesco MUGGERI

  过去,“中国制造”很大程度上是“制造”,在拉丁语中是手工制作的意思。中国人口众多,加工制造速度快,人勤奋,做活好,这是中华文化的一大亮点。

  当20世纪90年代末和21世纪初,大规模制造进入中国时,“制造”意味着制造业水平低下。苹果CEO蒂姆·库克在一次采访中曾说:“我们去中国生产手机不是贪图便宜,而是只有他们才能做出这样高质量的手机。”这是中国制造的优势所在。显然,这家消费电子大厂来到中国不仅是因为产量,还是因为大规模、高质量的生产能力。西方国家还不清楚中国的自动化,甚至在中国也看不全整体情况。但是,如果去看过海尔和奥克斯等家电生产线,会惊讶地发现那里的技术水平非常高,已经实现了很多自动化。

  现在也有一些中国公司在投资工厂自动化,例如,苏州汇川是中国一家主要的工厂自动化投资公司。实际上,中国的自动化投资非常大,在此不落后。中国只是整体制造水平不如发达国家先进;但是,在某些自动化领域,中国是非常出色、先进的。

  中国需要解决的另一个问题是技术标准。当涉及规范标准时,在中国,ST支持IO-Link和KNX等欧洲标准。在标准方面,建议中国走得更快一些。ST准备并愿意参与这些标准的制定工作,以满足中国工业的严格要求。

  中国在自动化领域中更先进的方面,得益于中国采集人像的灵活性,公安系统在人脸识别、跟踪周围人和识别周围眼睛的能力方面非常先进,这在中国是非常容易实现的。因此,中国拥有非常先进的楼宇安全监控系统。而这些在其他国家很难做到。这是中国的要素之一。

  自动化市场有两大特点。首先,自动化是对技术水平要求很高的市场,客户和技术开发机构在此投入很大。其次,该市场是递增式增长,据Industrial Semiconductor Market Tracker 2019年第4季度的预测,从2019—2023年,复合年增长率将达到8%(如下图)。

  近期发生的新冠肺炎疫情没有导致市场需求增长完全放慢,或许需求出现了差异化,但依然保持强劲的增长势头;而且,在某些应用中,市场需求正在加速。例如,在疫情期间,很多公司改造生产线快速转产口罩,如果你有一条服装生产线,要想升级改造设备,需要改变的地方很多,包括使用不同种类的传感器和工序。ST收到了市场对定制化的巨大需求以及在新产品中增加这些执行单元的需求。另外,不仅在口罩制造上,在呼吸机生产和氧气水平检测方面,也需要有更快的转产能力,这些都是推动某些市场增长的要素。

  当然,我们也看到其他经济领域的发展放缓,特别是与出口有关的行业,这是因为交通运输不畅所致。

  但是,总体来看,ST收到了越来越多的市场需求。可以看出,在新冠肺炎疫情持续时,更需要进一步地发展工业/制造业来推进工业4.0/工业互联网。因此,市场对支持这种先进工业化的需求很高。

  ST亚洲区的工业市场的目标是专注于三大应用领域:自动化,电机控制,电力和能源。这些市场趋势如下。

  ● 在制造和加工方面,亚洲TAM(整体目标市场)体量非常大,高达31亿美元。在楼宇及家居控制方面,亚洲TAM市场规模约12亿美元。

  ● 电机控制市场的需求量很大,每种产品的平均售价都很高。电机模块是一个大市场。在电机控制方面,楼房暖通风空调(HVAC)系统有很大的需求。另一大需求来自差异化智能,这意味着随着工业物联网和工业自动化推进,MCU市场将快速增长。因为需要越来越多的节点,每个节点都需要MCU。

  ● 在电力和能源市场,ST看好所有电源市场,特别是采用GaN新技术的电源产品。随着SiC这种新技术的出现,预计GaN(开关器件)在未来几年后将会大幅增长,诸如适配器、充电器等细分市场。另外,新能源的需求将成为推动工业发展的动能之一。

  ST有很多基于芯片的工业自动化解决方案。相比友商,ST的核心竞争力有如下几点。

  1)有广泛的产品技术组合。ST有众多产品,从无线连接、无线充电,到ViperPlus电源管理产品,再到STPOWER碳化硅产品和STM32微控制器(MCU),还有STSPIN、SPIRIT、无线)ST强大的技术背景。ST掌握所有芯片的制造技术,其中一些是ST专有的技术,包括BCD、SiC和BLDC。此外,ST在研发上投入很大,有很多自主知识产权。

