连接器设计的标准化或个性化—简易牛角连接器-板对板连接器-插座插针-排针排母厂家「宇熙精密连接器」行业资讯

2023-04-16 02:47:38

当今制造技术中最重大的挑战之一是:如何满足最终消费者“非常特殊和不寻常”的愿望?就今天的情况而言,连接器似乎已经能够满足最终消费者需求。

但是,当前将个人客户愿望考虑在内的趋势对深入生产技术产生了重要影响。目前所追求的个性化的范围和程度,不再能够通过传统批量生产的工具包来实现,并且需要对包括机器和系统在内的生产工艺进行完全不同的设计。

批量生产的个性化是工业4.0的核心方面之一。由此给生产系统制造商 (OEM) 带来挑战:“个性化生产”的必要设备和工艺应该如何塑造和设计,以便成本不会爆炸,所需资源不会飞涨高的?

领先的机器人制造商KUKA 给出了一个决定性的答案:“‘大规模定制’的关键在于高度的标准化和自动化,同时为客户相关产品功能的变化提供了空间。此外,模块化概念基于模块化构建块系统为客户提供特定的、量身定制的产品配置,是满足个性化客户需求的一种经济高效的方式……”

这为 OEM 带来了三个核心观点:

  • 向个性化系列定制的转变
  • 以模块化为关键,结合自动化和标准化
  • 为客户特定产品功能的变化保留纬度

这完美地描述了机械和设备工程领域对原始设备制造商提出的相互矛盾的要求。这种困境让人想起哲学家黑格尔的一句话:“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?生产系统日益自动化和模块化,为原始设备制造商和最终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,接口作为元素或模块之间的链接发挥着越来越重要的作用。这是因为:接口并不决定整个模块性,但没有接口模块永远不会成为一个整体。

这将在下文中进一步区分,因为在某些情况下的标准化接口和在其他情况下的“个性化”接口将更有优势。基于工业接口的生产以及与各工业领域客户的密切合作,浩亭在该领域拥有多年的深入经验,可以从这些优势中得出实用的建议和经验。

以下系统(图3/左侧)可以很好地说明客户特定产品定义对机械和设备工程领域OEM 的重要性。最终用户可能的产品个性化程度与生产系统的生命周期有关。周期进展得越远,个性化的剩余空间就越小(从“硬”定制到“软定制”)。

为了让原始设备制造商为其机器确定合适的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,从不同的“集群”或功能组的角度考虑是有利的。

传感器和执行器技术:电子元件的发展已经实现了功能的巨大压缩。更高的能源效率和更大的包装密度与这些持续的发展齐头并进。该集群中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,在此输入数据的现场预处理中,在高能效触发和控制中执行器,出色的图像处理和再现,以及操作单元的触摸功能。一方面,这种技术进步促进了机器的去中心化、模块化和扩展。另一方面,从更加紧凑的构建块和基本功能方面进行思考变得必要,并且开发此类系统所需的初始投入和努力正在增加。

尽管存在这些部分负面影响,但机械工程中以客户为导向的产品范围个性化的优势超过了劣势。这是因为传感器、执行器和其他机器控制组件的适当整体布置,以及基于它们的功能和过程的互连,是绝对的 OEM 领域。他们独自在这里拥有全面的系统能力。这些是他们可以利用的关键资产。

图 1:HARTING har-motion连接器

图2:用于控制柜的客户特定接口解决方案。

驱动技术:这里也有类似的重大而深远的转变。虽然技术在过去是机械开发的核心,但近几十年来,它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的性能大幅提高,同时价格下降,因此出现了机器和生产工厂的全新概念。用于对运动序列和相关过程进行复杂控制的功能组也构成了机器制造商的核心竞争力。

专业技术单元:值得注意的是,制造系统的制造商在其开发活动中越来越关注少数技术。系统供应商的专业知识恰恰存在于技术的应用和连接中。然而,关于正确接口的问题,恰恰是高度专业化的技术单元令人感兴趣的原因。这些功能组的一个共同的定义方面是,它们被部署为具有严格限制的物理和技术功能以及精确定义的接口的完成单元或集合。单元的链接代表了中央 OEM 专有技术,而不是使用的组件本身。

数字化:这个术语在当今的技术文献和其他媒体中无处不在,包括很多方面,但应用于机械工程中的接口,它指的是数据传输技术。工业总线系统和工业以太网形式的数据传输长期以来一直被制造技术的参与者塑造和使用。然而,将经济高效的数据连接到更高级别的系统直至具有更大数据吞吐量和实时能力的云的可能性,在技术方面确实是革命性的。

