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電子設備制造商應擁抱定制連接器解決方案
在當今快節奏的工業環境中，工業應用中使用的設備正在經歷多重變革。制造新產品的 OEM 在嘗試連接性設計時面臨著挑戰。物聯網 (IoT) 正在助長最終用戶對更多數據和更快處理的渴望，而5G 網絡只會助長這種渴望。
降低設備和系統成本的壓力正在推動新產品提供更多功能。設備制造商必須利用該功能來確保未來產品的成功;然而，最小化尺寸并使最終產品更易于集成和安裝的壓力始終存在。
滿足新趨勢和市場的經典需求之間的平衡是一項重大挑戰，設備制造商在創造新產品時必須以不同的方式思考。標準連接器并不總是實現這一目標的最佳選擇。定制的連接器解決方案可以幫助實現許多這些挑戰所需的平衡。
快速轉發到 IIOT
當今物聯網的大趨勢正在產生新的問題。工業設備 OEM 面臨著將新產品推向市場的壓力，這些新產品在降低整體產品尺寸的同時增加了智能和功能。所有這些都必須在不犧牲穩健性的情況下完成。如果工業應用中的新設備(如控制、顯示器或監控系統)沒有聯網且易于訪問，那么它們在市場上被接受和成功的機會就很小。
隨著工業世界中物聯網 (IIoT) 的引入，不斷擴展的 IIoT 正在將更多的工業設備連接到該領域的其他工業設備。5G 網絡將作為主要方式“快速推進”這一趨勢。
圖 1. 5G 網絡將容納更多用戶和設備，使 IIoT 成為可能。
新設備實現這一目標的唯一方法是擴展控制器的 I/O 數量和所有現場設備的網絡功能。工業級設備的附加 I/O 需要更多可以在現場輕松端接的連接。增加設備內的 I/O 計數會增加該設備的大小。減小地板上和機柜內設備整體尺寸的持續壓力直接反對這一點。在減小尺寸的同時增加 I/O 意味著必須使用更多的高密度連接器。
在嘗試增加產品功能時，需要處理更多數據和連接更多信號。對聯網設備的額外數據的訪問只會激發人們對獲取更多數據的興趣。未來幾年 IIoT 中連接設備數量將超過400億的報告無處不在。
這種對數據日益增長的需求轉化為增加聯網終端設備的數量和更多的連接點供控制器管理。增加設備中的 I/O 數量或為不同的網絡協議集成新的數據連接器將是一個簡單的成就;然而，數據連接器的穩健性受到質疑。今天的數據連接器既快速又便宜。但工業網絡需要更強大的數據連接器，具有更寬的溫度范圍、更高端的振動保護以及 IP67 等級等液體進入保護。
現成連接器的優缺點
今天的 OEM 面臨的挑戰不僅僅是穩健性、功能和密度。他們一直在與競爭壓力作斗爭。單是他們產品特點就可以讓他們脫穎而出;在這種情況下，原始設備制造商可以簡單地直接獲得一個可以工作的連接器。當上市速度變得越來越重要時，最好有一個現成的連接器可用。
但有效的連接器并不總是能區分單個產品。使用現成的連接器是以犧牲個人外觀和感覺為代價的。新產品的開發速度比以往任何時候都快，使得市場更加擁擠。隨著新設備的涌入，具有獨特外觀和感覺的品牌連接器變得更加重要，并且可以幫助公司的設備在競爭中脫穎而出。
質量問題的風險是原始設備制造商關注的另一個問題。使用新的聯系系統可能會打開現有聯系系統已經解決的未知問題。新接觸系統的驗證過程可能很長，并且會帶來可能導致生產延遲的未知問題。鑒于當今工業世界的發展速度，生產延遲可能會產生巨大的成本，包括市場份額的損失和客戶群的信任損失。
為了在這個全球經濟中更快地將產品推向市場，與開發和制造合作伙伴的密切溝通至關重要。例如，當開發在一個國家，生產由 EMS 合作伙伴在另一個國家完成，配送中心在第三國時，OEM 需要有更好的溝通，并與能夠處理全球通信的合作伙伴合作。
