沒有哪個(gè)行業(yè)能像自動(dòng)化企業(yè)那樣清楚如何幫助自己的客戶去適應(yīng)其他行業(yè)的技術(shù)，并從中找到成功的模型。自20世紀(jì)50年代以來，倍加福公司的這種能力得到了不斷完善，“1958年電感式接近開關(guān)的發(fā)明便是對(duì)此最好的佐證。”倍加福首席執(zhí)行官、工程博士Gunther Kegel先生介紹了這款產(chǎn)品的由來，該產(chǎn)品是迄今為止倍加福最重要的產(chǎn)品之一。當(dāng)年鄰近路德維希港的化學(xué)集團(tuán)巴斯夫希望更換以前使用的機(jī)械式接觸開關(guān)，并尋找一種無磨損和非接觸式的替代品。由于倍加福公司兩位創(chuàng)始人中的一位是接受過培訓(xùn)的無線電專家，通曉無線電技術(shù)專業(yè)知識(shí)，于是便有了電感式接近開關(guān)的問世，最初它只是客戶特定的化工行業(yè)的本安電路解決方案，很快這種方案就被用于其他行業(yè)，這些行業(yè)都看重開關(guān)幾乎無限的使用壽命。在20世紀(jì)70年代之后，流程自動(dòng)化成為許多企業(yè)的生存戰(zhàn)略，人們對(duì)接近開關(guān)的需求也不斷增長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)倍加福積極應(yīng)對(duì)，“兩位創(chuàng)始人都敢于進(jìn)軍當(dāng)時(shí)的全新技術(shù)——半導(dǎo)體技術(shù)。” Kegel博士解釋說。這種勇氣，再加上及時(shí)發(fā)現(xiàn)最新解決方案和市場(chǎng)的觸覺以及在歐洲之外的立足自此貫穿了整個(gè)公司的發(fā)展史。幾乎在同一時(shí)期(1956年)倍加福還開發(fā)出了第一款用于潛在爆炸性環(huán)境中本質(zhì)安全電路的磁放大器，從而為今天在世界電子防爆市場(chǎng)上的領(lǐng)先地位和競(jìng)爭(zhēng)力奠定了基礎(chǔ)。如今該公司的工廠自動(dòng)化組件的種類最多，包括電感式、電容式、超聲波和光電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、AS-Interface、RFID識(shí)別系統(tǒng)、條形碼和數(shù)據(jù)矩陣代碼以及視覺傳感器，不過電感式接近開關(guān)仍然是產(chǎn)品組合中重要的一員。
從第一個(gè)接近開關(guān)到透明機(jī)器的感覺器官，具有通信功能的傳感器成為工業(yè)4.0的信息服務(wù)器
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)時(shí)代的到來
到20世紀(jì)70年代時(shí)，倍加福已逐漸發(fā)展成為一家電子產(chǎn)品制造商，并越來越多地使用原本為電信和汽車電子等其他應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的電子元件，而這些又被用于第一個(gè)電子隔離開關(guān)放大器和其他傳感器的開發(fā)，公司在當(dāng)時(shí)便已在英國(guó)和新加坡開設(shè)了分支機(jī)構(gòu)，具有良好的國(guó)際聲譽(yù)，并擁有“專業(yè)電子設(shè)備工廠”的稱號(hào)。在下一個(gè)技術(shù)浪潮中，設(shè)計(jì)和制造過程發(fā)生了變化。“每一個(gè)階段的技術(shù)都會(huì)被用來推動(dòng)自己的產(chǎn)品。”Kegel博士說， 90年代末時(shí)，許多倍加福產(chǎn)品已經(jīng)安裝了微控制器。“我們30年前便開始數(shù)字化了，所以今天互聯(lián)時(shí)代的到來，對(duì)我們來說不是新鮮事。”最終在20世紀(jì)90年代末期數(shù)字化開始了，同時(shí)也迎來了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的時(shí)代。
圖1 新一代定位系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)了僅憑單個(gè)傳感器就能達(dá)到符合SIL 3/PL e標(biāo)準(zhǔn)的絕對(duì)安全定位
過程工業(yè)的發(fā)展也是這種演變的部分縮影，1996年倍加福推出了遠(yuǎn)程I/ O，是對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)接口技術(shù)的實(shí)用補(bǔ)充。遠(yuǎn)程I/O可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的雙線總線傳輸大量模擬、數(shù)字輸入和輸出信號(hào)，大大縮短了安裝時(shí)間。該技術(shù)一直以來都被證明是可靠的，并且集成到了所有重要過程控制系統(tǒng)和控制器的操作環(huán)境中。在這之后，為了將這項(xiàng)技術(shù)與不同類型的防爆技術(shù)相結(jié)合，倍加福擴(kuò)大了其產(chǎn)品范圍。