  3)深耕工业市场30多年。30多年来,ST在电表市场一直非常成功。在电机控制市场,产品销量已经超过30亿个,这意味着ST有丰富的经验。

  4)与市场龙头企业有长期的合作。如果你不可靠,客户迟早会离开。可见ST是家靠谱的供应商。

  预测性维护的机会与方案在工业自动化方面,ST有一个自动化技术创新中心。此次分享2个自动化解决方案,一个是状态监测和

  维护,另一个是BLE-KNX智能照明控制(下一节介绍)。状态监测和预测性维护。预测性维护对于工业4.0非常重要。①可以预见潜在的故障或生产线停产,使突发故障率(如生产线%,这意味着不会有很多的闲置产能,可以降低成本。据测算,早期故障检测可以节省30%的成本,例如,如果及早发现洗衣机的皮带老化,只需花费0.5美元更换皮带即可;但如果一直等到洗衣机坏了或发出奇怪的声音才发现,就不得不更换电动机主轴,这可能需要花费几百块美元。所以,提前检测到故障可以节省一大开销,而且比设备的定期保养成本将低很多。②预测性维护还能减少人身安全事故。

  ST的预测性维护解决方案和生态系统涵盖了设计人员的各种需求,包括连接模块、感测模块、处理模块和安全模块。这些模块甚至可以部署在原来的系统中。

  除了硬件系统外,软件算法可能更加关键。在软件算法方面,ST提供了多种软件算法来支持不同的传感器,并可以与强大的STM32 Cube.AI人工智能生态系统配合使用。

  1)STEVAL-IDP004和BFA001是IO-link通讯解决方案,一个是IO-link主站,另一个则是接收器。IO-link是一种无线通信协议,可以无缝地传输数据,且没有错误数据。传感器数据送到MCU进行边缘计算处理,然后送到主板,主计算单元接收并共享数据。在这里,我们执行第二层边缘计算。

  2)STWIN解决方案。该方案首次启用无线工业通信技术。可以检测到振动(注:振动是故障的主要症状,过热和磁感应是故障的其他主要症状)。ST已经优化了工业M12连接器,并且有专门的算法。ST能利用专业知识定制解决方案,并根据客户的生产线需求优化解决方案。

  具体地,STEVAL-STWINKT1是一款工业级传感器的解决方案,用于超声波检测、分析机械振动。它不仅有传感器的检测功能,还有数据处理、分析能力。ST可以提供一站式的产品(如下图),例如在振动监测方面,有MEMS传感器。对于信号调理,ST提供各种模拟设备和接口。数据处理方面,有STM32系列MCU。为了实现安全的电源管理,ST提供了电源管理芯片和分立器件,例如STPMIC1芯片,以及分立MOSFET开关管。对于设备连接,ST有电力线和无线通信产品。ST也有安全连接技术。

  另外,ST不仅有产品,还有整个配套的生态系统。该解决方案用到了STM32 Cube.AI支持STM32,且STM32 Cube.AI兼容市场上所有软件标准的数据库或软件库,例如Caffe, TensorFlowLite, ONNX, PyTorch。显然,ST不仅提供产品,而且还提供数据分析生态系统。借助ST的软件库,你可以支持计算机视觉,实现复杂的音频,满足所有状态监测需求。所以能按照客户的需求提供定制化的产品,这离不开ST强大的生态系统。

  KNX是智能家居的通信协议。例如,现在人们试图在房屋和楼房内铺设新线来供电,那么可否用已有的电力线来给建筑物和房屋分配电力?为了实现这种方法,需要使每个设备有智能开关功能,然后将它们连接到集中式的智能系统。

  有时大楼中不同办公室之间的线路会中断,这会对电力供应造成困扰。针对这种现象,无线通信可谓一种解决办法。ST已经在无线通信产品中集成了有相同KNX协议的系统,所以,KNX评估板、LED评估板、BLE评估板可以堆叠起来,组装成一个新的Nucleo电路板(如下图),整合成一个更复杂的优化解决方案。

