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根据Expert Market Research的报告，2023 年全球机器视觉市场规模达到了约108.8 亿美元。预计2024 年至2032 年期间，该市场将以7.90% 的复合年增长率(CAGR) 增长，到2032 年将达到近215.1 亿美元的规模。工业4.0 和工业物联网 (IIoT) 等先进创新技术的采用和实施，是推动机器视觉市场增长的主要动力之一。

为了能推进实时决策、提高生产效率和自动化水平，各行各业都越来越关注装备计算机视觉设备、嵌入式软件、先进传感器和机器人的智能工厂，从而提振了机器视觉市场。在工业领域，机器视觉用于电子元件分析、特征识别、物体和图案识别及材料检验，可以帮助不同过程实现自动化，通过图像处理发现故障。由于机器视觉能够减少人工操作并提高产品制造的精度，因此备受欢迎。

高性能图像传感器如何选？全面理解性能的多个维度

图像传感器的关键性能包括分辨率、灵敏度、动态范围、帧率和噪声水平。分辨率决定图像的细节和清晰度，高分辨率传感器适用于需要精细检测的应用，如医疗成像和质量控制。灵敏度影响在低光环境下的表现，高灵敏度传感器适合夜视和安防监控。动态范围决定传感器在高对比度场景中的表现，广泛应用于交通监控和高动态范围成像。帧率影响实时性，高帧率传感器适用于运动检测和自动驾驶。噪声水平则影响图像质量，低噪声传感器在精密测量和科学研究中至关重要。综合这些性能，图像传感器的选择直接决定了应用的效果和可靠性，可以从这些维度去评估图像传感器的性能：

分辨率：每帧或每幅图像的信息量是水平像素数x 与垂直像素数 y 的乘积。与消费级相机不同，机器视觉应用不需要极高的分辨率。分辨率过高会造成需要更多的传感器和更大的图像处理器带宽，进而导致系统成本无谓地增加。用户必须根据要扫描的相关物体和物体上提供的光量选择分辨率。

光学格式：将镜头聚焦光线的投影与传感器的像素阵列相匹配，以覆盖传感器（并充分利用分辨率）。

长宽比：无论是1:1、3:2 还是其他比例，最佳排列都应与目标视野的布局相对应，以免分辨率超出应用需求而造成浪费。

帧率：如果目标正在快速移动，那么每秒需要拍摄足够多的图像来“冻结”运动，并与所要成像的物理空间保持一致。但与分辨率一样，拍摄速度只需要能够解决对应的问题就够了。

动态范围(DR)：最大阱容和读取噪声等因素决定了动态范围，即最大信号与最小信号之比。动态范围越大，传感器就越能更好地捕捉应用场景中从亮到暗的渐变细节。

卷帘快门与全局快门：当前大多数传感器都支持全局快门，即所有像素行同时曝光，从而消除运动引起的模糊。但是，实现全局快门所需的传感器上电子器件会增加一定的成本，因此对于某些应用来说，使用卷帘快门传感器仍然是有意义的。

像素大小：物理像素越大，所能接纳的光子就越多。一般来说，倾向于使用大像素。但这样一来，就需要耗费更多的硅面积来支持所需的x x y （x by y）阵列以实现相应的分辨率，并且需要更大的光学系统，进而导致物料单成本上升。另一方面，非常小的像素需要复杂的光路设计才能实现良好的光学分辨率。

光学传感器可用于深度感知、环境中的定向和交互,是唯一能够检测颜色的传感器方案。值得一提的是，采用全局快门的图像传感器同时存储整个图像中的像素数据，而没有运动伪影，因此非常适合用在四处移动时。卷帘快门传感器具有更高的动态范围，因此可以在较差的照明条件下更好地工作。全局快门在捕捉运动场景方面具有优势，并且能为开发者和制造商带来其他好处。而最大限度地减少运动伪影是全局快门的一个主要优势。全局快门传感器一次可以捕获整个图像，因此避免了卷帘快门图像中可能出现的失真和伪影，尤其是在捕捉快速移动的物体时。

基于安森美多个系列图像传感器实现机器视觉应用落地

对于机器视觉应用落地来说，图像传感器的高分辨率、低噪声、高帧率、大动态范围、低功耗以及高性价比等特性非常关键的。安森美通过其XGS、PYTHON、Hyperlux LP系列图像传感器，以高分辨率、低噪声、高帧率、大动态范围、低功耗和高性价比等特性，满足工业机器视觉应用对精准、智能、高效的需求，加速机器视觉在工业自动化、智能制造等领域的落地应用。

由于采用了全像素架构，安森美传感器在所有光照条件下都能保留更多细节，即使在低光条件下也不例外。可扩展的产品系列能够减少系统开发成本和时间。

PYTHON 系列全局快门图像传感器是针对典型机器视觉应用（包括检查、跟踪、测量等）进行优化的产品线。该系列提供基于4.5um 或 4.8um 像素的 8 种分辨率，从 VGA 开始，最高 2500 万像素。帧率为 >800fps 至 80 fps 不等，具体取决于分辨率。所有 PYTHON 器件都有独特的“二次方增速”特性，即帧率的增加取决于所读取的感兴趣区域的垂直和水平尺寸。PYTHON 有黑白、彩色和近红外增强三种版本，同时针对选定的分辨率提供多种速度和质量等级选项。

Hyperlux SG 系列Hyperlux SG 是一款多功能摄像头，可用于多种用途，包括AR/VR、机器视觉、条形码扫描和设备检查。它有许多非常适合这些应用的特性，包括：最大限度减少运动伪影的全局快门传感器、可编程的感兴趣区域(ROI)、适应动态照明的自动曝光和控制、用于精确主动照明的触发和频闪控制，以及适用于电池供电设备的低功耗运行。今年将会推出更多具有出色特性的传感器。

XGS 系列安森美的图像传感器系列（也称为XGS）集高性能、紧凑像素和低功耗等特性于一体。它提供多种分辨率，从 230 万至 4500 万像素不等，适用于广泛的应用。传感器还采用全局快门设计，这意味着所有像素同时捕获光线，从而减少失真和卷帘快门效应。此外，传感器还有黑白和彩色两种选择。

机器视觉技术发展趋势展望

随着工业自动化和智能制造的不断发展，机器视觉技术正迎来前所未有的增长。安森美作为行业领先的图像传感器供应商，凭借技术创新推动着机器视觉应用的加速落地。未来，图像传感器分辨率的进一步提升以满足对更高图像质量和细节捕捉的需求。同时，低功耗和高动态范围（HDR）技术的进步将使图像传感器在恶劣光照条件下也能提供卓越的图像性能，这对于工业检测、自动化装配线等应用至关重要。此外，随着人工智能（AI）技术的融合，图像传感器将更加智能化，能够在边缘进行更复杂的图像处理和分析，从而提高机器视觉系统的整体效率和响应速度。安森美正通过不断的技术创新，引领机器视觉技术向更高效、智能、精准的方向发展。

7月19日，全球多地安装微软操作系统的电脑设备出现大规模宕机，导致“蓝屏”现象，严重影响了航空、铁路、医疗、金融等多个行业。以航空业为例，由于正值旅游旺季，全球数千架次航班取消，数万架次航班延误，造成了巨大的经济损失和社会不便。更为重要的是，若操作系统在飞行时发生故障，将直接威胁到乘客的生命安全，甚至影响国家安全。因此，操作系统的自主可控性显得尤为重要。这起宕机事件影响范围广泛，程度严重，为各国政府、行业和个人用户敲响警钟，并引发反思，过度依赖少数几家科技公司，一旦出现问题，便会“牵一发而动全身”。

近年来，国家相关部门多次强调要破解关键技术问题，打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战。发展新型工业操作系统不仅是顺应工业数字化、智能化转型的历史机遇，更是保障国家工业安全的必然选择。

只有坚持自主创新的道路，才能在激烈的科技竞争中立于不败之地，实现长远发展的目标。正如华为推出的鸿蒙操作系统为我国的移动互联网保驾护航，东土的鸿道操作系统为我国的工业互联网提供坚实保障，两者并驾齐驱。中国是全球最大的工业生产国，东土科技的产品从工业智能终端到工业网络，已经全面满足工业互联网发展，为我国工业网络化、数字化和智能化发展提供完全自主可控的网络解决方案。

在国家发改委、工信部的积极部署下，东土科技积极响应国家要求，攻关操作系统核心技术。历经30年研发沉淀，在两弹一星元勋朱光亚院士的亲自指导下，自主研发了新型工业操作系统鸿道（Intewell），为我国新型工业化服务，已应用于芯片生产线、飞机、高铁、电网，机器人、数控机床、汽车电子等领域。