迄今為止，這是市場(chǎng)上唯一可以在區(qū)域1和2中處理相同數(shù)量的輸入和輸出通道的替代方案，幾年后憑借高電動(dòng)后備箱概念，這家位于德國(guó)曼海姆的企業(yè)再次成為防爆領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的先驅(qū)，此時(shí)的主線安裝安全性更高，因此可防止機(jī)械損壞和未經(jīng)授權(quán)的開啟。能量限制在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接引線上完成，借助限流接線組件，例如帶有本質(zhì)安全輸出的場(chǎng)屏障，其優(yōu)點(diǎn)是沒有能量限制的電源可以深入危險(xiǎn)區(qū)域，與此同時(shí)運(yùn)行期間還可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上工作，這一優(yōu)點(diǎn)在實(shí)踐中極為寶貴。
全球化進(jìn)程一目了然
自2000年起，軟件開始扮演越來越重要的角色，具有象征性的是當(dāng)時(shí)與Endress+ Hauser組建的合資企業(yè)，生產(chǎn)可以輕松地將設(shè)備集成到控制系統(tǒng)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的PC軟件，采用的模式是軟件驅(qū)動(dòng)程序技術(shù)，通過即插即用將外圍設(shè)備連接到PC，它們還應(yīng)該可以用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，同時(shí)也是FDT技術(shù)的一種前驅(qū)形式，使用這種技術(shù)現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單連接。倍加福仍在參與的Codewrights公司未來將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，畢竟傳感器會(huì)變得越來越復(fù)雜，并且需要一個(gè)有效且安全的軟件環(huán)境。在這些年里，倍加福公司蓬勃發(fā)展，在國(guó)際上也久負(fù)盛名，這家家族企業(yè)現(xiàn)在在全球擁有40多家子公司和各種加工廠，共有員工6000名。“像所有中小企業(yè)一樣，我們留下了明確的全球足跡，”Kegel博士總結(jié)道，6.3億美元的銷售額均勻來自德國(guó)、美國(guó)、亞洲和歐洲。
邁入工業(yè)4.0時(shí)代
自從工業(yè)4.0概念在五年前問世以來，人們一致認(rèn)為能帶來新方法和潛力的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代表著未來，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點(diǎn)是生產(chǎn)場(chǎng)所與辦公室的聯(lián)網(wǎng)。“我們必須將自動(dòng)化系統(tǒng)嵌入其中，并通過軟件創(chuàng)建與物聯(lián)網(wǎng)的多維連接。”Kegel博士描述了接下來的任務(wù)。
這種連接將從三個(gè)方面進(jìn)行，首先是沿著價(jià)值鏈橫向整合，在接下來的縱向一體化中，所有網(wǎng)絡(luò)都是相互聯(lián)系的，這將擴(kuò)展到商業(yè)模式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出商品管理系統(tǒng)或SAP系統(tǒng)的集成，最后要關(guān)注的是一個(gè)產(chǎn)品從開發(fā)到報(bào)廢處理的生命周期，這無疑是最大的一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@包括防爆或環(huán)保等方面，正是這些挑戰(zhàn)阻礙了工業(yè)4.0時(shí)代的快速實(shí)施，舉個(gè)例子，光是開發(fā)針對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域以太網(wǎng)連接的物理技術(shù)，就有15個(gè)不同的公司聯(lián)合研究了6年。
信息和通信企業(yè)中的“大玩家”往往低估了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的額外要求，防爆保護(hù)和功能安全需要“實(shí)時(shí)功能”，而這會(huì)明顯超出延遲時(shí)間短的要求。不過大型軟件公司主導(dǎo)著“辦公區(qū)域”，自動(dòng)化公司也學(xué)習(xí)如何在這個(gè)新市場(chǎng)環(huán)境中立足。與“生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)”相關(guān)的“特定領(lǐng)域”知識(shí)是自動(dòng)化公司在數(shù)字化過程中做出的最重要貢獻(xiàn)。
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圖2 重塑輝煌：電感式接近開關(guān)現(xiàn)在大約有2600種不同的設(shè)計(jì)形狀和規(guī)格，未來將繼續(xù)發(fā)展
