標(biāo)準(zhǔn)或定制的連接器設(shè)計(jì)
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隨著技術(shù)創(chuàng)新及時(shí)代發(fā)展,制造業(yè)也面臨著的挑戰(zhàn)是怎么為最終消費(fèi)者“非常特別及不同尋常”的想法提供服務(wù)。從目前的情況來看,連接器似乎已經(jīng)能夠滿足最終消費(fèi)者的需要,但是仍然有多種待發(fā)掘的不同的特殊需求,所以連接器也朝著個(gè)性化定制方向發(fā)展。
然而,目前考慮到顧客個(gè)人意愿對(duì)深入生產(chǎn)技術(shù)有著重大影響。現(xiàn)在人們追求個(gè)性化的范圍和程度,已經(jīng)不能再用傳統(tǒng)批量生產(chǎn)的工具來實(shí)現(xiàn)了,它要求在生產(chǎn)過程中,包括機(jī)器和系統(tǒng)整個(gè)在內(nèi)有完全不同的設(shè)計(jì)。
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大規(guī)模生產(chǎn)的個(gè)性化是第四次工業(yè)革命的核心內(nèi)容之一。因此,對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)制造商(OEM)提出了挑戰(zhàn):怎樣對(duì)“個(gè)性化生產(chǎn)”所需要的設(shè)備和過程進(jìn)行塑造和設(shè)計(jì),以使成本不致太過高昂,所需資源不會(huì)激增?
主要機(jī)器人制造商KUKA給出了一個(gè)決定性的回答:“‘大規(guī)模定制’的關(guān)鍵是高度的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化,同時(shí)也給顧客提供了與產(chǎn)品相關(guān)的功能變化的空間。另外,模塊化概念以模塊化構(gòu)造模塊系統(tǒng)為客戶提供具體的、定制的產(chǎn)品配置,是一種經(jīng)濟(jì)、高效地滿足客戶個(gè)性化需求的方式。”
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因此,OEM的3個(gè)核心觀點(diǎn):
①轉(zhuǎn)向個(gè)性化系列定制
②關(guān)鍵是模塊化,再與自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)合
③對(duì)用戶特定產(chǎn)品特性的改變保持范圍
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以上觀點(diǎn)極好地描述了在機(jī)械與設(shè)備工程領(lǐng)域中,原設(shè)備制造商所提出的自相矛盾的需求。這樣的兩難處境正如哲學(xué)家黑格爾所說的一句話:“自由是對(duì)必然性的洞察。”
模塊化的一個(gè)重要部分是接口。但總要遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)嗎?越來越多的自動(dòng)化和模塊化的生產(chǎn)系統(tǒng)給原廠和終端用戶帶來了技術(shù)和商業(yè)上的好處。但是,隨著自動(dòng)化和模塊化的不斷深入,接口就成為要素或模塊間聯(lián)系的重要手段。原因是接口不能決定整個(gè)模塊化,但是沒有接口模塊也不能成為一個(gè)整體。
客戶特定產(chǎn)品定義在機(jī)械和設(shè)備工程領(lǐng)域OEM具有重要性。最終用戶可能的產(chǎn)品個(gè)性化程度與生產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期相關(guān)。循環(huán)發(fā)展得越快,剩下的個(gè)性化空間就越少(從“硬”定制到“軟”定制)。
為使原設(shè)備制造商能夠根據(jù)生命周期中不同的自動(dòng)化和模塊化需求來對(duì)其機(jī)器進(jìn)行適當(dāng)?shù)膫€(gè)性化設(shè)置,并使其符合不同“集群”或功能群的方面看是有益的。
傳感器和執(zhí)行器技術(shù):電子元器件的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了極大的功能壓縮。高能效和高包裝密度伴隨著這些不斷發(fā)展進(jìn)步。在生產(chǎn)系統(tǒng)的很多地方都會(huì)遇到這個(gè)集群中的技術(shù)提升:在輸入?yún)?shù)和信號(hào)的過程集成采集中,在這一輸入數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)處理、高能效觸發(fā)與控制中執(zhí)行器、出色的圖像處理與再現(xiàn)、操作單元的觸控功能。技術(shù)的進(jìn)步,一是促進(jìn)了機(jī)床的去中心化、模塊化和擴(kuò)展性;二是對(duì)于更緊湊的構(gòu)造模塊和基本功能的考慮也是有必要的,而且開發(fā)這類系統(tǒng)所需要的初期投入和努力也在不斷增加。
雖然有部分的負(fù)面影響,但是面向顧客的產(chǎn)品范圍在機(jī)械工程上的個(gè)性化優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于劣勢(shì)。原因在于傳感器、執(zhí)行器和其它機(jī)械控制部件的合理整體布局,并在其基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能與流程的互聯(lián),是絕對(duì)原始設(shè)備制造商領(lǐng)域。這里只有他們一個(gè)完整的系統(tǒng)能力,這是它們可以利用的重要資產(chǎn)。
驅(qū)動(dòng)力技術(shù):同樣重要且深遠(yuǎn)的變革在這里發(fā)生。過去,技術(shù)一直是機(jī)械開發(fā)的核心,而最近幾十年,技術(shù)幾乎完全轉(zhuǎn)向軟件和電子設(shè)計(jì)。隨著電子化驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)性能的大幅度提高,價(jià)格不斷降低,機(jī)械與生產(chǎn)廠這一全新概念應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于運(yùn)動(dòng)序列及相關(guān)過程的復(fù)雜控制,也是機(jī)械制造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
