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工業(yè)連接

浩亭:個性化提倡者的標準,或換言之:怎樣才能實現(xiàn)機器的最佳適配?(上集)

2025China.cn   2021年07月22日

  以下問題已成為當今制造技術(shù)中最重大的挑戰(zhàn)之一:

  如果滿足最終消費者“極為特殊”的要求?

  就如今的情況而言,這些似乎只適用于最終消費者的范疇。然而目前將個性化客戶要求納入考慮的趨勢必然會導(dǎo)致其深入擴展到生產(chǎn)技術(shù)范疇。目前所致力于的個性化范圍和程度已經(jīng)無法通過傳統(tǒng)批量生產(chǎn)的工具包實現(xiàn),而是需要對包括機器和系統(tǒng)在內(nèi)的生產(chǎn)過程進行全然不同的設(shè)計。批量生產(chǎn)的個性化是工業(yè) 4.0 的核心內(nèi)容之一。生產(chǎn)系統(tǒng)制造商 (原始設(shè)備制造商) 面臨的挑戰(zhàn)包括:應(yīng)該如何打造和設(shè)計“個性化生產(chǎn)”的相應(yīng)設(shè)備和流程,才能避免造成成本暴漲以及導(dǎo)致所需的相應(yīng)資源劇增?

  領(lǐng)先機器人制造商庫卡(KUKA)給出一個結(jié)論:“ [批量定制] 的關(guān)鍵在于高度標準化和自動化的同時為客戶相關(guān)產(chǎn)品功能變化留出空間。更重要的是,模塊化概念可基于模塊化積木式系統(tǒng)為客戶提供專屬且量身定制的產(chǎn)品配置,是一種經(jīng)濟高效地滿足客戶個性化需求的方式......”

  對原始設(shè)備制造商而言,這一結(jié)論包含三個核心觀點:

  這三個核心觀點完美描述了對機械和設(shè)備工程領(lǐng)域原始設(shè)備制造商提出的相互矛盾的要求。這種進退兩難的困境不禁讓人想起哲學(xué)家黑格爾的話:“自由源自于對必然性的深刻理解”。

  接口是模塊化的重要組成部分

  那么它們是否始終要遵循某些標準?生產(chǎn)系統(tǒng)的日益自動化和模塊化為原始設(shè)備制造商和最端用戶帶來了技術(shù)和業(yè)務(wù)優(yōu)勢。然而,隨著自動化程度的提高和模塊化的加深,作為元件或模塊之間橋梁的接口毫無疑問發(fā)揮著越來越重要的作用。而其原因基于以下事實:接口盡管并不能在整體上決定模塊化,但沒有接口,模塊就無法構(gòu)成一個整體!

  由于在某些情況下標準化接口更具優(yōu)勢,而在另外一些情況下“個性化”接口更為有利,因此下文將對此作進一步的闡述。憑借其工業(yè)接口產(chǎn)品以及與各工業(yè)領(lǐng)域客戶的密切合作,浩亭在這一領(lǐng)域擁有歷經(jīng)多年的深厚經(jīng)驗。從他們的這些優(yōu)勢中可以挖掘出實用的建議和經(jīng)驗。

  下面的系統(tǒng)[2](如下圖)可以很好地說明客戶專屬產(chǎn)品定義對于機械和設(shè)備工程領(lǐng)域原始設(shè)備制造商的重要性。最端用戶所要求的產(chǎn)品個性化程度與生產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期有關(guān)。{}周期越長,留給個性化的空間就越小(從“硬定制”過渡到“軟定制”)。

  為了讓原始設(shè)備制造商能夠為其機器確定適當?shù)膫€性化程度并使其符合生命周期內(nèi)各種自動化和模塊化要求,從不同“集群”或功能組的角度進行考慮比較方便。

  傳感器和執(zhí)行器技術(shù):電子元件的發(fā)展讓對功能進行大規(guī)模壓縮成為可能。更高的能源效率和更大的包裝密度與這類發(fā)展并駕齊驅(qū)。該集群的技術(shù)提升出現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)的各個方面,比如,輸入?yún)?shù)和信號的過程集成式采集,輸入數(shù)據(jù)的現(xiàn)場預(yù)處理,執(zhí)行器的高能效觸發(fā)和控制,出色的圖像處理和再現(xiàn),以及操作單元的觸摸功能。一方面,這類技術(shù)進步推動了機器的去中心化、模塊化和擴展。另一方面,從更加緊湊的構(gòu)建塊以及基本功能角度進行考慮變得非常必要,并且開發(fā)這類系統(tǒng)所要求的初始投入和工作量也在增加。