鸿道工业操作系统Intewell自推出以来，屡获国内国际权威认可，其功能和性能可以替代VxWorks操作系统，并通过工信部电子五所源代码100%自主可控测评，在加拿大宇航局全球嵌入式操作系统分析评比中位列第三，获得2019年首届中国工业互联网大赛一等奖，并与国际工业巨头西门子工业大脑技术共同获得联合国工业发展组织2020年首届全球工业智能领域“湛卢奖”技术创新的荣誉。

鸿道工业操作系统Intewell实现了控制、计算和云服务的融合统一，以软件定义为核心，为控制层多种类型的设备提供统一的互联互通服务能力，为人工智能持续演进提供了承载工具。鸿道工业操作系统Intewell是目前国内唯一通过汽车、工业控制、医疗仪器、轨道交通四项功能安全认证的操作系统。

东土科技将抓住人工智能时代机遇，通过操作系统推动人工智能及工业互联网发展，积极推进国家新型工业化进程，在未来国际发展中把握自主权，实现可持续发展。

毋庸置疑，从社会发展的角度，我们必须转向采用可持续的替代方案。日益加剧的气候异常和极地冰盖的不断缩小，清楚地证明了气候变化影响的日益加剧。但有一个不幸的事实是，摆脱化石燃料正被证明极其困难，向绿色技术的转变也带来了一系列技术挑战。无论是生产要跟上快速扩张的市场步伐，还是新解决方案努力达到现有系统产出水平，如果我们要让化石燃料成为过去，这些难题都必须被克服。

对于电动汽车（EV）和太阳能电池板等应用，工程师面临着更多的挑战，因为敏感的电子元件必须在恶劣的环境中持续可靠地运行。为了进一步推动这些可持续解决方案，我们需要在元件层面进行创新，以帮助提高整个系统的效率，同时提供更强的稳健性。碳化硅（SiC）半导体作为一种能够实现这些必要进步的技术，正迅速成为人们关注的焦点。

什么是碳化硅半导体？

作为第三代半导体技术的一部分，SiC解决方案具有宽禁带（WBG）特性，并提供了更高水平的性能。与前几代半导体相比，价带顶部和导带底部之间更大的禁带增加了半导体从绝缘到导电所需的能量。相比之下，第一代和第二代半导体转换所需的能量值在0.6 eV 至 1.5 eV 之间，而第三代半导体的转换所需的能量值在 2.3 eV 至 3.3 eV 之间。就性能而言，WBG 半导体的击穿电压高十倍，受热能激活的程度也更低。这意味着更高的稳定性、更强的可靠性、通过减少功率损耗实现更好的效率以及更高的温度上限。

对于需要出色的高功率、高温和高频率性能的电动汽车和逆变器制造商来说，SiC 半导体代表着令人兴奋的前景。但实际上，这种性能如何体现，半导体行业又如何做好准备以满足潜在需求呢？

用于电动汽车的SiC

在电动汽车及其配套充电网络中，高性能半导体是AC-DC充电站、DC-DC快速充电桩、电机逆变器系统和汽车高压直流至低压直流变压器的核心。SiC 半导体将致力于优化这些系统，提供更高的效率、更高的性能上限和更快的开关速度，从而缩短充电时间，更好地利用电池容量。这可以增加电动汽车的续航里程或缩小电池体积，从而减轻车辆重量和并降低生产成本，同时提高性能，促进更广泛的普及。

尽管比内燃机驱动的同类产品运行温度低，电动汽车对电力电子器件来说仍然是一个极为严苛的环境，热管理是设计人员必须考虑的关键因素。对于许多早期的硅和绝缘栅双极晶体管(IGBT) 器件来说，电动汽车内的运行条件可能会导致其在车辆使用寿命内发生故障。碳化硅解决方案的热极限要高得多，热传导率平均高出 3 倍，因此更容易将热量传递到周围环境中。这就提高了可靠性，降低了冷却要求，进一步减轻了重量并消除了封装方面的顾虑。

碳化硅技术所带来的峰值额定电压和浪涌电容的提高，也为旨在缩短充电时间和减轻汽车重量的制造商提供了支持。通常情况下，大多数电动汽车基础设施的电压范围在200 V 至 450 V 之间，但汽车制造商正在通过将电压范围提高到 800 V 来进一步提高性能。首款实现这一转变的是高端车型保时捷Taycan ，但越来越多的制造商正在效仿现代汽车最近发布的 Ioniq 5，该车目前采用 800 V 充电电压，而且零售价大大降低。

但这一转变背后的原因是什么呢？800 V 系统具有多种优势，例如充电时间更快、电缆尺寸减小（由于电流更小）以及导通损耗减少，所有这些都有助于节省生产成本并提高性能。目前，快速充电系统依赖于昂贵的水冷电缆，而这种电缆可以被淘汰，同时，在车辆内部，较小规格的电缆可以大大减轻重量，增加车辆的续航里程。对一些制造商而言，要想获得所需的性能提升以说服消费者采用电动汽车，就必须将电压提升到800 V，但这一发展只有通过使用碳化硅半导体才能实现。现有的第二代半导体根本不具备在电动汽车及其充电基础设施的恶劣环境中以如此高电压工作所需的性能和可靠性。

可持续发电用碳化硅

除电动汽车外，新一代碳化硅半导体的性能还将惠及更多不断增长的行业。可再生能源正在迅速扩张，因此依赖于半导体技术的太阳能/风能发电场逆变器及分布式储能解决方案（ESS）预计将迎来复合年增长率（CAGR）分别为13%和17%的快速增长。（来源：《2022-2026年全球太阳能集中式逆变器市场报告》）

与电动汽车行业中提高车辆电压类似，SiC 技术也使太阳能发电场能够提高组串电压。现有装置的工作电压通常在 1000 V 至 1100 V 之间，但采用 SiC 半导体的新型集中逆变器的工作电压可达 1500 V。这样就可以减少组串电缆的尺寸（因为电流更低）和逆变器的数量。因为每台设备都可以支持更多的太阳能电池板，作为太阳能发电场中一项较大的硬件支出，减少逆变器数量和电缆尺寸可显著降低整体项目成本。

SiC技术为可再生能源应用带来的好处不仅限于支持更高的电压。例如，安森美（onsemi）的 1200 V EliteSiC M3S MOSFET 与行业领先的竞争对手相比，在光伏逆变器等硬开关应用中可减少高达 20% 的功率损耗。如果考虑到运营规模（仅在欧洲就有 208.9 GW的太阳能发电场），这种节省就会产生相当大的影响。(来源：2022-2026 年全球集中式光伏逆变器市场报告）

就可靠性而言，太阳能发电场和海上风力发电对电气元件而言是极具挑战性的环境，而正是在这些环境中，碳化硅技术将再次超越现有解决方案。通过支持更高的温度、电压和功率密度，工程师可以设计出比现有硅解决方案更可靠、更小、更轻的系统。逆变器的外壳可以缩小，周围的许多电子和热管理元件也可以省去。而碳化硅支持更高频率运行，可使用更小的磁体，从而进一步降低了系统成本、重量和尺寸。

半导体生产面临的挑战

很明显，对于电动汽车和可持续能源发电而言，SiC 半导体在几乎所有方面都代表着一种进步。使用良好的碳化硅 MOSFET 和二极管可以提高整个系统的运行效率，同时减少设计方面的考虑，并在许多情况下降低整个项目的成本。但是，与任何先驱技术一样，将会产生巨大的需求。许多电子工程师面临的一个问题是，SiC 制造是否已做好广泛采用的准备，以及随着数量的增加，生产是否仍然可靠。

从根本上说，碳化硅面临的主要问题之一是其制备过程。碳化硅在太空中大量存在，但在地球上却非常稀少。因此，碳化硅需要在石墨电炉中以1600°C 至 2500°C 的温度将硅砂和碳合成。这一过程会生成碳化硅晶体块，然后需要进一步加工，最终形成碳化硅半导体。每个生产步骤都需要极其严格的质量控制，以确保最终产品符合严格的测试标准。为了保证质量，安森美采用了一种独特的方法。作为业内唯一一家端到端碳化硅制造商，他们掌握着从衬底到最终模块的每一个生产步骤（图 2）。

在他们的工厂中，硅和碳在熔炉中结合，然后通过数控机床加工成圆柱形圆盘，再切成薄晶圆片。根据所需的击穿电压，在将晶片切割成单个裸片并封装之前，会生长出特定的外延晶片层（图3）。通过从头到尾控制整个流程，安森美已经能够创建一个非常有效的生产系统，为日益增长的碳化硅需求做好准备。

尽管安森美利用了其在硅基技术生产中获得的经验，但要保证最终产品的高质量和稳健性，SiC 材料还面临许多特有的挑战。例如，为了生产出可靠的最终产品，需要超越为硅技术设计的现有行业标准的许多方面。通过与大学和研究中心的广泛合作，安森美得以确定碳化硅在各种条件下的特性和可靠性。研究成果是一套全面的综合方法，可应用于安森美所有的SiC生产工艺中。

