标准化或在连接器设计中的个性化

提供的Jakob Dück, HARTING Electric全球工业部门经理

当今制造技术面临的最大挑战之一是:我如何服务于“非常特别以及不同寻常的“终端消费者的愿望”?就目前的情况来看，这似乎只适用于终端消费者世界。但当前的趋势是考虑客户的个人意愿，这导致了生产技术的深入发展。目前所追求的个性化的范围和程度，已经不能再用传统的大规模生产的工具包来实现，需要完全不同的生产过程设计，包括机器和系统。量产的个性化是工业4.0的核心内容之一。生产系统制造商(oem)面临的挑战如下:如何塑造和设计必要的设备和“个性化生产”的流程，以避免成本激增和所需资源飙升?

Kuka是领先的机器人制造商，制定了一个决定性的答案：“[大规模定制]的关键在于标准化和自动化程度高，同时为客户相关产品特性的变化提供了空间。更重要的是，概念模块化，它提供客户特定的、定制的产品配置，基于一个模块化的构建块系统，是一种符合成本效益的方式，以满足个别客户的需求……

这导致了原始设备制造商的三个中心观点:

1. 向个性化系列定制的转变
2. 以模块化为核心，结合自动化和标准化
3. 为客户特定产品特性的变化保留纬度

这完美地描述了机械和工厂工程部门对OEM的冲突需求。困境非常让人想起赋予哲学家黑格尔的陈述：“自由是对必然性的洞察。”

接口是模块化的重要组成部分。但是他们是否总是必须遵守某些标准呢?生产系统的自动化和模块化正在为原始设备制造商和最终用户提供技术和业务优势。然而，随着自动化程度的提高和模块化的深化，作为连接各元素或模块的接口发挥着越来越重要的作用。这是因为以下情况是正确的:接口不确定整个模块化，但没有接口模块永远不会成为整体。

这将在下面进一步区分，因为在某些情况下标准化接口和在其他情况下“个性化”接口将更有利。HARTING在这一领域拥有多年的深入经验，基于工业接口的生产和与各行业客户的密切合作。可以从这些优势中获得实际的建议和经验。

以下系统[2](图1 /左侧)很好地说明了机械和工厂工程领域oem客户特定产品定义的重要性。最终用户对产品个性化的可能程度与生产系统的生命周期有关。这个周期越长，剩下的个性化范围就越小(从“硬定制”过渡到“软定制”)。

为了让原始设备制造商确定其机器的正确个性化程度，并使它们符合生命周期中不同的自动化和模块化要求，最好考虑不同的“集群”或功能组。

传感器和执行器技术:电子元件的发展使功能得到极大的压缩。更高的能源效率和更大的填料密度与这些正在进行的发展齐头并进。该集群的技术提升在生产系统的许多地方都遇到了:在输入参数和信号的过程集成采集中，在输入数据的现场预处理中，在执行机构的高效触发和控制中，在出色的图像处理和复制中，以及在操作单元的触摸功能中。一方面，这种技术进步促进了机器的去中心化、模块化和规模化。另一方面，从更加紧凑的组成部分和基本功能的角度考虑问题正变得越来越有必要，发展这种系统所需的初步投入和努力正在增加。

尽管存在这些部分负面影响，但是客户型化个性化的机械工程中的产品范围的优势超过了缺点。这是由于传感器，执行器和其他机器控制部件的适当整体布置以及基于它们的功能和过程的互连是绝对OEM域。他们独自举行全面的系统能力。这些是他们可以利用其优势的关键资产。

驱动技术：这里有类似的重要和达到深远的变化。虽然知道过去的机械发展核心，但近几十年来，它几乎完全迁移到软件部门或电气设计。由于电子驱动控制技术的性能巨大增加，同时兑换价格下降，机器和生产厂的全新概念出现了。动作序列复杂控制的功能组还形成了机器制造商的中心能力。

专业技术单位:明显明显的是，制造系统制造商越来越集中在其开发活动中的一些技术。总体的透视仍然与整个系统供应商留在，其专有技术驻留在技术的应用和连接中。然而，关于正确接口的问题，正是非常有意义的高度专业技术单位。这些功能组的常见定义方面是它们被部署为成品单元或用牢固地外接的物理和技术功能和精确定义的接口聚合。单位的链接代表中央OEM专门知识，而不是使用本身的组件。

数字化这一术语在当今的技术文献和其他媒体中无所不在，包括很多方面，但在机械工程中的接口中，它指的是数据传输技术。数据传输以工业总线系统和工业以太网的形式，长期以来一直被制造技术的参与者所塑造和使用。然而，成本效益高的数据连接到更高级别的系统，并以更高的数据吞吐量和实时能力连接到云，这在技术上是真正的革命性的。这些技术将使活跃在机械和工厂工程领域的原始设备制造商能够重塑他们的整个业务方法:在工业物联网的标题下描述和设计这些变化的不同表现。这里从接口的角度考虑所有数据传输方面，包括工业总线和工业以太网，作为功能组或功能层。虽然这一领域的解决方案不是OEM核心竞争力的一部分，但它们在当今的制造系统中具有最大的变革潜力。