  可见,ST的解决方案能建立有线和无线通信,以及设备与主系统通信,特别是家庭自动化系统,可以与苹果和安卓设备通信。

  KNX协议的主要优点是能够集成到家庭和办公室环境现有IT基础设施和网络中。ST通过引入智能控件来降低能耗,能够让暖通空调系统(HVAC)、照明系统、通风系统实现智能化和自动化,例如在需要遮阳时自动关闭卷帘窗,当房间没有人时,自动关闭通风系统中的风扇。

  如果担心楼房或房屋的解决方案仅仅是短期投资,这大可放心,因为ST提供10年的产品生命周期保障。

  ST带来了超声成像解决方案,提供多个超声演示板。在欧美亚市场,ST正在为一些大公司提供产品,以支持先进的超声成像设备。ST电路板中有很多ST的芯片,例如STM32MCU,STHV系列4通道、8通道、16通道超声波激励发生器,STHV64SW64通道超声波激励发生器及双向功率复用器。这些板卡的主要功能包括USB接口(用于连接STM32和 PC机,在图形用户界面(GUI)软件上开发应用),和可满足客户开发最先进的系统要求的更大容量的闪存和负载模拟器。

  ST有丰富的医疗产品组合。对于数据采集,ST有传感器。针对数据处理,有功能强大的MCU,以及AI技术。对于电机控制,有电机驱动产品系列。

  最重要的是,ST也有数据安全技术。在人身安全和健康方面,除了必须确保人身安全,还必须保护个人的信息安全。ST提供STSAFE安全解决方案,其中包括唯一设备ID码、数字签名和加密算法。对于网络连接,ST提供有线和无线连接技术,用于医学影像、超声诊断、能量收集和神经刺激器、无损检测、心电图 (ECG)、光电容积脉搏波 (PPG)、皮肤电反应(GSR)、生物阻抗功能、血氧饱和度测试、呼吸频率和体温测量等应用。

  值得一提的是,在工业市场上,STM32G4是ST主推的新一代MCU,优势是计算性能高,集成丰富的模拟和数字外设,体积紧凑,集成度高,例如,带有可接收信号的数字比较器、213DMIPS 和550 CoreMark®的性能测试成绩、自带硬件过采样的12位ADC 4Msps和USB type-C供电功能。

  适合对功率要求很高的电池供电设备。其应用范围很广,例如智能割草机。在仓储物流自动化方面,需要大量的机器人搬运仓库中的货物,这也需要大量的供电。

  在ST的解决方案里用到了很多ST的组件。例如,如果需要电击和ESD防护,ST可提供STPROTECT产品。此外,ST也有各种功率器件,例如STPOWER、STSPIN电机驱动芯片,以及STM32系列MCU及生态系统。

  现在已经有3种套件在市面销售,可用于医疗设备、伺服模块和电动工具,相关产品组合非常广泛。例如,对于工厂自动化,下图所示的是一种机器设计规范,需要电机并行运转,以确保线程的运动速度相同。因此,同时管理控制多台电机运转,需要高性能的低压电机控制解决方案,ST拥有可以创建高精度双电机控制解决方案的产品和解决方案,并且还提供配套的硬件和固件。

  以电动园林工具为例,STSPIN32F0xx能够驱动最高达36V的电池供电设备。ST有36V到60V的高压驱动解决方案,并提供STSPIN芯片和低压电机驱动板,以满足不同的市场需求。

  ST有不同的产品组合,以满足客户的不同需求。如下图,这些方框都代表了可能的解决方案。当客户对设计灵活性有很高要求时,ST有分立的解决方案;当客户对可靠性和紧凑性有很高要求时,也许会需要全集成的解决方案或系统芯片。实际上,每类系统架构ST都可以定制,以满足不同的客户需求。

  关于功率器件,特别提到ST的低压MOSFET产品组合。例如,处于技术创新前沿的STripFET F7。客户需要鲁棒性和高功率能力,STripFET F7中采用了先进技术,可提供40V、60V、80V和100V版本和多种封装可选。

  ST可为客户提供一站式服务。因为ST拥有先进的自动化解决方案、广泛的产品组合,以及分析算法、软件和固件解决方案。

  ST有AI、状态监测和预测性维护解决方案,通过BLE-KNX等通信技术收集并解释传感器数据。

  不同车型搭载的电机电控价格有较大差异,按照电控成本年降8%、电机成本年降5%测算,2020年电机电控市场规模将达到295亿元。