碳化硅–适时的正确技术？

要使可持续技术对现实世界产生必要的影响，帮助我们实现全球气候目标，能效、可靠性和成本效益是关键因素。过去要找到能同时满足这三个目标的元件级解决方案几乎是不可能的，但对于许多应用来说，这正是SiC技术所能提供的。虽然全球供应短缺在一定程度上延缓了碳化硅半导体的普及，但很明显，我们现在将看到该技术的快速发展。

大规模采用SiC仍将面临一些挑战，例如半导体厂商要跟上需求的步伐，并确保可靠性。但通过合作和研究（如安森美所开展的研究），业界应能确保保持高标准并优化制造效率。在部署方面，重要的是要记住第一代和第二代半导体仍有其用武之地。对于一些逻辑IC和射频芯片等应用，SiC 的高性能可能并不适用，但对于电动汽车和太阳能等应用，SiC 技术将被证明是具变革性的。

在智能工厂里，AGV/ARM机器人通过三维视觉感知，精准识别并拾取货架上的物品，它们还可以与人类同事进行协同互动，安全将货物送至生产车间。生产线上，配备智能摄像头的机器如同拥有智慧的眼睛，可以读取标签和解释标识。通过机器深度学习，机器视觉系统可以理解物品形状、计算体积，并以最节省空间的方式将其完美装箱。

这听起来或许像科幻小说里的场景，但在今天的智能工厂里，人工智能正在重塑工业生产与智能制造，从质量控制到预测性维护，从协作机器人到数字孪生……结合人工智能技术的机器视觉系统通过摄像头和传感器采集数据，让工业设备能够“看见”并分析生产制造流程、控制生产质量，并确保工人安全，是引领工业制造向工业4.0过渡的关键技术。

随着边缘计算与AI大模型的进一步发展成熟，工业制造在迎来新一轮转型改革的同时，也对机器视觉系统提出了更高的要求。传统执行单一重复性任务的机器视觉系统已无法满足未来工业生产与智能制造的需求，我们需要机器视觉系统更加智能、能够进行独立自主的决策。

事件视觉技术解锁工业制造“新视野”

在工业制造领域，传统机器视觉系统使用基于帧的摄像头捕捉连续的图像数据流，然后通过人工智能算法进行处理和分析。然而，这种传统方法具有局限性，难以应对机器快速增长的算力要求以及处理大量数据的带宽需求。

与传统基于帧的图像传感技术不同，事件视觉传感（event-basedvisionsensing）技术的灵感来源于人类视觉系统，它模仿人眼视觉的工作模式，只关注视觉场景中发生的变化或“事件（event）”，这种独特的方法不仅大大减少了机器视觉系统所需的数据量和计算负荷，还显著优化了数据传输和处理流程，实现了前所未有的效率。

此外，人工智能算法与事件视觉传感技术的结合，为工业自动化带来了全新的自主性和适应性。通过利用深度学习技术，机器可以从大量数据中学习，不断提高决策能力。事件视觉传感与人工智能之间的这种共生关系使机器能够进行智能、实时的调整，优化流程并最大限度地减少停机时间。

强强联手，加速开发高级边缘机器视觉应用

为加速事件视觉技术在边缘机器视觉及工业领域的深度融合与应用步伐，Prophesee近期宣布与AMD携手推出业界首款兼容AMDKria平台的事件视觉开发套件，旨在为机器视觉系统设计师与开发者打造一座高效桥梁，助力他们迅速评估并部署面向智慧城市、机器视觉、安全监控、零售分析等领域的尖端工业级解决方案，无缝衔接研发与生产流程。

AMDKriaSOM适用于边缘AI应用，配备数量丰富的I/O接口，高能效且具有成本效益，可加速视觉和机器人任务处理。结合Prophesee突破性的事件视觉技术，机器视觉系统开发者可利用Metavision平台的低延迟和低功耗优势，创建出传统基于帧的视觉方案无法实现且更高效的应用。Prophesee还提供全面的事件视觉软件套件、优化工具、事件视觉数据集以及开源平台支持，全方位赋能开发者。

“事件视觉传感解决方案是嵌入式视觉应用的理想之选”，Prophesee产品市场总监GarethPowell介绍说。“我们基于Kria平台可以实现的一个典型用例是港口集装箱的精准放置，通过在集装箱上设置主动光源（Activemarker），我们的事件视觉系统能在三维空间内实现对悬挂集装箱的精确定位与追踪，确保每一次操作都安全无误。”

“另一个典型的应用场景是高速移动物体的计数与分类，例如谷物或药丸，使用Prophesee的事件传感器可以实现高达99%的检测准确率”，Powell补充说。

目前，已经有一些开发人员和公司在Prophesee与AMDKria视觉套件上开发创新的机器视觉应用，譬如专注于开发机器学习软件的公司LogicTronix，已成功开发出用于检测和跟踪车辆和人员的应用程序。该应用程序即将在Kria应用商店上线。

Powell表示：“在工业自动化领域，Prophesee的事件视觉技术以其快速响应、低算力需求及高效节能的特性，为嵌入式视觉与AI功能的深度融合提供了独特的优势。”

事件视觉技术让机器能够快速识别和响应环境中的关键事件，从而提高了生产力。无论是检测生产线上的异常、实时识别质量缺陷，还是监控工人安全，事件视觉传感技术都能为智能工厂提供无与伦比的效率和准确度。在汽车制造、电子零配件生产、食品加工、医疗制药等多个行业中，事件视觉传感技术均展现出广阔的应用前景，为工业4.0时代的新质生产力注入了源源不断的创新活力与强劲动力。

随着智能技术的飞速发展，全球制造业正经历着一场前所未有的深刻变革，智能化、自凭借卓越的创新能力和强大的技术实力，不仅稳立潮头，更成为推动工业产业链深度融合、助力产业结构优化升级的重要力量。

自1987年成立以来，高创传动始终秉持“技术为先导，创新驱动为核心”的发展理念，历经37载春秋成为了高端伺服的领军品牌，不断在运动控制领域深耕细作，书写着属于中国制造的辉煌篇章。依托美的集团的强大平台支持及自身深厚的品牌底蕴，高创传动持续推出高性能、高精度、高可靠性的运动控制解决方案，广泛应用于电子制造、CNC加工、半导体生产、工业机器人等众多关键领域，为工业客户量身打造智能化转型的钥匙，推动开启精益生产的新纪元。

高创传动深知，优质的产品与服务是企业立足之本。因此，公司不仅构建了覆盖全球的营销网络，更在嘉善、顺德等地设立制造中心，同时在深圳、无锡、济南等多个城市布局商务中心，形成了完善的客户服务体系，确保能够第一时间响应客户需求，提供全方位、个性化的技术支持与服务。此外，高创传动还高度重视人才队伍建设，汇聚了国内外顶尖的研发人才，包括12名博士及75名硕士在内的强大研发团队，不断推动技术创新与产品迭代，确保品牌在行业内的领先地位。

面对工业智能化、自动化的时代浪潮，高端伺服品牌高创传动勇立潮头，持续加大研发投入，致力于技术积累与产品创新，为智能制造及新质生产力的发展贡献智慧与力量。产品在市场上赢得了广泛认可，全球超过500家客户见证了高创传动解决方案的卓越表现，不仅提升了生产效率，更推动了产业升级与转型。

展望未来，高创传动将继续秉承“创新、协作、共赢”的发展理念，以更加开放的姿态拥抱智能制造的新时代。公司将不断深化与产业链上下游企业的合作，共同探索智能制造的新模式、新路径，为传统制造业注入新的生机与活力，推动中国乃至全球制造业向更高水平迈进。

选择高创传动，就是选择了一个充满希望与活力的未来。让我们携手并进，共创智能制造的美好明天，期待高创传动在未来展现出更加耀眼的辉煌成就！

人机界面（HMI） 是一种使用户能够与机器、系统和设备进行交互的技术。它既包括简单的按钮和开关，也涵盖复杂的触摸屏和语音识别技术。HMI 在制造业、海事和能源等众多行业和应用中都是不可或缺的。

然而，并非所有的 HMI 设备都是一样的。有些 HMI 设备专为抵御恶劣环境和极端条件而设计，而另一些则适用于更加受控的环境。北尔电子设计和制造的 HMI 设备能够满足海事、恶劣环境和标准自动化的需求。随着气候变化和技术创新为各行各业带来新的挑战和机遇，坚固型 HMI 变得越来越重要和有价值。

接下来，我们将解释坚固型 HMI 的重要性，气候变化如何影响对坚固型 HMI 的需求，以及我们公司如何在 1981 年为 NASA 太空任务设计坚固耐用的 UART 板，从而在市场上开创了坚固型 HMI 的先河。

坚固型人机界面为何如此重要？

坚固型人机界面在恶劣环境和极端条件下运行的机器、系统和设备中发挥着至关重要的作用。它们不仅提高了性能、可靠性和安全性，还显著降低了维护成本和停机时间。相比之下，传统HMI设备在极端环境下更容易发生故障和损坏，增加了风险。

