制造商正努力适应新技术的互联方法，以提高效率和生产力，这就是工业4.0的核心导向。然而，下一个工业阶段已经近在咫尺。来自Swindon Silicon Systems的销售总监Richard Mount为我们概述了工业5.0及在其发展中定制集成电路的作用。

众所周知，工业4.0是指在制造业中实现自动化和数据交换的一体化。这个时代的基础是数据和互联设备的广泛应用、高级分析和机器学习、更深层次的人机连接以及3D打印等先进工程技术。工业5.0将这些元素发展得更为深远。这场新的工业革命拓展了工业4.0的框架，欧盟将其描述为“一种超越追求效率和生产力，进一步强化工业对社会作用和贡献的工业愿景”。现在讨论工业5.0可能显得有些冒进。毕竟，我们还处于工业4.0的中期阶段。然而，考虑到人工智能和机器学习等技术的快速发展，对下一个工业阶段的形成进行思考是有益的。

超个性化

个性化在很多领域已经取得了成功——比如Netflix主页根据用户喜好的不同，展示不同的内容，一些全球最大的连锁餐厅则允许食客根据个人口味自行添加和减少食材。但是在制造领域，如何拥抱大规模定制的时代呢？

大规模定制一词似乎有些自相矛盾。然而，依托于工业5.0的理念，大规模定制制造将成为可能。3D打印和计算机辅助设计等先进技术无疑将成为其发展的核心。除了生产技术之外，大规模个性化还依赖于收集和利用数据，以了解个人偏好并提供定制产品。

制造商可以利用大数据分析、人工智能和机器学习来处理大量数据。通过分析客户偏好、购买模式和人口统计信息，制造商可以定制产品以满足个人需求。这种数据驱动的方式有助于创建个性化的产品配置、包装、品牌和定价。

在制造层面，数据对于实现个性化同样至关重要。例如，通过数字系统和数据库，制造商可以访问各个客户的规格来指导制造过程，并确保根据所需的配置生产个性化产品。

数据还可以实时监控生产过程。通过集成来自传感器和物联网设备的数据，制造商可以跟踪整个生产线个性化产品的进度。这种实时监控有助于识别和解决可能出现的任何偏差或问题，确保准确高效地制造个性化产品。

人与机器

工业4.0专注于保证质量、流程和数据收集的一致性，而工业5.0在关注这些目标的同时，更强调高技能人员和机器人并肩工作。这无疑将进一步刺激协作机器人在工厂车间的出现。

虽然从历史上看，协作机器人并未受到像工业机器人那样的欢迎，但有一些推动因素加速了它们的应用，其中包括工业5.0。然而，随着机器人离开固定的工作区，更加密切地与人类合作，对其行动的精准控制变得至关重要。

协作机器人利用大量的传感器来选择路径、感知环境变化，并在复杂情况下做出正确的判断。例如，扭矩传感器为机器人提供了“触觉”感，使它们能够与环境安全地交互。大多数扭矩传感器都采用应变计，将施加的压力转换为可测量的电信号。通过组合多个仪表，扭矩传感器可以确定力的强度和方向。这使得协作机器人能够巧妙地处理和组装易碎物品，而不会造成损坏。

为了帮助协作机器人成功区分无生命物体和人类同事，使用了压电、压阻、电容和弹性电阻等触觉传感器。压电技术可以从协作机器人的关节收集数据并将该信息传输到控制器。电容式传感器可以充当接近传感器，让协作机器人在检测到路径中存在物体时放慢速度。大多数检测传感器（例如区域传感器）可以在人类工作人员靠近时帮助其减速或停止，避免碰撞。

传感器技术还可以帮助机器人维护。温度传感是机器人自我诊断的重要组成部分，因为过热部件是故障的良好指示。此外，机器轴模式（由线性编码器中的智能传感器确定）可用于预测不同零件的磨损程度，从而预测何时需要更换。

里面的ASIC

第三件需要了解的事情，也是这些工业 5.0 趋势背后的一项基础技术，是定制 IC 的作用。很明显，支撑工业 5.0 的主题依赖于一件事——智能传感器。而且，在这些传感器背后，ASIC 可以实现更智能、更小、更复杂的最终结果。

ASIC 通常设计为直接与传感器元件连接，从而实现高效、准确的信号采集。它们可以提供传感器特定的调节、放大、滤波和传感器模拟输出的数字化，以简化传感器系统设计并提高整体性能。

如果需要，ASIC 还可以通过集成电源管理功能（例如电压调节器）来优化智能传感器系统内的功耗。其他功能包括数据通信，ASIC 设计包括 UART、SPI、I2C 等通信接口，甚至无线协议，以实现与外部设备或网络的无缝数据传输。虽然其中一些要求可以使用现成的 IC 来实现，但 ASIC 路线有很多好处。

首先，ASIC 设计允许在重要的性能上进行投资。例如，在协作机器人的位置传感器中，这可能是非线性规范，相当于不同比例点的精度。它同样可能成为低频噪声的积极目标，而低频噪声无法轻易平均消除。这就是与经验丰富的 ASIC 合作伙伴合作带来的好处：整个信号路径可以优化和模拟到最精细的细节，并且可以部署经过验证的 IP 和专业知识。

此外，PCB 的尺寸也减小了，从而使设备变得更小、更轻，从而提高了动态性能，并且能够服务于新的应用。组装变得更加简单，并且电子设备可以得到更好的保护，免受环境因素的影响。一些客户还看重它为其电路 IP 提供的保护，特别是那些在智能工业 5.0 设备方面处于领先地位的客户或致力于高度个性化产品的客户，因为单片集成电路比标准部件集合更难进行逆向工程在显而易见的情况下连接在一起。

虽然许多制造商都在着手掌握工业 4.0，但了解下一阶段的工业将如何形成变得前所未有的重要。现在技术发展的速度之快意味着工业 5.0 的发展速度可能比许多人预期的要快。因此，了解即将发生的趋势并深入了解对其成功至关重要的电气元件是保持领先地位的关键。