作者 | Karl WachswenderI
随着工业自动化的加速发展，网络弹性从未像现在这样重要。制造商正在利用现场可编程门阵列（FPGA）更好地在工厂实现从传感器到云端高效、安全的连接。
在当今快节奏的制造业格局中，要想保持竞争力，需要在每个环节都采用工业自动化。制造商逐渐认识到自动化带来的巨大好处，从提高效率和一致性，到降低运营成本和提高安全性，不一而足。事实上，德勤最近进行的一项研究表明，86%的受访制造业高管认为，智能工厂解决方案将成为在未来五年企业竞争力的主要驱动力。
为了跟上行业竞争的步伐，制造商正在工厂车间配置大量的物联网传感器，以有效利用自动化和先进数据的巨大力量。这些数据包含对过程、性能和潜在漏洞的宝贵见解，如果信息泄露，可能会导致生产中断、损失和安全隐患。全球制造业是网络犯罪分子攻击最关注的行业之一，2023年，工业数据泄露的平均成本超过470万美元。因此，传感器部署的激增推动了对高级连接的需求，特别是为了将数据安全、实时地传输到云端的连接。
随着工业自动化的加速发展，网络弹性从未像现在这样重要。制造商正在利用现场可编程门阵列（FPGA），更好地在工厂实现从传感器到云端高效、安全的连接。从驱动数据安全、优化数据处理到灵活性和可编程性，FPGA可以使制造商能够满足这一快速发展的需求。
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FPGA在工厂车间中的优势
随着对高效、安全和适应性强的从传感器到云连接需求的增加，作为一种关键工具FPGA脱颖而出。FPGA有四个关键性能，使其成为传感器到云连接的重要解决方案：
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固有的灵活性和可编程性
FPGA最重要的优点之一，是它具有一个可以定制和重新编程的“加密敏捷”解决方案。由于这些设备的独特性和高度专业化，几乎可以利用FPGA实现任何类型的计算功能。在制造业，这意味着开发人员可以创建引擎或协同处理器，专门处理从传感器到云的连接需求。
此外，可以在系统部署后重新编程或更新FPGA。对于像制造业这样，需求快速变化但产品生命周期延长的行业来说，这意味着开发人员可以更新和升级现有机器，以支持新标准并满足新的技术需求，而无需更换整个产品。
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高效的数据处理
随着从传感器到云连接的增加，需要无缝高效地收集、处理更多数据并将其发送到云。FPGA包含并行处理功能，可聚合传感器和相机数据并快速分析大量信息。相比之下，CPU一次只能处理一批数据，而FPGA可以同时合并和处理多个功能。
并行处理还允许FPGA同时监视多条通信总线。这使开发人员能够处理多种连接类型，将更多数据快速、安全地引入管道，并跨设备传输。例如，在汽车制造业中，FPGA可以将来自摄像头所在位置的多个高分辨率摄像头的信号进行组合或多路复用，待这些信号到达芯片系统（SoC）后将其再次分离。
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增强的安全性
虽然工厂车间传感器数量的增加为制造商提供了比以往任何时候都多的数据，但它也扩大了攻击面，为四处找机会的攻击者创造了更多切入点，并带来更多的新漏洞。因此，制造业成为了网络攻击的首选目标。
专为硬件信任根（HRoT）和零信任安全设计的FPGA产品，可以为连接的设备提供增强的保护，以保护组织的整个攻击面。此外，包含 HRoT 和零信任功能的 FPGA 可以建立独特的设备身份，并在允许传感器和云之间进行数据交换之前对其进行测试和验证。这可以确保系统的核心功能和关键组件始终受到保护。
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改进的安全措施
工厂车间传感器收集的数据，对于改进人工智能驱动的预测性维护算法也至关重要，可以帮助制造商在潜在故障发生之前预测这些故障。该用例对于确保人机界面（HMI）的安全尤其重要，因为任何故障都可能造成可怕的后果。
利用FPGA的低延迟和高带宽功能，制造商可以快速实时分析大量传感器数据，识别HMI或其它人工智能驱动系统中即将出现问题的模式，并在故障出现之前加以预防。
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构建互联的工厂车间
随着制造商不断通过自动化优化效率，传感器与云连接的重要性也得到更多关注。工厂车间的传感器数量比以往任何时候都多，企业获得了富有洞察力的宝贵数据，这些数据有助于迅速做出决策并优化运营效率。不过，传感器部署的激增也使得企业迫切需要稳健、安全的连接解决方案，以确保无缝、安全地将数据传输到云端。FPGA正通过提供无与伦比的适应性、无缝的数据处理和更强的安全性来应对这一挑战。
在加速数字化转型的时代，制造商应当认识到FPGA在实现从传感器到云高效连接方面的关键作用。采用这项技术并将其集成到自动化战略中，可以将效率和灵活性提升到新的水平，推动制造业走向由连接和创新所定义的繁荣未来。
关键概念：
■ 利用FPGA的低延迟和高带宽功能，制造商可以快速实时分析大量传感器数据。
■ 了解FPGA的四个关键性能，使其成为从传感器到云连接的重要解决方案。
思考一下：
制造商如何利用FPGA更好地在工厂车间实现高效、安全的连接？
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▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2024年7月刊《技术进展》栏目：FPGA如何助力工厂实现从传感器到云的高效连接?
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