北尔电子坚固型HMI产品的部分特点和优势：

· 耐环境因素：能够承受高低温、振动、潮湿、极端紫外线照射、冲击等。

· 防污染物：抵御灰尘、污垢、水等，确保设备可视性和触摸灵敏度。

· 高性能显示：提供标准和高亮度显示屏，适用于户外和偏远地区。

· 稳健通信：灵敏且准确的触摸屏幕，确保安全的数据传输。

· 行业认证：符合NEMA 4x、UL、CE、DNV/GL、ABS、Class 1 Division 2、ATEX等标准，确保质量和安全性。

应用领域：

· 工业自动化和控制：如工厂自动化、过程控制和制冷。

· 运输与物流：如车队管理、车辆跟踪和交通控制。

· 能源和电力：如发电、储能、可再生能源、石油和天然气、采矿。

· 海事：如近海、压载水、警报监控、推进。

· 保健和医疗：如流体废物管理和制药。

· 户外和公共领域：如信息亭、数字标牌、市政供水和污水处理。

坚固型HMI的重要性在于它们能够在恶劣环境中保持高性能和高可靠性，减少传统HMI设备在极端条件下的故障和损坏风险。

气候变化如何影响对坚固型人机的需求？

气候变化是当今世界面临的最紧迫、最复杂的问题之一。它指的是地球气候系统的长期变化，如温度、降水、风和海平面，对环境、社会和经济产生重大而多样的影响，包括：

· 极端天气事件：如热浪、干旱、洪水、风暴和野火。

· 海平面上升：导致海岸侵蚀、海水入侵和洪水。

· 生物多样性丧失：栖息地退化和物种灭绝。

· 粮食危机：缺水和作物歉收。

· 人类健康风险：如热应力、呼吸系统疾病、传染病和精神压力。

· 社会和政治不稳定：冲突、移民和流离失所。

气候变化从两个方面影响了对坚固型人机界面的需求：

1. 应对恶劣环境的需求增加：

· 气候变化导致的极端环境和不可预测的条件增加了对坚固型人机界面的需求。这些设备能够在恶劣环境中正常工作，例如：

· 监测和管理气候变化的影响：如空气质量、水质、土壤质量和温室气体排放。

· 适应和减轻气候变化的影响：如灾害应对、应急管理、基础设施复原力和气候工程。

· 创新和开发气候变化解决方案：如可再生能源、智能电网、碳捕获和储存以及地球工程。

2. 促进可持续发展的需求增加：

· 坚固型人机界面设备有助于减少温室气体排放、提高能源效率和可持续性。例如：

· 优化和控制能源消耗和生产：提高机器、系统和设备的能源效率。

· 整合和管理可再生能源：如太阳能、风能、水能、氢能和脱碳技术。

· 支持循环经济：如废物管理、回收和再利用。

我们是如何开始生产坚固型人机界面的？

我们是坚固型人机界面领域的先驱和领导者。我们在坚固型人机界面（HMI）领域已有40多年的历史，致力于为各行各业的客户提供优质、创新的产品和服务。

20世纪80年代末，我们设计了NASA UART板，标志着坚固型HMI在市场上的首次应用。NASA UART板被用于NASA的多个任务和项目，如国际空间站、火星探测车和猎户座飞船。此后，北尔电子继续利用先前的知识和经验，开发出更多代的坚固型HMI设备，满足市场需求。

北尔电子HMI的特点和优势

· 耐高低温：工作温度范围为-30°C至+70°C，存储温度范围为-40°C至+80°C。

· 高抗振性：通过了4g RMS正弦扫频振动测试。

· 抗冲击：通过了40g 11ms半正弦冲击测试。

· 防潮和防紫外线：支持95%湿度，并能在紫外线照射环境下工作1000小时。

· EMI和EMC规范：符合MIL-STD-461和MIL-STD-810标准。

· 高分辨率和高亮度：显示屏分辨率高达1280 x 800像素，亮度高达1000尼特。
我们的坚固型HMI设备展示了坚固型产品技术的优势，并树立了公司在市场上的声誉。北尔电子在设计阶段的口号是“尽早测试，经常测试”，以确保产品的稳健质量。
部分应用案例
北尔电子X2 extreme系列人机界面专为恶劣环境设计，已通过所有主流船级社认证，适用于存在气体、蒸汽和粉尘的危险区域。其工作温度范围为-30°C至+70°C，能够在高振动和高压冲洗场合正常工作。

X2 extreme系列提供7、12和15英寸型号，每种型号有三个版本：

l 标准版

l 高性能版

l 全密封高性能版

高性能版和全密封高性能版均配备高亮显示屏和集成CODESYS PLC功能。

石油化工行业应用
我们的客户是一家专注于石油钻采设备的公司，主要产品包括高技术含量的油田成套设备，如石油固压（酸化）成套设备、石油特种车辆和井下作业工具。客户希望对石油化工作业现场的特种车辆（如压裂车、管汇车、混沙车、化添车）进行实时监控，并减少复杂的网络布线。
由于这些特种车辆工作环境位于户外，需要长时间面临极端高低温、高振动和紫外线照射，同时满足UL C1D2防爆认证标准，客户选择了北尔电子X2 extreme系列人机界面，结合北尔电子无线交换机设备，实现了石油车实时作业监控系统。
我们的方案优势

· 适应恶劣环境：X2 extreme防爆户外人机界面能够适应油田的恶劣环境。

· 实时监控：多频段无线通信设备满足实时监控需求。

· 双网融合：双频IEEE 802.11ac实现双网融合。

融雪机柴油发动机管理

我们的客户是一家加拿大公司，拥有超过35年的融雪机设计和制造经验，产品销往北美、欧洲和亚洲。该公司采用浸没式燃烧直接加热法，将燃烧过程中产生的能量直接传递给融化罐中的水和雪，实现高效能量转换。

客户的融雪机使用来自不同制造商的柴油发动机，需要在极端低温环境下（-30℃至+70℃）正常工作。为了有效控制和管理这些发动机，客户选择了北尔电子的X2 extreme系列人机界面。

北尔电子的X2 extreme系列人机界面能够在极端温度范围内正常运行，确保客户的融雪机在各种恶劣环境下都能高效工作。

客户表示：“We use your products for good 20 years already, and over these years we are very satisfied with your products and would prefer to stay with them if possible.（我们已经使用北尔电子产品20年了，这些年来我们非常满意北尔电子的产品并且希望持续使用北尔电子的产品）”。

总结
坚固型人机界面（HMI）是一项关键技术，能够显著提高在恶劣环境和极端条件下运行的机器、系统和设备的性能、可靠性和安全性。与传统HMI设备相比，坚固型HMI设备更耐用，能够降低维护成本和停机时间，减少故障和损坏的风险。
坚固型人机界面之所以重要，是因为它们可以应对气候变化带来的挑战和机遇，而气候变化是当今世界面临的最紧迫、最复杂的问题之一。气候变化会增加对能够在恶劣和不可预测的环境和条件下运行的坚固型人机界面设备的需求，也会产生对能够有助于减少温室气体排放、提高能源效率和可持续性的坚固型人机界面设备的需求。

智能制造的实质是以AI为代表的新一代数字技术与先进制造技术的深度融合，是推进新型工业化、发展新质生产力的关键部分。在生成式AI引发的新一轮技术变革之下，深化大数据、人工智能等研发应用， 开展“人工智能+”行动，已写入今年的《政府工作报告》并受到业界重点关注。

在华为企业业务最新推出的《智无不言-华为行业军团访谈录》第一期栏目中，华为制造与大企业军团CEO刘超、江汽集团信息化管理部部长刘峰和中国电子技术标准化研究院物联网研究中心主任郭楠就制造行业数字化转型和智能化升级的现存难题展开多维度讨论，助力制造企业在加速数智化的进程中更好地抓住机遇、战胜挑战。

AI技术的发展与应用丰富了智能制造内涵

生成式AI的发展、大模型的应用使得AI这项技术更加贴合行业场景，并渗透到企业有关研发设计、生产制造、销售服务等全流程中，在这种新语境下，“智能制造”内涵再度得到丰富。

郭楠表示，数字化、网络化、智能化制造都属于智能制造的范畴。智能制造体现在设计、生产、物流和销售等端到端的环节中。

刘超认为，制造企业使用数字化和智能化技术，提升效率和竞争力的整个实践过程，就是智能制造。数字化、智能化技术拓展了制造的新边界。而AI这一轮技术浪潮正在以价值驱动着制造业全链路数字化转型和智能化升级。

