FPGA在工廠互聯中的四大優勢
發布時間：2024-11-15 作者：Karl WachswenderI
隨著工業自動化的加速發展，網絡彈性從未像現在這樣重要。制造商正在利用現場可編程門陣列（FPGA）更好地在工廠實現從傳感器到云端高效、安全的連接。
在當今快節奏的制造業格局中，要想保持競爭力，需要在每個環節都采用工業自動化。制造商逐漸認識到自動化帶來的巨大好處，從提高效率和一致性，到降低運營成本和提高安全性，不一而足。事實上，德勤最近進行的一項研究表明，86%的受訪制造業高管認為，智能工廠解決方案將成為在未來五年企業競爭力的主要驅動力。
為了跟上行業競爭的步伐，制造商正在工廠車間配置大量的物聯網傳感器，以有效利用自動化和先進數據的巨大力量。這些數據包含對過程、性能和潛在漏洞的寶貴見解，如果信息泄露，可能會導致生產中斷、損失和安全隱患。全球制造業是網絡犯罪分子攻擊最關注的行業之一，2023年，工業數據泄露的平均成本超過470萬美元。因此，傳感器部署的激增推動了對高級連接的需求，特別是為了將數據安全、實時地傳輸到云端的連接。
隨著工業自動化的加速發展，網絡彈性從未像現在這樣重要。制造商正在利用現場可編程門陣列（FPGA），更好地在工廠實現從傳感器到云端高效、安全的連接。從驅動數據安全、優化數據處理到靈活性和可編程性，FPGA可以使制造商能夠滿足這一快速發展的需求。
01 FPGA在工廠車間中的優勢
隨著對高效、安全和適應性強的從傳感器到云連接需求的增加，作為一種關鍵工具FPGA脫穎而出。FPGA有四個關鍵性能，使其成為傳感器到云連接的重要解決方案：
1 固有的靈活性和可編程性
FPGA最重要的優點之一，是它具有一個可以定制和重新編程的“加密敏捷”解決方案。由于這些設備的獨特性和高度專業化，幾乎可以利用FPGA實現任何類型的計算功能。在制造業，這意味著開發人員可以創建引擎或協同處理器，專門處理從傳感器到云的連接需求。
此外，可以在系統部署后重新編程或更新FPGA。對于像制造業這樣，需求快速變化但產品生命周期延長的行業來說，這意味著開發人員可以更新和升級現有機器，以支持新標準并滿足新的技術需求，而無需更換整個產品。
2 高效的數據處理
隨著從傳感器到云連接的增加，需要無縫高效地收集、處理更多數據并將其發送到云。FPGA包含并行處理功能，可聚合傳感器和相機數據并快速分析大量信息。相比之下，CPU一次只能處理一批數據，而FPGA可以同時合并和處理多個功能。
并行處理還允許FPGA同時監視多條通信總線。這使開發人員能夠處理多種連接類型，將更多數據快速、安全地引入管道，并跨設備傳輸。例如，在汽車制造業中，FPGA可以將來自攝像頭所在位置的多個高分辨率攝像頭的信號進行組合或多路復用，待這些信號到達芯片系統（SoC）后將其再次分離。
3 增強的安全性
雖然工廠車間傳感器數量的增加為制造商提供了比以往任何時候都多的數據，但它也擴大了攻擊面，為四處找機會的攻擊者創造了更多切入點，并帶來更多的新漏洞。因此，制造業成為了網絡攻擊的首選目標。
專為硬件信任根（HRoT）和零信任安全設計的FPGA產品，可以為連接的設備提供增強的保護，以保護組織的整個攻擊面。此外，包含 HRoT 和零信任功能的 FPGA 可以建立獨特的設備身份，并在允許傳感器和云之間進行數據交換之前對其進行測試和驗證。這可以確保系統的核心功能和關鍵組件始終受到保護。
4 改進的安全措施
工廠車間傳感器收集的數據，對于改進人工智能驅動的預測性維護算法也至關重要，可以幫助制造商在潛在故障發生之前預測這些故障。該用例對于確保人機界面（HMI）的安全尤其重要，因為任何故障都可能造成可怕的后果。
利用FPGA的低延遲和高帶寬功能，制造商可以快速實時分析大量傳感器數據，識別HMI或其它人工智能驅動系統中即將出現問題的模式，并在故障出現之前加以預防。
02 構建互聯的工廠車間
隨著制造商不斷通過自動化優化效率，傳感器與云連接的重要性也得到更多關注。工廠車間的傳感器數量比以往任何時候都多，企業獲得了富有洞察力的寶貴數據，這些數據有助于迅速做出決策并優化運營效率。不過，傳感器部署的激增也使得企業迫切需要穩健、安全的連接解決方案，以確保無縫、安全地將數據傳輸到云端。FPGA正通過提供無與倫比的適應性、無縫的數據處理和更強的安全性來應對這一挑戰。
在加速數字化轉型的時代，制造商應當認識到FPGA在實現從傳感器到云高效連接方面的關鍵作用。采用這項技術并將其集成到自動化戰略中，可以將效率和靈活性提升到新的水平，推動制造業走向由連接和創新所定義的繁榮未來。
關鍵概念：
■ 利用FPGA的低延遲和高帶寬功能，制造商可以快速實時分析大量傳感器數據。
■ 了解FPGA的四個關鍵性能，使其成為從傳感器到云連接的重要解決方案。
思考一下：
制造商如何利用FPGA更好地在工廠車間實現高效、安全的連接？