HARTING为所有工业分支的生产系统的现代控制、驱动、HMI和通信技术所需的所有机电接口提供解决方案。基于对迄今为止已经实现的客户应用程序的分析，下面给出了上述功能组的个性化接口的建议(见图1，右侧)。

1. 一般来说，为功能组使用个性化或客户特定的机电接口是有意义的，这在很大程度上代表了核心OEM技术。
2. 特定于客户的定制接口最常用于那些由各自制造商直接开发或制造的模块和聚合体。这适用于机械工程中所有程度的产品个性化——从“软定制”到“硬定制”的各个阶段，再到独一无二的产品。
3. 关于传感器和执行器，通常选择各个行业部门的典型界面。然而，潮流的潮流器和创新者通过部署特定的量身定制的接口，尝试将自己与市场分开。
4. 在数据接口方面，机器制造商完全依赖于标准化的解决方案。这既适用于工业总线和以太网连接，也适用于所有其他形式的数字数据传输。

这种界面设计背后的主要原因是什么?

在数据传输方面，显然，制造区域和更高级别数据接口中的工业以太网和总线系统都受到巨大变化。部署的技术在很大程度上由控制组件的供应商决定。因此，生产系统OEM的建议是：

• 这些接口应尽可能遵循所采用的控制技术的最新标准，并确保机器和系统的模块化和可伸缩性。
• 对于机器边缘之外的接口，例如与更高级别系统的连接，接口应该始终代表先进的最先进的技术。因此，作为OEM，一个经济和技术上最优设计的系统，以满足当前的要求;至少部分能够满足未来(未知)需求的系统。此外，公司还将理想地配备以数字服务为基础的售后和服务活动的持续扩大。

对于其他功能组，应该系统地权衡个性化界面的优缺点并单独列出。支持定制接口的论据是什么，反对它们的论据又是什么?有一些HARTING的客户故意选择非标准的它们的技术单元、模块和机器上的接口。以下是主要原因:

1. 最终用户要求运营特定生产线，并希望有意识地将自己与个人供应商区分开来或专注于它们;
2. 差异化Vis-is-Vis竞争对手在扩展商业模式下，提供售后服务和类似服务的旨在提供漫长的生产系统整体生命周期。个性化界面允许以用户友好的方式控制和扩展这些服务;
3. 为了在竞争中脱颖而出，故意设计非标准的机器接口或配置特定接口的技术。特别是，那些认为自己是技术领袖、创新者或潮流引领者的原始设备制造商正在利用这些机会。
4. 使用传感器/执行器或根据个别制造商的具体规格开发的组合:在这些情况下，保护自己的专有技术也是利用个性化接口的最大动机。

HARTING为定制机电接口提供哪些个性化选项，以满足机械工程领域最不寻常的OEM对接口的要求?下文根据个性化程度的增加，列出了针对客户的设计潜力:

• 由于HARTING连接器产品的模块化设计原则，大多数接触插件可以与不同的外壳类型组合。这可以方便地扩展所需的IP保护级别、EMC保护或安装情况——无论是在设备、作为对接解决方案、在外壳、在外壳墙上、在机器或电缆管道，以及在室内要么在户外；
• 电缆入口和外壳上的印记可以自由配置和定制通过在线配置器;
• 由于许多产品系列提供了在客户端放置具有不同特性的接触器的可能性，现有的接触器插入器可以专门为客户设计;作为一个额外的变型部分组件应该提到-从而实现更高的电压;
• 大多数标准连接器的接触刀片可以在具有编码引脚而不是触点的单个​​位置提供;
• 可以使用具有编码功能的销和插座组合而不是固定螺钉，而且可以提供特殊的头部;
• 同样在数据传输方面，标准化地位非常重视工作的整个互连和路线的传输特性，有助于界面的特定客户的设计。借助于数据线的各个端的标准化预链接块，可以根据所需的相应保护类型来实现用于数据线的不同端的合适的连接器类型。通过这种方式，可以设计子路线，精确地定制到最终用户环境;
• 在模块化连接器系统中，用于信号、数据、电流和其他介质(如气动或光纤)的触点插入可以组合到单个连接器中。基于大量现有模块，可以创建几乎无限种不同的组合——代表事实上独特的样本;
• 客户指定的产品，由客户指定，由HARTING在工厂组装和单独测试，从连接器集到完整的电缆组件;
• 在“硬定制”的最高级别上，开发特定于客户的接口以满足单个客户的需求——目的是满足大多数客户的需求“不寻常的”客户的愿望在机械和工厂工程!

脚注：

[1]https://www.kuka.com/de-de/future-production/sfpl/megatrends/individualisierung(EN);(仅供参考，ENhttps://www.kuka.com/en-se/future-production/sfpl/megatrends/customisation.（en））

F. T. Piller;Stotko c.m. (HRSG.):大规模定制和客户集成。杜塞尔多夫:2003年研讨会。

德国哈丁电
www.harting.com.

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