● 在研发设计环节，比如生物医药行业在AI技术加持下，新药物发现时间可能从数年缩短至数月，成本下降70％以上；

● 在生产调度环节，比如华为在AI技术帮助下，可在1.5个小时内完成未来35天的供应计划分解，这都是AI技术对智能制造各个环节的使能。

制造企业拥抱数智化存在不确定性和挑战

智能制造的概念提出至今已近十年，但制造企业的数字化转型和智能化升级之路始终存在多重挑战。郭楠总结了传统制造业寻求数字化转型和智能化升级时会面临的不确定因素：

● 战略层面：企业一定会遇到零号难题——到底该干什么？做到什么程度？从何入手？

● 人才层面：员工中同时懂IT、工艺、制造、装备等各类知识的复合型人才短缺；

● 投资层面：投资回报比难以计算，而智能制造一旦投资就没有回头路。

目前，大模型加速涌现，各行各业都在关注自己所处领域的大模型应用成效如何。对此，郭楠补充道：“制造行业的作业流程具备极强的确定性，生成式AI和大模型渗透到制造业的核心场景中需要解决的问题非常多，比如需要迭代掉生成结果的不确定性，AI在制造业的应用需要更有针对性。”

江汽集团作为制造业汽车领域的大型企业，自2020年起至今在数字化转型和智能化升级道路上已探索多年，对制造业走向数智化存在的挑战有切身体会。刘峰将江汽集团在升级转型过程中遇到的挑战归结为三点：

首先，智能制造的投资规模动辄达到几十亿甚至上百亿，这需要企业对数智化转型抱有坚定决心；

其次，企业知道自身规划的转型方向是正确的，也要衡量自身能力是否与之匹配，对自身有清晰认知；

最后，人才储备是决定公司转型能否走下去的关键，但同时懂IT、应用、场景等的人才是最稀缺的。

制造企业如何应对数字化转型和智能化升级的挑战？

如今，江汽集团旗下的瑞风RF8已是广受好评的网红车型，新建的新港智慧工厂也按照《智能制造能力成熟度标准》中L4智能化生产（优先级）的目标建设，其中蕴含着解开上述挑战的答案。

刘峰表示，瑞风RF8取得商业成功，背后原因在于江汽集团与华为的合作过程中，吸纳了华为IPD（集成产品开发）流程，并组建了PDT团队（产品开发团队），改变原有的产品商业逻辑，从技术为先转变为以市场需求为先。

刘超介绍了上述合作过程中的细节，他谈道：“华为向江汽集团派出一支咨询顾问团队，把华为公司产品的开发流程、制度、方法变成江汽集团产品的开发流程、制度、方法。这套制度流程会在后续的实践过程中不断迭代和演变，最终固化为江汽集团自己的能力。”

刘峰结合江汽集团数字化转型和智能化升级成功经验总结出三点核心要素：

● 做好顶层设计。梳理顶层设计的逻辑才能做好后续的逐级、逐层管理，避免资金和时间的浪费；

● 用好外脑。传统制造业企业寻求数字化转型和智能化升级时，可以寻找华为等转型经验丰富的企业合作，改变旧有模式，转换思路；

● 控制成本，试点先行。优先选择一些典型场景作为标杆试点进行突破。试点成功之后再将成功经验向下复制，由此可降低转型中的不确定性。

郭楠认为，该过程中最值得借鉴之处在于“跨界学习”，江汽集团与华为的合作实现了将经验和工作流程工具化，成为跨项目、跨行业快速复制的行业典范。

刘超表示，华为制造与大企业军团是华为能力与制造企业之间的“连接器、放大器、催化剂”。对此，他进行了详细解读：

● 连接器：充分理解制造企业的痛点和需求，将华为的解决方案与制造企业的需求相连接；

● 放大器：剖析、分解客户需求后，将客户的共性需求在各个相关产品的开发过程中进行受理；

● 催化剂：让客户应用场景与华为提供的技术有机结合，产生化学反应，甚至达到聚变级、裂变级。

华为制造与大企业军团集结了华为内部覆盖研发到销售全链条各环节的专家，能够快速集结资源，找到价值场景，联合行业伙伴为制造企业提供匹配需求的场景化解决方案。截至目前，华为已经与1000家伙伴一起服务于中国超过8000家制造企业，成为客户身边加速数智化转型的重要伙伴。

未来，随着制造行业数智化走深向实，制造业将形成更开放的生态环境，相信在智能制造的明确目标下，我们可以向着光和希望，携手加速奔跑。

去年，工业软件的重要性在社会范围的大众认知进一步提升，随之而来的则是工业软件赛道持续受到资本市场青睐，概念股涨停或大幅拉升屡见不鲜。

转眼间今年已行至过半，当我们再去关注工业软件赛道的股市表现，截至6月26日，中国工业软件相关上市公司今年股价总体走低，股价相较于年初持平已是难得。与去年的明星赛道人工智能相比，国内的工业软件行业缺少持续出现的“爆点”吸引二级市场关注。

但业内人士对此已经习以为常，工业软件包罗万象，本就是需要深度耕耘、持续投入的长周期产品，它的重要性不随舆论声量而沉浮。现阶段，工业软件已经渗透和广泛应用于几乎所有工业领域的核心环节，工业软件也出现在广东、深圳、南京等地区的行动规划中。正如中国工程院院士谭建荣所言：“工业软件是由中国制造走向中国创造的关键。”

在行业恢复到冷思考的节点，则是一个盘点竞争格局、梳理行业现状、探讨未来机遇的最好时机。为了深入了解当前工业软件领域的现状和存在的问题，从产业一线了解AI在工业软件上的应用现状和发展前景，工控网邀请了罗克韦尔自动化、施耐德电气、九思易和Maplesoft，共同商讨行业风向。

国内VS国外，市场环境各有千秋

公开数据显示，2023年，全球工业软件市场规模约5028亿美元，折合人民币约3.56万亿元；同期，我国工业软件市场规模约2414亿元，同比增长12.3%，高于软件行业平均增长水平（11.1%）。截至2023年底，我国工业软件企业关键工序数控化率达到了62.2%，数字化研发设计工具普及率达到了79.6%，研发设计类工业软件市场份额占比达10%，较2019年翻了一番。我国工业软件市场规模仅占全球份额的6.7%。在各细分领域国内产品市场占比均有一定增加，但是企业综合实力仍与国外存在差距。

罗克韦尔自动化（中国）有限公司软件产品经理王贇鹏认为，随着中国推进智能制和工业4.0转型，工业软件在提升生产效率、优化供应链和创新能力方面发挥着关键

作用。从政策方面看，政府出台了多项支持工业软件发展的政策，如《十四五”软件和信息技术服务业发展规划》等，提出推动软件产业链升级，提升产业基础保障水平，强化产业创新发展能力等。从市场角度看，在高精度、高复杂性需求的工业软件领域，外资企业在高端市场仍占据主导地位，中国企业在ERP、MES（制造执行系统）、PLM（产品生命周期管理）等领域表现突出，正在逐步缩小与国外巨头的差距。在创新技术方面，越来越多的企业开始采用云计算和软件即服务（SaaS）模式，国内外软件供应商纷纷调整产品策略，向云端迁移。工业软件集成了越来越多的人工智能和大数据分析功能，帮助企业实现更高效的生产和决策。

而由于生长土壤不同，国内外工业软件各有优劣。Maplesoft分析称，受益于大环境改变和政策支持，各种类型的国产工业软件如春笋般涌现，但技术上还处于起步或发展阶段，其优势是可以提供本地定制化开发。国外工业软件得益于国外长期良好的营商环境，历经几十年技术积累和迭代开发，技术优势比较明显，弱点是缺少本地化的研发能力，核心的研发都不在国内，本地实施应用有一些局限性。未来，国内工业软件会依据现状逐步改善，国外工业软件也会不断调整经营策略从而适应正在变化的本地需求，两者会在今后并存和互补，迎来良性的竞争和合作共存的格局。

聚焦于国内工业软件领域，九思易观察到，近几年，国内传统工业自动化圈逐渐扩大朋友圈，IT、互联网领域的厂商大幅涌入，大数据、云计算、人工智能、数字孪生等概念逐渐渗入传统工业软件，大家都在努力弥补短板，发挥自身原有优势，以迎合市场需求。但从相关企业近几年的发展来看，除了个别外国专业自动化软件厂商在持续更新原有平台外，更多具有综合自动化业务的外企也很难在软件平台上做修改甚至重新布局，显而易见，并购是一个最常见的手段，市场成分居多，技术更新换代成色不足。近几年，中国本土企业也动作频频，通过丰富业务类型和各种概念跟随，来试图保持业务增长。但很明显，在智能化时代的背景下，这些转变都不足以满足用户和市场已经被吊起来的胃口，市场需要的是真正彻底的技术革新。

数据困局沉疴仍在，云端化、一体化是大势所趋

当前工业软件市场的参与者想要在竞争中站稳脚跟，依旧靠产品说话，核心竞争力主要依靠三方面：一是成熟度高，已有应用案例；二是适用场景明确，复制效应明显；三是单价低，标准化程度高，操作便捷。

