引 言

90年代的十年已被看作是基于PC的技術迅速發展的年代。這種基于PC的硬件和軟件的迅猛增長，對制造業（從定單輸入和系統分析到生產線過程控制）有十分重要的意義。隨著Intel奔騰處理器和微軟Windows NT的出現,現在，制造商已有了一種真正的開放式體系結構，非專有的控制環境可以利用。這種環境支持（事實是促進）不同制造設備的廣泛的系統集成。它也使制造商能容易地開發用戶應用程序，以支持其過程并獲得第三方在現成的軟件包中得到的經驗。更為重要的是，PC硬件和軟件平臺是在工業界可接受的硬件部件和軟件常規標準下建立的。采用標準的好處已被計算行業所證實。這些好處可以容易地轉移到工廠車間和控制工業。

這種開放式體系結構環境為系統控制、過程監視和數據采集、質量管理、以及以前不能做到的與其它系統的通信、典型的閉環結構、專用性、用于制造業的計算平臺提供了一系列制造業專用的功能。基于開放式體系結構的PC制造的主要好處是在：

·通信
·連通性
·部件標準化和可用性
·節省成本。

開放式PC控制正在為現有的機械系統（如機器人、機床和自動化系統）提供“即插即用”自適應開創新的機遇，為改型和升級資本設備提供大市場。真正的開放式部件和通信協議的最早的例子之一是出現在機器人領域。

今日生產中的PC控制

“財富500家”中的一些公司已積極采取一種基于PC的制造業進取精神來實現生產領域內的PC技術的各種優點。現在，Saturn公司處于將PC技術應用于制造業的領先者行列[1]。

在Saturn公司，生產停頓1分鐘要損失4400美元。Saturn確定，它需要最近的100，000個不同類型制造信息存取，以開發更佳的生產過程，使其制造系統不停頓地運行。只是采用工業標準的硬件和軟件，Saturn在車輛系統、車體系統和動力傳動中實現了一種基于PC的策略和與財務和行政管理真正集成的生產系統。該公司選擇微軟Windows NT用于其安全措施、圖形用戶接口和開放式體系結構。

在Saturn公司，基于PC的開放式體系結構，微軟Windows制造環境，已證明其對諸如動態噴漆作業調度、生產跟蹤和質量監控等關鍵性任務處理的能力。該系統也自動地搜集90%所需要的制造數據，以便評估各種生產過程，并作出不斷的改進。用微軟可視圖象Basic或可視C++語言，已開發出用戶應用程序，以捕獲生產和停機時間數據，并用于維護報告，檢修和試驗系統。該公司甚至已開發出用于遠距性能監視的各種機內工具。


“自動化孤島”

過去20年內，一直由基于計算機的專有技術的實施而引起的車間“自動化孤島”，由于原始設備制造商（OEM）同意采用硬件、軟件、控制、通信和操作用的工業標準協議而正在消失。

機器人自動化的情況除外。專有的控制結構將機器人的應用程序開發局限于簡單的、可獨立應用的任務。業已表明，從柔性自動化機器人技術中可獲得很大好處的骯臟、黑暗和危險的任務，簡直不可能以成本有效的方式開發和集成。諸如用穿弧和視覺傳感器的自適應多次焊接，或在貼合性材料上散布粘結劑等復雜的應用程序正在‘財富500家’公司內開發。這些大公司在專用機器人控制器的研究和開發預算，工作人員經驗和較長的研究開發時間等方面都是能夠承受的。但是，這種“先進的”系統并不應用于生產。集成、安裝和維護這種試驗性的機器人工作單元的成本太高，工廠無法承受。

即使在簡單、明確的任務場合，專用機器人控制體系結構也會單獨地增加系統實施成本。在大多數場合會妨礙最新開發利益的實現。這對我們北美市場已擁有的115,000臺機器人和每年新安裝15,000多臺機器人來說，簡直是難以接受的。

據‘財富500家’有關生產線上裝有50臺（或更多）機器人的制造商報告，平均來說，一臺機器人工作單元的最終實施成本是單獨的機器人和控制器報價的3～5倍。附加的成本不僅來自購置外圍設備和工具，而且也來自安裝和硬接線的集成。

這意味著，一臺價值5萬美元的機器人和控制系統在工作單元建立和運行時，預期要額外支出15萬到25萬美元（或更多）。這些費用還只是在“資本撥款”項目下作為一種詳細開列的項目出現的。此外還有不可避免的其它支出。這類支出隱藏在工程、維護、備件和培訓等其它預算內（或者有時全然不包括在內）。

例如，一臺工作單元的程序編制（或重新編制）時間可以是幾星期到幾個月。操作人員培訓時間也許需要長達8個月。備件庫存可能要占20%工作單元成本。從而影響到生產停頓時間。實際的價格單據可能是驚人的，而用一個新裝置替換生產中的一個現有的機器人臂的費用甚至要更多。基本的機器人軌跡、工具架，I/O及機械接口一般都不相同，需要有新的研究和新的工程。

用基于PC的控制來擴展機器人設備的壽命

自從機器人技術出現以來，僅在北美地區的制造設施上就已安裝了11.5萬臺以上的機器人。最初安裝的機器人大多還在工作。與機床的情況相類似（機床的使用壽命可長達幾十年），在長壽命基礎上，機器人正在日益證明其機械方面是可靠的，可使用的和合理的。有些報告稱，在大修前，機器人已使用了50,000小時，但是，平均每隔7年，機器人控制器就顯得陳舊了，原始設備制造商為此就要推出一種新類型控制器。

當一家機器人制造商推出“新一代”機器人時，新控制器采用某種新的編程語言這一特色并非罕見。這種新的控制器并不與以前的控制系統向后兼容。這意味著，現有的機器人程序不能用于新系統，因而必須為面臨的任務重新編程，以便能在新系統上運行。終端用戶只有通過將新系統應用于新的工作站和新的生產線來避免重新編程費用開銷。

這種策略在設備擴展和新安裝情況下才是行得通的。但是，直到現在還沒有好的策略來升級帶有新的控制器的現有機器人。隨著機器人/控制器群體的陳舊，這個因素正在對試圖不斷地提高其競爭能力的制造商形成相當大的財務和生產率障礙，但是，只能局限于采用70年代和80年代的計算和控制技術。

機器人原始設備制造商最終的選擇是，一旦推出下一代控制器，就不再支持以前的控制器型式。其結果是，采用早先的機器人的用戶，現在很難找到他們所用的機器人控制器備件。某些老的機器人控制器所用的專用的印刷電路板多達50塊。由于控制器不再得到支持，因而也不再能從原始設備制造商那里獲得替換的印刷電路板。必須從轉賣商的存貨中獲得備件。有些型號的替換零件（例如辛辛那提米拉克隆公司的機器人系列用的零件）已非常稀缺。事實上，這是因為原始設備制造商已不再參與機器人業務。如果可提供某種替換零件，其價格也非常高。