無論如何倍加福公司都不會(huì)選擇等待，相反，在未來幾年里公司將按照慣例積極推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展。包括涵蓋不同領(lǐng)域的內(nèi)部數(shù)字議程，例如通過使用新式通信等方式讓下一代員工參與這一過程，同時(shí)所有業(yè)務(wù)流程都要數(shù)字化，以便進(jìn)一步發(fā)揮效率潛力。比如倍加福現(xiàn)在的報(bào)價(jià)流程已經(jīng)全球統(tǒng)一并完全數(shù)字化，取得了巨大成功，客戶和員工都可以從更高的速度和透明度中受益。Kegel博士認(rèn)為，第三個(gè)組成部分是智能制造流程和智能生產(chǎn)的建立，目標(biāo)是小批量生產(chǎn)，不僅因?yàn)榭蛻糁挥嗁弳渭乙驗(yàn)檫@樣可以提高靈活性、更好地利用資源、減少生產(chǎn)時(shí)間和增加質(zhì)量保證，該公司目前正在內(nèi)部推動(dòng)許多類似的項(xiàng)目。“在有些項(xiàng)目上我們很超前，例如在可追溯性方面，有些公司認(rèn)為這點(diǎn)非常重要并且愿意接受，但其他公司卻并未認(rèn)識(shí)到它的作用。”這是來自Kegel博士的經(jīng)驗(yàn)之談。對(duì)他來說數(shù)字化本身并非目的，只有通過它生產(chǎn)出更好或更便宜的產(chǎn)品，或者如果利用它推動(dòng)倍加福公司的前進(jìn)，這才有意義。
圖3 進(jìn)一步開發(fā)高度復(fù)雜的3D測(cè)量
企業(yè)所要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化不只是內(nèi)部方面，還要轉(zhuǎn)向外部，專注于智能產(chǎn)品、連接和智能協(xié)作。4.0品牌的傳感器是倍加福針對(duì)工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)提供的產(chǎn)品，并且進(jìn)行了新的補(bǔ)充，除此之外將傳感器集成到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中，典型的例子是智能橋技術(shù)，該技術(shù)為機(jī)器或設(shè)備的傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)提供基于無線電的先進(jìn)訪問通道，該訪問通道安裝在機(jī)器控制和支持IO-link的終端電源線中。系統(tǒng)可以從支持IO-link的設(shè)備中獲取數(shù)字信號(hào)，并通過藍(lán)牙將其直接發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備，例如平板電腦或其他藍(lán)牙接收器，用來作為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，由此異常便捷地實(shí)現(xiàn)了傳感器的直接訪問，并使每個(gè)傳感器的永久數(shù)字連接成為可能。 大多數(shù)傳感器安裝在系統(tǒng)深處，因此往往會(huì)由于空間原因很難進(jìn)行參數(shù)化，現(xiàn)在這項(xiàng)工作可以通過平板電腦以純文本的方式完成，也可以使用世界市場(chǎng)主導(dǎo)者Ecom的防爆平板電腦(Tab-Ex系列)或智能手機(jī)(Smart-Ex系列)，2017年倍加福為了尋求創(chuàng)新收購了這家企業(yè)，這也進(jìn)一步證明了公司的轉(zhuǎn)變能力，不僅是在工業(yè)領(lǐng)域，也包括敏感的Ex領(lǐng)域。
無論人們正在推動(dòng)哪些發(fā)展，未來都將屬于智能協(xié)作，例如人工智能或大數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，同時(shí)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的合作也會(huì)增強(qiáng)。“人們必須學(xué)會(huì)既要學(xué)會(huì)與市場(chǎng)上的合作伙伴競(jìng)爭(zhēng)，也要學(xué)會(huì)彼此一起合作工作。”Kegels博士說道，ASI 5.0或APL等標(biāo)準(zhǔn)便證明了這一點(diǎn)的可行性。
同時(shí)倍加福也會(huì)通過有意識(shí)的分立積極推動(dòng)在企業(yè)的正常生產(chǎn)中通常會(huì)被忽視的主題，例如倍加福創(chuàng)立的子公司Neoception發(fā)展很成功，其業(yè)務(wù)范圍是連接、數(shù)據(jù)管理和新的應(yīng)用軟件，而另一家由倍加福創(chuàng)立的公司Espace 6D則旨在獲取更多有關(guān)三維的知識(shí)。這些分立的公司主要不是為了賺錢，而是積累和使用經(jīng)驗(yàn)。未來幾年圍繞工業(yè)4.0的工作并非總能成功，但這并不能阻止倍加福對(duì)新理念和新技術(shù)的探索，Kegel博士認(rèn)為這也是一種體驗(yàn)，即使有些項(xiàng)目最終走向死胡同，這種經(jīng)歷也是彌足珍貴的，況且即使是死胡同，經(jīng)過一段時(shí)間后可能又會(huì)成為下一個(gè)真正的成功模式，如同60年前的電感式接近開關(guān)一樣，精彩地完成了從模擬世界到數(shù)字時(shí)代的跨越。