产品竞争力离不开企业对产品实际应用情况的深度探究。综合多家企业反馈，工业软件在实际应用中主要面临的挑战有以下几方面：

1.数据：越来越庞大的数据量对数据采集、存储、管理提出挑战，统一的管理标准和治理机制依然缺位；

2.技术和系统：不同供应商、不同时期的设备之间，不同业务系统之间，因缺乏标准化在数据整合、业务逻辑联动方面存在挑战；

3.人才：既懂技术又懂设备的复合型人才依然供不应求；

4.安全：数据泄露和系统攻击问题依然存在。

为此，工业软件供应商近几年也有新的尝试以解难题。在创新技术方面，罗克韦尔自动化（中国）有限公司软件产品经理王贇鹏谈到，综合以上挑战，罗克韦尔软件在际应用过程中有以下心得体会，一是通过数据集成和治理平台可帮助客户集中管理数据并支持决策：如FactoryTalk DataMosaix集中化管理客户数据, 帮助企业将分散在不同系统和设备中的数据进行集成和管理，形成统一的数据库。这也是进一步实现数字化转型的基础，使企业能够对运营数据进行全面可视化展示和深度分析挖掘。FactoryTalk Innovation Suite数据支持决策可通过对生产过程、供应链、设备状态等数据的实时分析，支持客户从数据中获取信息，从而优化生产流程和决策效率。二是生产管理套件帮助提升效率和灵活性。在自动化和智能化方面，罗克韦尔MES（制造执行系统）和SCADA（监控与数据采集）系统能够实现生产过程的自动化和智能化，减少人工干预，提高生产效率; 在敏捷生产和响应能力方面, 通过使用罗克韦尔PLEX（计划与排程）软件，可帮助客户更好地应对市场需求的变化，调整生产计划，优化资源配置。

工控网认为，工业软件当前存在三个趋势：一是软件形态逐步微小型化；二是软件架构逐步走向微服务架构；三是软件开发逐步走向开源、开放群智协同开发。

正如施耐德电气工业自动化中国区数字化能力中心负责人刘文所分析的，如今的工业软件已经不再是单一的零散产品，而是平台架构加模块化的产品组合，覆盖全流程，满足行业差异。工业的数字化转型要“以客户场景需求为中心”，软件不能“单打独斗”，软件需要与硬件协同，与场景结合，切实切入客户的应用场景和实际痛点，才能将价值真正落到实处。企业不应以传统眼光看待软件，只有机电软网一体化协同，才能真正落实先进设备的价值。施耐德电气推出的EcoStruxure™开放自动化平台即是为此而生。该平台基于IEC 61499标准，将硬件厂商在统一标准下进行整合，由软件定义自动化，通过对软件和硬件进行解耦，推动了工业自动化领域的“即插即生产”。

生成式AI释放工业软件潜力与价值

上文提到，新兴技术正在涌入工业软件，生成式AI就是其一。如果汇总今年众多对外发声的企业家对生成式AI的态度，积极乐观者占多数，尽管目前生成式AI的应用深度有限，他们依然看好这门技术的潜在价值。微软公司制造与移动业务副总裁多米尼克.韦表示，生成式AI可以重塑整个工业价值链流程。

从投资趋势来看，2024年，IDC对全球制造企业进行调研的数据显示，已经开始布局投资、仅PoC测试和未进行投资生成式AI的企业比例分别是37%、50%和13%。与上年相比，已经开始投资的比例从27%提升到37%，关注热度持续提升。

中国制造企业对这门技术的热情同样持续高涨，但在实际行动中有所差别：汽车、半导体、消费品等行业的头部企业，数字化意识强、基础扎实，IT预算充分，已经开始各种场景的探索；而大多数制造业企业现阶段则持观望态度。

生成式AI技术无疑会带来巨大的创新机会和变革潜力，在工业软件层面，主要有以下影响：

1、创新和设计：AI可以更加高效快捷地自动生成创新设计方案，助力快速迭代、快

速优化。

2、优化生产与运营：AI可以实时动态分析生产数据与市场需求，生成最优计划与资

源配置方案，并可通过预测模型可以优化供应链管理策略，优化库存和物流管理，降低风险和成本。

3、智能运维和业务模式创新：AI可以生成复杂数据分析报告，识别关键指标，帮助

快速做出趋势决策；根据模型分析实时数据，生成运维建议和风险预警，提升制造企业对运营异常和设备故障的响应能力。

上述影响几乎覆盖生产制造全产业链各个环节，提前在此方面积极布局，将帮助企业在数字化转型中获得显著的竞争优势，而本次工控网采访到的四家企业都已做出前瞻布局：

罗克韦尔加速为客户提供更新迭代的软件应用产品，帮助客户快速实现AI赋能，并开发更多垂直应用，打造用于产品设计的AI辅助工具，为客户提供预测规范维护的AI优化系统和智能专家系统。罗克韦尔可借助AI实现优化资产管理。例如罗克韦尔

Fiix CMMS高效协同系统能够支持供应链上下游高效协同和信息共享，缩短交付周期，减少库存成本; FactoryTalk AssetCentre资产管理系统则可以支持自动化资产和无形资产等保护，并帮助客户实现关键设备的库存管理。此外，罗克韦尔还打造了智能预测性维护系统涉及到设备健康IIoT系统，通过使用AI技术和IIoT（工业物联网）平台，企业可以实时监控设备状态，识别潜在问题，降低设备故障率。预测性维护系统如Guardian AI利用大数据和机器学习技术，工业软件能够预测设备的维护需求，提前安排维修，减少非计划停机时间。

九思易的智能化管控平台无论是在软件的架构设计，还是在可扩展性方面都充分考虑了对AI技术和算法的扩展支持。在实际应用中，该智能化管控平台在煤矿领域实现了人员行为（安全帽、吸烟、工服）、环境/安全（火灾、烟雾、非法闯入）的AI模型应用，在安防领域实现了基于SCADA、雷达、视频、人工智能（AI）和增强现实（AR）等技术的综合应用，为安全防范和调度指挥提供决策依据。

施耐德电气通过AI技术为用户提供了切实可行的解决方案，覆盖生产排班预测、化工装置自动开车、工艺流程的优化与暖通设备的节能管理等方面。这些解决方案不仅帮助用户在实体场景中实现智能化管理，还显著提升了运营效率和能源使用效率。施耐德电气自身工厂以及与行业头部客户的合作案例表明，基于AI技术的解决方案能够有效降低约5%-10%的能耗，并提升3%-5%的工作效率。

Maplesoft积极拥抱新技术，在2020年就成立了AI研发团队，已经在不同的产品中应用AI技术，例如图片公式识别、内置自然语言模型和自然语言函数包等。该公司认为，AI技术会对工业软件产生革命性的影响，特别是会降低了工程师的技能要求门槛，让工业软件的应用更加普及，从而降本增效。同时，Maplesoft计划将源代码开放给国内分支机构，确保中国客户可以永久使用Maplesoft技术。Maplesoft中国认为，中国一些高科技领域需要采用国际先进的工业软件，才能在时间上与发达国家竞争。如果过度强调自主可控的国产软件，可能会使我们的研发手段处于落后和被动的局面。为了让国产工业软件有足够的时间逐渐成熟，可以先鼓励那些国际竞争性不太激烈的领域的客户，率先使用国产软件。这将使国产软件得到充分的打磨和提升，进而扩大到让参与国际竞争激烈领域的国内客户来使用。

工控网认为，新一波AI浪潮中，有两个场景值得注意：首先，随着企业知识库的积累与沉淀，ChatGPT对企业工作流程的优化与效率的提升的影响更大也更容易实现，如跨模态知识检索、工艺知识检索/推理、工艺辅助、报告生成等；其次，AI增强开发将赋能软件及测试工程师的软件开发、编码、测试环节。

其中更具优势的厂商包括两类：一类是制造业大厂。一方面，他们的行业know-how积累强，对需求掌握度高，另一方面，软件/硬件设备容易进入应用验证阶段，促成良性循环，但这些巨头间的“智造力”将是区分重点；第二类则是数据治理与AI能力双强的企业，对数据理解与分析能力更强，价值挖掘能力和理解能力更强。

据工控网研判，同样火热的工业大模型在企业运营中的应用是未来趋势，但需谨记两点：第一，没有万金油的大模型，脱离场景、实际问题的大模型暂时不成立；第二，脱离工程化的大模型是不实用的。

美国伊利诺伊州芝加哥，2024年7月1日讯，——Littelfuse公司（纳斯达克股票代码：LFUS）是一家多元化的工业技术制造公司，致力于打造一个可持续、互联互通、更安全的世界，我们很自豪地宣布发表第四份年度可持续发展报告。在 Littelfuse，我们相信每位员工、客户和合作伙伴都有潜力推动积极的变革——环境、社会和道德。我们正在共同塑造一个由可持续选择和勤勉行动定义的未来。