解決問題
單獨解決這些問題中的每一個都可以有一個相對簡單的解決方案。然而，這些問題之間的平衡帶來了更大的挑戰。
在應對增加 I/O 和減小設備整體尺寸的挑戰時，唯一的答案是更高密度的連接。這聽起來很容易。但是，當考慮到您的產品的安裝及其可用性時，這將成為一項重大挑戰。對于需要連接到多個現場設備的設備，需要在某處完成分立的接線端接。在控制器上使用高密度連接器并將離散線連接推到控制柜的另一部分只會將增加的成本推到另一個面臨空間限制挑戰的位置。
圖 2. 帶有彈簧端接的連接器在不犧牲可靠性的情況下減小了尺寸。
當今可用的一些連接器有助于減小尺寸;例如，從螺釘端接改為彈簧端接可以減小連接點的整體尺寸，同時提高可靠性并降低成本(圖 2)。另一種選擇可能是改用包含電源和信號連接的混合式連接器，這樣可以減小連接器的整體尺寸(圖 3)。
圖 3. 混合連接器將信號和電源組合到一個連接器中，節省空間。
但是在考慮數據連接時，可用的選項很少。高密度辦公級連接器無法承受高溫、更高的沖擊和振動要求，并且在許多情況下，工業級連接器通常具有液體進入保護。標準的現成連接器無法滿足為未來設計的工業設備的需求。向數據連接器添加螺紋法蘭會有所幫助，但溫度額定值不同，并且在使用辦公級接觸系統中常用的薄鍍金時，接觸界面處的振動會導致問題。
如果您還需要考慮最終產品的外觀和感覺，并且想要創建品牌認知度，那么現成的連接器無法提供這種個性化的外觀和感覺。因此，營銷經理必須花時間區分他們的產品，以實現他們需要的品牌認知度。
今天，上市時間至關重要。使用現成的標準連接器解決方案可讓您快速設計連接器。但設計過程可能需要額外的時間，因為要使連接器更加堅固。這意味著需要額外的開發時間和潛在的生產成本。
使用自定義連接器尋找平衡
在考慮所有挑戰時，定制解決方案變得越來越有吸引力。如果一個連接器滿足每個人的需求，那么今天就不會有成千上萬種不同類型的連接器可用。可以為 OEM 的特定應用設計定制的解決方案，并比現成的選項更好地滿足個人需求。定制解決方案可以滿足密度要求，同時將連接器集成到單個產品的包裝中。定制的解決方案可以考慮各種環境中的可用性，并提供個性化的外觀和感覺，以使最終產品在競爭中脫穎而出并增強 OEM 的品牌。
定制設計可以通過包括電源、信號和數據連接需求來最有效地利用應用程序中的空間。通過針對新工業設備的特定需求設計連接器，OEM 可以在不犧牲 I/O 或數據連接數量的情況下實現最大的空間節省。還可以實現數據連接性的增強魯棒性。
定制的數據連接器可以滿足工業應用中典型的沖擊和振動要求、溫度范圍和液體進入保護。通過定制解決方案，您還可以將連接技術集成到電子外殼中，確保最有效地利用空間并降低總體組裝成本。
一種常見的誤解是，定制解決方案太昂貴且設計時間太長。如果只考慮批量生產的商業連接器的單位成本和工具的交貨時間，定制的解決方案可能會更高。但考慮到設計中為滿足新趨勢所需的讓步，例如在工業環境中增加功能、減小整體尺寸和穩健性，定制解決方案的成本變得更具吸引力。
盡管原型工具和增材制造等新技術可以大大縮短時間，但必須考慮工具的交貨時間。增材制造技術正在接近制造連接器所用材料的相同性能。印刷金屬的性能越來越接近沖壓成型的高導電性銅，塑料材料也越來越接近機構批準所需的各種高溫范圍和阻燃性(圖 4)。
圖 4. 增材制造可以為定制連接器鋪平道路。