这些技术将使活跃在机械和工厂工程领域的OEM能够重塑其整个业务方法:在工业物联网的概念下描述和设计了这些变化的不同表现形式。所有数据传输方面,包括工业总线和工业以太网,都从接口的角度考虑为功能组或功能层。虽然该领域的解决方案不是 OEM 核心竞争力的一部分,但它们在当今制造系统中具有最大的变革潜力。

图3:根据客户整合时间的 OEM 个性化概念(左侧)和根据功能组的个性化界面的典型设计(右侧)。

HARTING为所有工业分支中的生产系统提供现代控制、驱动、HMI 和通信技术所需的所有机电接口解决方案。基于对迄今为止已实现的客户应用程序的分析,针对上述功能组的个性化接口得出以下建议(参见图3,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 专有技术。

2. 客户特定的定制接口最常用于由相应制造商直接开发或制造的模块和组件。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,再到独一无二的生产。

3. 对于传感器和执行器,通常会选择相应行业部门的典型接口。然而,潮流引领者和创新者确实试图通过部署特定的、量身定制的界面来使自己从市场中脱颖而出。

4. 在数据接口方面,机器制造商完全依赖标准化解决方案。这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。

这种界面设计背后的主要原因是什么?

在数据传输方面,很明显,制造领域的工业以太网和总线系统以及更高级别的数据接口都发生了巨大的变化。部署的技术在很大程度上取决于控制组件的供应商。因此,对生产系统 OEM 的建议如下:

  • 这些接口应尽可能遵循所采用控制技术的最新标准,并确保机器和系统的模块化和可扩展性。
  • 关于超出机器边缘的接口——例如用于连接到更高级别的系统——接口应始终代表最先进的技术。因此,作为 OEM,已针对当前要求在经济和技术上优化设计的系统;至少部分能够满足未来(尚不可知)需求的系统。此外,公司还将为基于数字服务的售后服务和服务活动的不断扩展做好准备。

对于其他功能组,个性化接口的优缺点应该系统权衡,单独列出。支持自定义界面的论据是什么,反对它们的论据是什么?HARTING 客户有意在其技术单元、模块和机器上选择非标准接口。以下是关键原因:

1. 有终端用户需求,他们经营特定的生产线,并希望有意识地将自己与个别供应商区分开来或专注于他们;

2. 在扩展业务模式以提供售后服务、服务和类似服务方面与竞争对手的差异化,旨在延长生产系统的整体生命周期。个性化的界面允许以用户友好的方式控制和扩展这些服务;

3. 故意对机器接口进行非标准设计或为技术配备特定接口,以在竞争中脱颖而出。尤其是,将自己视为技术领导者、创新者或潮流引领者的 OEM 正在利用这些机会。

4. 使用根据各个制造商的特定规格开发的传感器/执行器或其组合: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强烈动机。

浩亭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 接口要求?下面根据客户个性化程度的增加列出了客户特定的设计潜力:

  • 由于 HARTING 连接器产品的模块化设计原则,大多数触点插件可以与不同的外壳类型组合。这导致在所需的 IP 保护等级、EMC 保护或安装情况方面实现方便的可扩展性——无论是在设备中,作为对接解决方案,在外壳中,在外壳壁上,在机器或电缆管道中,以及室内或室外;
  • 电缆入口和外壳上的印记可以通过在线配置器自由配置和定制;
  • 由于许多产品系列都可以在客户侧放置具有不同特性的触点,因此可以为客户专门设计现有的触点插件;作为一个额外的变体,部分组件应该被提及——从而获得更高的电压;
  • 大多数标准连接器的触点插件可以在单独的位置提供编码销而不是触点;
  • 可以使用具有编码功能的销钉和插座组合代替固定螺钉,也可以配备特殊的头部;
  • 同样在数据传输方面,标准化非常重视整个互连和工作路线的传输特性,也有针对客户特定接口设计的选项。通过数据线各端的标准化 preLink 触点块,可以根据所需的相应保护类型实现适用于数据线不同端的连接器类型。通过这种方式,可以设计出针对最终用户环境精确定制的子路由;
  • 在模块化连接器系统的情况下,信号、数据、电流和其他介质(如气动或光纤)的触点插入件可以组合到一个连接器中。基于现有的众多模块,可以创建几乎无限数量的不同组合;
  • 客户指定的产品,由浩亭在工厂组装和单独测试,从连接器组到完整的电缆组件;
  • 在“硬定制”的最高水平上,开发客户特定的界面以满足个别客户的要求——旨在满足机械和设备工程中最“不寻常”的客户需求。
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