Littelfuse 总裁兼首席执行官戴夫·海因茨曼 (Dave Heinzmann) 表示：“可持续发展对我们来说不仅仅是一个概念；它已融入我们的发展战略、流程和日常行动中。”

“我们很高兴分享我们的最新报告，该报告反映了我们去年取得的进展。我们的奉献精神不仅仅是实现目标，而是为我们的社区、客户、合作伙伴和地球创造持久的价值。”

Littelfuse 的战略重点是开发和推出能够帮助客户实现可持续发展的产品，这是我们核心目标。通过为客户提供创新产品，使客户能够提供更可持续的解决方案，帮助推动我们所服务的整个行业更广泛的环境进步。 2023 年可持续发展报告的亮点：

环境

· 自 2019 年以来温室气体强度减少 24%；

· 46% 的生产基地使用可再生能源；

· 制定工厂级年度温室气体和水目标；

· 水循环利用量增加 37%；

· 危险废弃物连续3年减少；

社会

· 领导层中女性占比为 22.5%，较上年增加 1.5%；

· 强化领导力培训和辅导计划；

· 3个场所连续3年以上保持零工伤；

· 805家关键供应商进行ESG风险筛查；

· 91% 的员工认为他们的经理为道德行为树立了良好榜样；

管理

· 在 28 个最大地点启动地方道德大使计划；

· 30,200小时的道德与合规培训；

· EcoVadis 的黄金评级（第 94 个百分点）；

· 获得第三方验证的温室气体数据；

· 加强工作场所调查计划和培训。

Littelfuse 全球道德、合规部门和可持续发展高级经理Rebekah Mihm 表示: “我们的全球团队通过创造力和创新来优先考虑我们的可持续发展计划，我们对此感到非常兴奋，因为我们专注于持续改进，并寻找新的方法将我们的可持续发展目标融入到我们的业务中。我们邀请大家加入并推动我们的可持续发展之旅取得进展。”

SP是数字信号处理器（Digital Signal Processor）的简称，是一种专门用于高速数学运算的微处理器。DSP能够快速且准确地处理数字信号，同时具备可编程和低功耗等特点，如今在各个领域发挥着越来越重要的作用。

从DSP芯片的发展历程不难发现，从早期理论到前几代DSP产品应用，均由国外巨头完成。由于早期的市场进入和技术积累，国外企业占据了全球超过70%的市场份额，目前仍由德州仪器（TI）、亚德诺半导体（ADI）、恩智浦（NXP）、意法半导体（ST）等几家海外大型半导体公司主导。

DSP的发展相对封闭，既不开源也不采用授权模式，有着很高的知识产权壁垒。加上巨头们的DSP指令集都各不相同且不对外授权，中国早期DSP芯片几乎完全依赖进口。以TI为例，在全球DSP市场的份额一度接近 50％，在中国的市场份额更是达到80%左右。

DSP国产替代大幕拉开

中国的DSP芯片产业起步较晚，但同时中国也是全球DSP芯片最大的应用市场，市场份额大约为45%。 20世纪末至21世纪初，中国多家企事业单位开始尝试自主研发DSP芯片，但因面临着技术封锁和专利限制，以及积累不足、市场接受度低等原因，一度进展缓慢。

2019年以来，随着贸易摩擦和地缘政治影响，国内对于芯片供应链安全的重视程度不断提升。

2020年8月，国务院印发的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》提出，中国要加快高端芯片的自主研发与国产替代，而DSP与CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）同属高端芯片“四大件”，其重要性与日俱增，早日国产化刻不容缓。

由于DSP芯片高实时性、高运算性能的特性，成为智能化时代终端产品进行高速实时控制芯片的最佳选择，市场需求呈快速增长态势，也成为推动DSP国产化进程的关键动力。根据Business Research数据，2020年全球DSP芯片市场规模为33.28亿美元，预计到2027年将达到53.707亿美元，预测期内复合年增长率为6.8%。

据公开资料统计，2022年中国DSP芯片产量增长至约4755.7万颗（图自：华经产业研究院）

单纯依靠国外企业，已经不能满足国内日益增长的需求，不少DSP芯片需求企业和集成电路产业链相关企业开始在国内寻求供应商。同样，国内一批DSP芯片企业也凭借技术创新和坚持不懈的努力，逐步打破国外厂商的技术垄断。

其中2012年成立的湖南进芯电子，6年间不断突破技术壁垒，于2018年正式推出自研DSP进入工控市场，填补了国内空白。如今进芯电子已成为国内DSP产品线最为丰富的厂商之一，主要用于工业控制、新能源、电动汽车以及物联网等领域。

在国家提出双碳战略（碳中和、碳达峰）以及新质生产力的政策号召下，更多像进芯电子这样的国产DSP厂商正从从专业应用领域向电动工具、白色家电等民用场景拓展，并赢得客户认可。他们的崛起，代表着DSP国产替代的大幕已经拉开。

下面我们就从智能家电、工业自动化和汽车电子这三大领域，看看国产DSP替代的市场容量，以及与国外DSP厂商相比具备哪些优势。

智能家电为何青睐DSP？

90年代后，随着DSP技术进一步成熟，芯片成本下降、处理能力增强，DSP开始越来越多被整合进家电产品中。多家知名空调制造商如三菱电机、松下、大金、美的等，都在不同时间点引入了基于DSP的先进控制方案。

此后，更高效、更环保的变频空调在家用空调市场中的占比增长明显，而这部分产品很多采用了DSP控制方案。根据咨询机构弗若斯特沙利文（Frost & Sullivan）数据，2021年中国变频空调的产量达到了1.07亿台，同比增长28.4%，2016-2021年间的复合年增长率（CAGR）为22.1%。

预计到2030年，中国节能变频空调的产量将达到3.69亿台，这对于DSP来说是一个广阔的市场。

变频空调的变频器通常使用特定的微控制器（MCU）或DSP来进行控制，再由变频器调节供给电机电能，进而控制电机运行。这些芯片负责执行算法，以实现对压缩机和其他部件的控制，搭配FPGA（CPLD）、智能功率模块（IPM）、电源管理芯片（PMIC）和传感器等，以达到节能和提高效率的目的。

就不同的控制方案而言，MCU方案主打一个成本低、功耗低、通用性强，更适合成本敏感的消费级产品。DSP的优势则在于专为执行复杂的数学运算和高速数据处理而设计，强大算力能够快速处理复杂的控制算法，如PID控制、矢量控制算法等，这对于实现精确的电机控制至关重要。简单来说，DSP方案控制的变频空调无论内外机都更柔和、安静、节能。

除了满足空调变频化对精细控制的需求，DSP控制方案在处理能力、算法、实时性和精准性上的“高端”特质，也令其更符合其他高端家电需要高性能数字信号处理和复杂控制算法的调性。

由于采用哈佛架构（Havard Structure），DSP还拥有独立的程序和数据总线，能够同时读取指令和数据，加之其多级流水线并行操作，可以在每个时钟周期内并行处理完成多个操作。ASIC控制方案虽然在特定应用中效率极高，但其功能固定，而DSP通过软件编程即可实现多种复杂功能，为系统设计提供了高度的灵活性和可扩展性，如PID控制、自适应控制、模糊控制等，易于适应控制策略的变化和升级。例如高速吹风筒的0速闭环启动方式更加可靠平顺，快速启停运行平稳噪声小，关键点就在于灵活的控制。

在信号实时处理上，DSP优势也很明显。它们通常针对信号处理任务进行硬件层面的优化，内置如快速傅里叶变换（FFT）、滤波算法等专用指令集，适合处理电机控制中常见的噪声过滤、信号平滑等任务。快速中断处理和低延迟的特性，确保了对电机状态变化的即时响应，这对于保证变频器的稳定性和动态性能非常关键。例如变频洗衣机、电钻在运作过程中检测到异物，可以及时反馈电机状况并进行中断操作。

更为难得的是DSP通常支持C/C++等高级语言编程，降低了开发难度，加快了开发周期，并且使得软件复用成为可能。比如高度定制化且需要频繁更新软件的智能家电，如智能冰箱、智能洗衣机等，可以利用软件复用减少开发时间和成本。

实现精确工业控制的关键

根据Frost & Sullivan数据，2023年全球工业电子市场规模在达4807.3亿美元340；预计到2024年将增长至5095.9亿美元。中国市场方面，2023年工业自动化市场规模达3115亿元人民币；预计2024年将增长至3531亿元人民币。

虽然DSP在这个庞大的工业市场中仅占一小部分，但它对于实现高精度控制至关重要。

早期DSP在工业中的应用，主要集中在提高工业设备的控制精度和响应速度，例如在电机控制、电力电子变换、运动控制、过程控制等领域。DSP芯片能够实时处理复杂的控制算法，实现精准的闭环控制，从而提高生产效率和产品质量。