  盡管存在部分負面影響,但對于機械工程領(lǐng)域產(chǎn)品以客戶為導(dǎo)向的個性化而言,好處大于壞處。其原因在于傳感器、執(zhí)行器和其他機器控制組件的相應(yīng)整體設(shè)計,以及基于相應(yīng)設(shè)計的功能和過程互連,完全屬于原始設(shè)備制造商的優(yōu)勢。只有他們在這方面具備全面的系統(tǒng)能力。這也是他們能夠發(fā)揮優(yōu)勢的關(guān)鍵資產(chǎn)。

  驅(qū)動技術(shù)

  在這一方面也存在類似重大且深遠的轉(zhuǎn)變。雖然專有技術(shù)過去曾經(jīng)是機械研發(fā)的核心,但近幾十年來,其幾乎完全轉(zhuǎn)移到軟件部門或電氣設(shè)計部門。由于電子驅(qū)動控制技術(shù)在性能大幅提高的同時成本得到降低,因此機器和生產(chǎn)工廠的全新概念應(yīng)運而生。用于對運動序列和相關(guān)過程進行復(fù)雜控制的功能組也成為機器制造商的核心競爭力。

  專用技術(shù)單元

  值得注意的是,生產(chǎn)系統(tǒng)制造商開始日益將研發(fā)重點集中在少數(shù)技術(shù)上。融合理念仍然只屬于整體系統(tǒng)供應(yīng)商,他們的特長恰恰在于技術(shù)的應(yīng)用和連接。然而,就合適的接口而言,其恰恰又是非常重要的高度專業(yè)化技術(shù)。通常,這類單元功能組可以定義為整體部署的完整單元或具有嚴格限定的物理和技術(shù)功能和精確定義接口的集合。單元的鏈接體現(xiàn)的是核心原始設(shè)備制造商的專有技術(shù),而非所使用的組件本身。

  數(shù)字化這一術(shù)語在如今的技術(shù)文獻和其他媒體中無處不在,并且內(nèi)涵豐富,但就機械工程的接口而言,其指的是數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。以工業(yè)總線系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)形式進行的數(shù)據(jù)傳輸長期以來一直為制造技術(shù)領(lǐng)域所改造和使用。然而,以經(jīng)濟高效方式將數(shù)據(jù)連接到更高級別系統(tǒng)乃至具有更大數(shù)據(jù)吞吐量和實時能力的云端,這種能力在技術(shù)上真正實現(xiàn)了革命性突破。這類技術(shù)將讓活躍在機械和工廠工程領(lǐng)域的原始設(shè)備制造商有能力重塑其整體業(yè)務(wù)方式:

  在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的旗幟下,這些變革體現(xiàn)為不同表現(xiàn)形式的描述和設(shè)計。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)傳輸都是從作為功能組或功能層接口的角度進行考慮。盡管該領(lǐng)域的解決方案并不屬于原始設(shè)備制造商核心競爭力的一部分,但其在當今制造系統(tǒng)的變革中存在最大潛力。

  浩亭可為所有工業(yè)分支的生產(chǎn)系統(tǒng)提供現(xiàn)代化控制、驅(qū)動、HMI和通信技術(shù)所需的全部機電接口解決方案。根據(jù)對迄今客戶已付諸實現(xiàn)的應(yīng)用分析,針對上述功能組的個性化接口提供以下建議(參見下圖)。

  1、一般而言,在功能組使用個性化或客戶專屬機電接口的意義在于其很大程度上體現(xiàn)了核心原始設(shè)備制造商的專有技術(shù)。

  2、客戶專屬定制接口通常應(yīng)用于相應(yīng)制造商直接開發(fā)或制造的模塊和組件。其適用于機械工程產(chǎn)品個性化的所有范疇——從“軟定制”到“硬定制”的各個階段,再到獨一無二式的生產(chǎn)。

  3、傳感器和執(zhí)行器通常會選用相應(yīng)行業(yè)領(lǐng)域的典型接口。然而,潮流引領(lǐng)者和創(chuàng)新者確實會嘗試通過部署專屬定制接口讓自己在市場中脫穎而出。

  4、機器制造商在數(shù)據(jù)接口方面完全依賴于標準化解決方案。其既適用于所采用的工業(yè)總線和以太網(wǎng)連接,也適用于所有其他形式的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

(轉(zhuǎn)載)

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