以下问题已成为当今制造技术中最重大的挑战之一:
如果满足最终消费者“极为特殊”的要求?
就如今的情况而言,这些似乎只适用于最终消费者的范畴。然而目前将个性化客户要求纳入考虑的趋势必然会导致其深入扩展到生产技术范畴。目前所致力于的个性化范围和程度已经无法通过传统批量生产的工具包实现,而是需要对包括机器和系统在内的生产过程进行全然不同的设计。批量生产的个性化是工业 4.0 的核心内容之一。生产系统制造商 (原始设备制造商) 面临的挑战包括:应该如何打造和设计“个性化生产”的相应设备和流程,才能避免造成成本暴涨以及导致所需的相应资源剧增?
领先机器人制造商库卡(KUKA)给出一个结论:“ [批量定制] 的关键在于高度标准化和自动化的同时为客户相关产品功能变化留出空间。更重要的是,模块化概念可基于模块化积木式系统为客户提供专属且量身定制的产品配置,是一种经济高效地满足客户个性化需求的方式......”
对原始设备制造商而言,这一结论包含三个核心观点:
这三个核心观点完美描述了对机械和设备工程领域原始设备制造商提出的相互矛盾的要求。这种进退两难的困境不禁让人想起哲学家黑格尔的话:“自由源自于对必然性的深刻理解”。
接口是模块化的重要组成部分
那么它们是否始终要遵循某些标准?生产系统的日益自动化和模块化为原始设备制造商和最端用户带来了技术和业务优势。然而,随着自动化程度的提高和模块化的加深,作为元件或模块之间桥梁的接口毫无疑问发挥着越来越重要的作用。而其原因基于以下事实:接口尽管并不能在整体上决定模块化,但没有接口,模块就无法构成一个整体!
由于在某些情况下标准化接口更具优势,而在另外一些情况下“个性化”接口更为有利,因此下文将对此作进一步的阐述。凭借其工业接口产品以及与各工业领域客户的密切合作,浩亭在这一领域拥有历经多年的深厚经验。从他们的这些优势中可以挖掘出实用的建议和经验。
下面的系统[2](如下图)可以很好地说明客户专属产品定义对于机械和设备工程领域原始设备制造商的重要性。最端用户所要求的产品个性化程度与生产系统的生命周期有关。{}周期越长,留给个性化的空间就越小(从“硬定制”过渡到“软定制”)。
为了让原始设备制造商能够为其机器确定适当的个性化程度并使其符合生命周期内各种自动化和模块化要求,从不同“集群”或功能组的角度进行考虑比较方便。
传感器和执行器技术:电子元件的发展让对功能进行大规模压缩成为可能。更高的能源效率和更大的包装密度与这类发展并驾齐驱。该集群的技术提升出现在生产系统的各个方面,比如,输入参数和信号的过程集成式采集,输入数据的现场预处理,执行器的高能效触发和控制,出色的图像处理和再现,以及操作单元的触摸功能。一方面,这类技术进步推动了机器的去中心化、模块化和扩展。另一方面,从更加紧凑的构建块以及基本功能角度进行考虑变得非常必要,并且开发这类系统所要求的初始投入和工作量也在增加。
尽管存在部分负面影响,但对于机械工程领域产品以客户为导向的个性化而言,好处大于坏处。其原因在于传感器、执行器和其他机器控制组件的相应整体设计,以及基于相应设计的功能和过程互连,完全属于原始设备制造商的优势。只有他们在这方面具备全面的系统能力。这也是他们能够发挥优势的关键资产。
驱动技术
在这一方面也存在类似重大且深远的转变。虽然专有技术过去曾经是机械研发的核心,但近几十年来,其几乎完全转移到软件部门或电气设计部门。由于电子驱动控制技术在性能大幅提高的同时成本得到降低,因此机器和生产工厂的全新概念应运而生。用于对运动序列和相关过程进行复杂控制的功能组也成为机器制造商的核心竞争力。
专用技术单元
值得注意的是,生产系统制造商开始日益将研发重点集中在少数技术上。融合理念仍然只属于整体系统供应商,他们的特长恰恰在于技术的应用和连接。然而,就合适的接口而言,其恰恰又是非常重要的高度专业化技术。通常,这类单元功能组可以定义为整体部署的完整单元或具有严格限定的物理和技术功能和精确定义接口的集合。单元的链接体现的是核心原始设备制造商的专有技术,而非所使用的组件本身。
数字化这一术语在如今的技术文献和其他媒体中无处不在,并且内涵丰富,但就机械工程的接口而言,其指的是数据传输技术。以工业总线系统和工业以太网形式进行的数据传输长期以来一直为制造技术领域所改造和使用。然而,以经济高效方式将数据连接到更高级别系统乃至具有更大数据吞吐量和实时能力的云端,这种能力在技术上真正实现了革命性突破。这类技术将让活跃在机械和工厂工程领域的原始设备制造商有能力重塑其整体业务方式:
在工业物联网的旗帜下,这些变革体现为不同表现形式的描述和设计。包括工业总线和工业以太网在内的所有数据传输都是从作为功能组或功能层接口的角度进行考虑。尽管该领域的解决方案并不属于原始设备制造商核心竞争力的一部分,但其在当今制造系统的变革中存在最大潜力。
浩亭可为所有工业分支的生产系统提供现代化控制、驱动、HMI和通信技术所需的全部机电接口解决方案。根据对迄今客户已付诸实现的应用分析,针对上述功能组的个性化接口提供以下建议(参见下图)。
1、一般而言,在功能组使用个性化或客户专属机电接口的意义在于其很大程度上体现了核心原始设备制造商的专有技术。
2、客户专属定制接口通常应用于相应制造商直接开发或制造的模块和组件。其适用于机械工程产品个性化的所有范畴——从“软定制”到“硬定制”的各个阶段,再到独一无二式的生产。
3、传感器和执行器通常会选用相应行业领域的典型接口。然而,潮流引领者和创新者确实会尝试通过部署专属定制接口让自己在市场中脱颖而出。
4、机器制造商在数据接口方面完全依赖于标准化解决方案。其既适用于所采用的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。