但不僅僅是連接器組件可以從增材制造中受益。它也是用于制造它們的工具。增材制造可以制造傳統機械加工無法制造的工具。例如，增材制造提供了足夠的靈活性，可以將冷卻線放置在注塑模具中傳統加工無法做到的地方。除了模具的設計方式外，打印注塑模具和嵌件還可以大大縮短注塑成型組件的交貨時間，從而可以快速啟動和運行定制連接器解決方案。
如今，擁有內部增材制造能力的連接器制造商可以成為非常有價值的合作伙伴。他們可以試驗新的金屬復合材料，這些復合材料可以印刷并與傳統沖壓成型接觸系統的質量非常匹配，或者塑料材料的性能可以接近連接器設計中使用的機構批準的塑料的性能。增材制造正在改變許多 OEM 考慮定制連接器解決方案的方式。
與具有定制解決方案經驗的成熟供應商合作可以在多個方面提供幫助，并大大縮短開發時間。通過預先進行必要的工作(例如設計驗證和模流分析)，合作伙伴可以將開發時間縮短數周。除了前期工作之外，當連接器合作伙伴可以訪問其他連接器設計中可用于新定制解決方案的組件時，他們可以解決有關新接觸系統未知問題的擔憂。
具有全球認可的最高質量的成熟供應商至關重要。通過利用來自廣泛產品的連接器組件或現有接觸系統的專有技術并將其重新設計到新的連接器外殼中，可以大大減少開發時間和工具成本。該策略還可以減少與新機構批準相關的時間和成本。聯系解決方案的驗證是確保您擁有高質量連接的關鍵步驟。利用該專有技術和現有驗證可以節省大量資金。
所有優質的連接器制造商都有一個具有里程碑意義的開發過程;然而，標準產品的典型開發過程與定制產品的開發過程大不相同。在考慮標準產品時，連接器制造商需要確定市場需求，開發概念，并通過客戶反饋修改和驗證這些概念。這通常是與多個客戶一起完成的，他們都有自己的需求。設計一個連接器來滿足多個客戶的需求可能需要幾個概念和變體來滿足所有客戶想要的一部分。所有這些工作都必須在制造商完成設計或訂購組件工具和裝配機之前完成。這個過程可能需要數月甚至數年才能最終確定一個概念。
在開發定制解決方案時，該過程需要數周而不是數月。OEM 必須找到了解這一點并能夠在概念階段調整開發過程以滿足關鍵時間表的連接器供應商。
圖 5. 快速準確地提供預算提案很重要。
一個好的定制連接器合作伙伴將擁有專為客戶特定應用設計的開發流程。它應該是可以根據 OEM 的特定時間需求進行調整的。快速準確地提供預算提案很重要(圖 5)。隨著設計概念的最終確定和開發過程的繼續，提案的準確性可以提高。具有開發定制連接器解決方案經驗的連接器合作伙伴非常有價值。
當定制連接器解決方案是 OEM 的正確選擇時，下一個決定是選擇合適的公司與之合作。錯誤的合作伙伴只會增加成本和開發時間，并最終造成挫敗感。鑒于開發定制解決方案需要投入時間和金錢，選擇合適的合作伙伴對于成功至關重要。今天一個有價值的連接器合作伙伴應該能夠提供連接器設計方面的咨詢，而不僅僅是提供作為新連接器概念的分包商的服務。僅僅定義技術要求可能很困難。但 OEM 需要將技術要求與商業要求結合起來，以提出可靠的商業案例和可能的最佳解決方案。
連接器合作伙伴不僅應該深入了解塑料和觸點設計，還應該深入了解這兩個組件如何結合在一起以制造出可以快速輕松地制造的優質連接器。連接器合作伙伴應該能夠記錄開發計劃，包括從概念到大批量生產的每一步的測試計劃。合適的合作伙伴應該有創新的歷史，并且以前在低成本地區或美國和歐洲的多個制造地點建立了全球溝通渠道。
結論
當今的工業 OEM 面臨許多挑戰。與現成的連接器相比，定制的連接器解決方案提供了巨大的優勢。考慮到與嘗試使現成的連接器適合新應用程序相關的成本時，看起來在時間和金錢上的大量投資實際上是一種負擔得起的選擇。
當您考慮在滿足工業設備新趨勢及其帶來的發展挑戰方面的平衡時，定制連接器解決方案確實脫穎而出。