專業(yè)技術(shù)單元:值得注意的是,制造系統(tǒng)的制造商在他們的開發(fā)活動(dòng)中越來越重視少數(shù)技術(shù)。系統(tǒng)提供商的專長(zhǎng)正是在技術(shù)的應(yīng)用與聯(lián)系上。但是,在適當(dāng)?shù)慕涌诜矫妫歉叨葘iT化的技術(shù)單元所引起的興趣所在。這兩類功能群體的一個(gè)共同特點(diǎn)是,它們作為具有嚴(yán)格限制的物理和技術(shù)功能的完成單位或集合,以及精確定義的界面。這些單元的鏈接表示集中的原始設(shè)備制造商專有技術(shù),而非使用的組件本身。
數(shù)字化:這一術(shù)語在今天的科技文獻(xiàn)和其它媒體中普遍存在,包括許多方面,但是應(yīng)用于機(jī)械工程中的接口,即數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。以工業(yè)總線和工業(yè)以太網(wǎng)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,已經(jīng)被生產(chǎn)技術(shù)參與者所形成和使用。但是,從技術(shù)角度看,有可能將經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)據(jù)連接到擁有更高數(shù)據(jù)吞吐量和實(shí)時(shí)能力的較高水平系統(tǒng)中,這的確是一場(chǎng)革命。
通過這些技術(shù),OEM可以重新塑造活躍于機(jī)械和工廠工程領(lǐng)域的企業(yè)管理:通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念,對(duì)這些變化的各種表現(xiàn)進(jìn)行描述和設(shè)計(jì)。包括工業(yè)總線和工業(yè)以太網(wǎng)在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)傳輸方面,都從接口的角度被認(rèn)為是功能組或?qū)印1M管這一領(lǐng)域的解決方案并非OEM的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一,但是在當(dāng)今的制造系統(tǒng)中,它們卻是最有可能發(fā)生變革的。
HARTING為所有工業(yè)部門的生產(chǎn)系統(tǒng)提供現(xiàn)代控制,驅(qū)動(dòng),HMI和通訊技術(shù)所需要的所有機(jī)電接口解決方案。根據(jù)對(duì)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的客戶應(yīng)用程序的分析,根據(jù)以上功能組的個(gè)性化界面得出以下建議。
①一般情況下,對(duì)功能小組使用個(gè)性化或客戶特有的機(jī)電接口非常合理,主要體現(xiàn)了核心OEM專用技術(shù)。
②客戶特定的自定義接口最常用于由相應(yīng)制造商直接開發(fā)或制造的模塊和部件。這種方法適用于機(jī)械工程中各種程度的產(chǎn)品個(gè)性化——定制從“軟”到“硬”階段,再到獨(dú)特的生產(chǎn)。
③對(duì)于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),通常選擇了對(duì)應(yīng)行業(yè)的典型接口。但是,潮流的引導(dǎo)者和創(chuàng)新者們都在嘗試通過部署特定的、有針對(duì)性的接口,讓自己脫穎而出。
④關(guān)于數(shù)據(jù)接口,機(jī)器制造商完全依賴于標(biāo)準(zhǔn)解決方案。這種方法可以應(yīng)用于所采用的工業(yè)總線和以太網(wǎng)的連接,以及其它各種形式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。
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什么是這類接口設(shè)計(jì)主要的深層原因?
就數(shù)據(jù)傳輸而言,制造業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)和總線系統(tǒng),以及更高層次的數(shù)據(jù)接口顯然已經(jīng)發(fā)生了重大變化。所部署的技術(shù)主要依賴于控制元件的供應(yīng)商。為此,對(duì)于生產(chǎn)系統(tǒng)OEM提出以下建議:
在可能情況下,這些接口必須符合最新的控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并且保證機(jī)器和系統(tǒng)的模塊化和可擴(kuò)展性。
在機(jī)器邊緣之外的接口,比如用來連接較高層次的系統(tǒng),接口應(yīng)該總是代表最新技術(shù)。這樣,OEM就是針對(duì)目前要求在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng),至少有一部分可以滿足未來(還不清楚)需求。另外,公司也將為不斷擴(kuò)大的基于數(shù)字化服務(wù)的售后服務(wù)和服務(wù)活動(dòng)做準(zhǔn)備。
對(duì)其它功能組來說,個(gè)性化接口的利弊和利弊分別列出。對(duì)于定制接口,有哪些理由和反對(duì)的理由呢?HARTING用戶有意在其技術(shù)設(shè)備、模塊和機(jī)器上選擇非標(biāo)準(zhǔn)接口。主要理由如下:
①有最終用戶的需要,他們管理一種特定的生產(chǎn)線,希望有意識(shí)地把自己從各個(gè)供貨商中分離出來或者集中精力;
②擴(kuò)大業(yè)務(wù)模式,以便在售后服務(wù)、服務(wù)和類似服務(wù)上與競(jìng)爭(zhēng)者區(qū)別對(duì)待,目的是延長(zhǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)的總體壽命。個(gè)性化接口允許用戶以方便的方式控制和擴(kuò)展這些服務(wù);
③為了在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,有意對(duì)機(jī)器接口進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)或?yàn)榧夹g(shù)配置具體的接口。特別要說,OEM把自己看作技術(shù)領(lǐng)先者、創(chuàng)新者或者潮流領(lǐng)袖,都在利用這些機(jī)遇。
④使用基于個(gè)別制造商的具體規(guī)格開發(fā)的傳感器/執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其組合:在這種情況下,保護(hù)自身的專有技術(shù)也是利用個(gè)性化界面的最強(qiáng)大動(dòng)力。