生产技术数字化：为后来者提供合适的接口

"现有的商业模式正受到数字化的挑战，而全球市场正变得越来越不稳定"[1]。

对于这些相互关系以及由此带来的业务模式转型和相关风险，必须区别对待。特别是机械制造行业，由于其典型的中小型企业和 "隐形冠军 "结构，在全球范围内处于非常有利的地位，不仅不会将数字化视为威胁，反而会将其视为拓展现有商业模式的机遇，从长远来看，还能利用新技术开拓新市场。最终，所有企业都清楚地认识到，数字化将确保机械和设备制造领域的原始设备制造商的长期竞争力。

1. 数字化之路只能通过许多单独的步骤来实现。 对于相关人员来说，这不是一个包罗万象的集体功能问题，正如 "IIoT"、"工业 4.0"、"数字工程 "等术语所描述的那样。相反，它涉及的是在机器的整个生命周期内，以尽可能少的努力提高其效率和成本效益的具体方法。几十年来，机械工程领域的自动化主要是由数字化驱动的，因此主要是相关的原始设备制造商能够根据其核心竞争力成功实施这些方法。只有原始设备制造商才能有针对性地采取具体措施，将现有功能和系统与最有前途的新型控制和数据传输技术相结合！[2]
   

2. 工业数字化经常与 "工业 4.0 "这一关键词同时被提及。 这一术语代表第四次工业革命：因此，当前技术发展的颠覆性潜力等同于蒸汽机、电力和计算机的工业应用所产生的影响。亚马逊、微软和谷歌等成功企业经常被作为变革力量的鲜明例证。然而，对于中型机器设备制造商来说，这一发展至少在一定程度上被视为一种威胁。数字化的主角们正在努力消除这种威胁。Beckhoff Automation 创始人兼首席执行官 Hans Beckhoff 在 2017 年的一次工商会活动中恰如其分地指出，变革是工业制造的机遇，而变革的步伐比最初设想的要慢："从今天的角度来看，蒸汽机的问世似乎是一场革命。然而，半个多世纪后，它在工业中的应用才导致了重大的大规模变革"。数字化对当今工业生产的影响也应如此看待。它正在各个层面和各个过程中引发进化发展。与此同时，Beckhoff 强调，认识到这一点并不意味着我们应该袖手旁观！Beckhoff 认为，勇于开拓生产系统新业务模式的企业将获得丰厚回报。
   

浩亭 分析了客户的实施策略，只能证实 Beckhoff 的理论。因此，为了在数字化项目中取得持久的成功，最好不要试图一次性实现所有目标 [3]。

无论这种发展是革命性的还是渐进性的，相关人员都一致认为，数据是更合理流程的基础--这意味着所有类型的数据。数据是新的石油！"的口号。最初指的是 "大数据 "或消费者数据的存储和可用性。不过，这一特征当然也可以适用于工业数据。不过，用这个比喻来说，"新石油 "仍然需要功能性的 "管道 "和其他结构元素。"数据是新的石油"，这句话描述了许多机器和设备制造商的现状，他们正在对其产品的数据创建、处理和传输进行修改。

• 原始设备制造商是许多现有技术、机器相关数据、在自己的机器功能中使用这些数据以及先进自动化功能方面的专家。

• 越来越多地使用自动化组件的 "内部智能"，如驱动器、智能传感器、执行器或人机界面系统以及所有相关的数据转换，现在也成为原始设备制造商标准工具包的一部分。

• 此外，使用已知数据生成、机器、用户和流程模型的机器网络或线路级所有可能的数据传输层也被视为 公司的专有技术。

• 不过，本着数字化的精神，上述作为控制和自动化系统组成部分的数据结构和传输层并非都能 简单地 "拆掉"，然后用新的数据结构和传输层 取而代之。这是因为现代生产系统的几乎所有功能都是基于软件和适当的特定接口；这些功能的开发耗费了大量的材料和工程成本。

按照 "数据-石油 "的类比，必须继续使用经过验证且功能完备的 "管道结构"，并通过新的 "管道 "加以扩展。这样，企业就能提高自身的竞争力，并在自身领域或其他生产技术领域获得新的市场份额。以工业系统的控制技术为例：机械工程的原始设备制造商需要其成熟的现场总线和接口，以实现不断发展的数字化。同时，合适的物理接口有利于在边缘区域扩展新的系统和服务，并尽可能与 "大数据 "世界无缝连接。如果掌握了这两门学科，就能以最佳状态应对机器用户不断增长的、有时甚至是未知的未来需求。

下一节将根据浩亭技术集团的经验，概述与数字化相关的引领潮流的发展要求。该公司为机械工程生产系统中的现代驱动、控制、人机界面和通信技术的各类数据接口提供解决方案。

在工业环境的电力和信号传输方面，浩亭 也是许多突破性发展的先驱。在工业以太网领域，浩亭 在制定物理层的各种标准方面发挥着关键作用：例如，它积极参与 SPE（单对以太网）技术的解决方案。

浩亭 在工厂自动化接口领域拥有数十年的丰富经验，加上在最新数据传输技术（延伸至大数据世界）方面引领潮流的专业知识，使得 浩亭 总能在物理层上为每个特定的接口设计找到最佳解决方案。在正确接口的帮助下，原始设备制造商可以果断推进数字化迁移，这对他们来说非常重要。在此过程中，每个解决方案都必须在机械、环境、电磁兼容（EMC）条件和其他要求方面保持各自应用的领先地位。

"怎样才能最简单、最有效地设计生产系统中的数据传输接口--在工厂的所有可以想象到的层面，一直到'云'？这个问题常常令机械制造商的研发和工程部门感到头疼，因为他们希望在项目中逐步发展数字化的各个具体方面。

必须满足的要求如下：

• 所有类型的数据接口都应是可实现的，既包括久经考验的接口，也包括当前的创新接口。

• 接口的范围必须是可扩展的，这意味着同一接口类型可以设计成所需的标准版本、IP 防护等级或所需的环境条件（电磁兼容性、抗污性、抗紫外线辐射、抗冲击和振动等机械应力以及符合卫生要求）。

• 必须能够使用可靠且符合标准的接口进行地点或区段之间的转换。

• 必须为原始设备制造商的不同制造和装配工艺设计产品变体，例如，如果需要灵活性，可采用免工具装配；如果需要高工艺可靠性的大批量生产，可采用自动装配。

• 数据接口必须可以相互组合，可以与其他信号和电源接口一起放置在外壳中，甚至可以一起放置在绝缘体中，以节省空间和成本，简化流程。

上述方法可以让开发人员和项目经理在设计阶段集中精力完成各自应用的核心任务，而不必在界面的 "外围标准 "上花费时间。同时，他们还能确保为机器模块或数据传输链路的每个扩展阶段提供合适的接口。相应的解决方案既优化了成本和功能，又具有可扩展性。机器用户可以随时，甚至是追溯性地，在工厂自动化的各个层面以及更高的层面上，扩展服务和增强系统，从而实现经济高效、技术简单的目标。

参考资料

1. T-Systems：现在就推动数字化进程 (t-systems.com)

2. HMS："目的是从数据中产生附加值"。(industry-of-things.de)

3. HARTING：Smart without damage? - 2020/2021 年行业指南 - 新业务指南