在现在工业自动化应用中，DSP芯片的应用更加广泛了。在变频器、伺服驱动器等应用中，相比传统MCU方案能实现更精确、更快的电机速度控制、转矩控制及能量优化。例如用于电梯门控器和曳引机等场景，可以保障电梯稳定、高效运行；在地铁门控制中，采用DSP全数字控制技术的电子门控器，可集成车门的控制、监测、诊断、自学习和网络通讯等功能，保障车辆运营安全。

在自动化生产线、机器人控制中，DSP负责处理传感器数据，实现精确的定位控制和路径规划。以常见的机械臂拿取控制为例，具有硬件浮点单元的DSP可以高效执行浮点运算，对于涉及大量乘法和除法的数学运算尤为有利，能够精确控制电机转速等关键参数，减少电流波动和机械振动，从而降低运行噪音、克服抖动问题。

在电力转换和电源管理领域，DSP能够迅速执行复杂的算法，优化电力电子变换过程。此外，它还助力于设备运营状态的实时监控，通过组网实现效率和可靠性的双重提升。当下，数字电源技术正逐渐取代传统的模拟电源技术，DSP可以实现更灵活的电源管理策略和更精确的电流、电压控制。

此外在可再生能源应用中，DSP主要用于光伏逆变器，有效将光伏板发出的直流电，逆变成电网可接受的交流电，离网应用助力用户“节省日常电费”，并网应用助力电网用电深层用电结构调整。

随着工业物联网(IIoT)、工业4.0等概念的兴起，DSP在边缘计算、大数据处理和实时决策支持等方面的作用更加凸显，国产DSP也越来越多得到业界的认可，为实现更高级别的智能工厂和预测性维护等应用提供了技术支撑。

汽车电气化为DSP带来大量机会

汽车领域也是DSP的主战场，从传统燃油车时代起，DSP就在发动机控制单元、变速箱控制、安全系统等方面发挥作用。随着汽车的电动化、电气化和智能化转型，DSP在汽车电子系统中可以进行实时的采集外部信号、实现复杂电机计算和相应控制，一辆新能源车中的DSP“含量”可高达几十颗。

例如在动力域控制方面，DSP在电机控制单元中用于接收车辆控制单元（VCU）的车辆行驶控制指令，控制动力电机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶并实现制动动能回馈。此外还可以用于实现对主电机、直流电压转换DC-DC、车载充电机OBC的控制。

车身域控制方面，DSP用于控制汽车门窗、灯光、雨刮、电动座椅、空调等，以及与车内驾乘体验相关的应用，确保汽车系统的安全与舒适。例如在电动座椅上，通过电机结合减速机构实现前后、高度、靠背角度、背托等调整；在玻璃升降上，通过电机结合减速机构实现侧挡、天窗的开合，拥有堵转检测、防夹设计等。

在新能源汽车上，热管理系统也是DSP应用的重要一环。热管理系统往往需要执行复杂的控制算法，如PID控制、模型预测控制（MPC）等，来实现高效的热能管理。DSP能够快速并行处理从各种传感器（如温度传感器、压力传感器、流量传感器等）收集到的实时数据，根据这些数据实时调整热管理系统中的各种组件（如冷却泵、风扇、热交换器、热泵等）的工作状态，以保持电池包、电机、电控单元等关键部件在最佳工作温度范围内。

随着热管理系统向集成化、智能化发展，DSP还参与到系统整体的优化中，例如通过算法优化热泵的工作模式，提高能效比；或是在热管理系统与车辆其他子系统之间进行协调，如根据车辆行驶状态、环境条件动态调整热管理策略。

除了上述几个重点领域，DSP在车载充电器(OBC)和直流/直流电源控制、汽车牵引电机控制、电池管理系统（BMS）上都有大量应用。

根据调研机构数据，预计到2025年，乘用车汽车电子成本在整车成本中的占比将达到60%，在纯电动车型成本占比甚至有望达到65%。随着新能源汽车产销量的快速增长，对汽车电子的需求也将持续增加，特别是车用DSP芯片作为实现复杂数字信号处理的核心部件，将在汽车智能化、网联化的趋势中发挥关键作用。

国产DSP的竞争力如何？

广阔的新兴应用领域，和巨大的市场容量，能否让DSP成为高端芯片“四大件”中率先实现国产替代的？可以说优势与挑战并存。

先看优势部分：

– 成本与价格：国产DSP芯片在成本控制上通常更具优势，在同等价格下能提供更优质的产品，这在大规模应用中尤为重要，能够帮助终端产品保持竞争力。

– 定制化服务：国内厂家能够提供更为快速的响应和定制化服务，针对特定行业或客户需求，进行灵活的设计与优化，比如在家居、工控和汽车领域，可以根据应用场景进行深度定制。

– 集成度和算力提升：相比国外厂商采用90或65nm工艺，国产DSP芯片已经开始采用40nm工艺，不断追求多核异构设计、更高主频和更高集成度，如将驱动器、电源、通讯接口等外设集成在单一芯片上，减少了系统复杂度、PCB占板面积和总体成本，提高了系统性能。

– 实时控制与精确性：部分国产DSP已拥有自己的“长板”，例如湖南进芯在实时控制和精确性方面表现突出，适用于需要快速反应和精确控制的场景，如机械臂控制、汽车动力系统和家电的变频控制，能够提供更平滑、低噪声的用户体验。

– 市场适应性：针对国内市场的特定需求，如新能源汽车的电池管理、智能家电的节能化等，国产DSP芯片能够更好地适应市场变化，满足快速发展的行业需求。

再看存在的挑战：

– 技术差距：尽管国产DSP技术在快速进步，但与国际领先水平相比，在某些高端应用领域，如高性能计算、尖端科研设备等，仍存在技术差距，需要持续研发投入追赶。

– 生态系统构建：国外DSP芯片已建立了成熟的生态系统，包括开发工具、软件库、技术支持等，国产DSP芯片需要建立和完善自己的生态系统，吸引开发者和合作伙伴，提升整体解决方案的竞争力。

– 市场认可度：改变用户习惯和信任度是一个长期过程，国产DSP芯片需要通过长期稳定的性能表现和成功案例来逐步建立市场信誉，尤其是在对稳定性要求极高的工业和汽车领域。

– 供应链稳定性：在全球化背景下，供应链安全是重要挑战，国产化替代需要保障原材料供应、制造工艺等环节的稳定可靠，减少外部因素的干扰。

– 国际竞争：面对国际市场上成熟且强大的竞争对手，国产DSP芯片需要不断创新，提升产品竞争力，同时开拓国际市场，参与全球化竞争。

综合来看，国产DSP芯片在替代进程中展现出明显的成本、定制化服务优势，在特定领域甚至实现了性能上的优势，但同时也面临着技术追赶、生态建设、市场认可度提升等挑战，需要持续的技术创新和市场拓展策略。

产业链共促DSP国产化

近年来，我们常常听到各类芯片要实现国产替代的口号，但其实国产替代从不来都不是只靠芯片行业本身就能实现的。国产化进程更大程度上需要依赖产业链上所有参与者的共同努力，因为这不仅涉及到单个环节的成本和性能优化，还关系到整个国家在全球半导体产业中的竞争力和自主可控能力。

上游方面，DSP芯片设计企业需要与原材料供应商、晶圆代工厂、封装测试企业等协同工作，共同提升产品的性能和可靠性。下游方面，国内终端厂商要更主动地优先采用国产芯片，他们反馈的实际应用需求将直接推动芯片厂商进行技术迭代和产品优化。

无论对于DSP还是其他芯片类别，这种基于实际应用场景的迭代，能够更精准地解决行业痛点，促进国产技术快速成熟。这不但能打破国外芯片巨头的市场垄断，增强产业链的自主可控能力，还能提高国内半导体企业的议价能力和市场地位。

以体量最大的家电行业为例，对于格力、美的、海信、海尔等本土家电巨头来说，提高国产芯片的使用比例，不但可以减少对外部芯片的依赖，还能实现成本的降低。更重要的是，这些龙头企业的实践还能激发其他家电厂商对国产芯片的信任和采用意愿，形成了良好的示范效应。

相关数据显示，全球DSP芯片市场规模约为1000亿美金，而在中国市场规模约为160到170亿人民币，在国内的通信、音视频和实时电机控制应用领域保持高速增长。

曾经，工业、消费、汽车等领域的DSP供应被国外芯片巨头垄断；如今，大量国产替代方案正涌现出来。进芯电子等本土企业依托新兴市场容量的扩大，在技术上积极突破和创新，增强了国内相关供应链的自主可控能力，大大提升了本土DSP产品竞争力和市场份额。相信未来中国的DSP芯片产业，会像中国的航天、核电、高铁产业一样，一步步走到国际化舞台的更前列，释放出熠熠光辉。