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   引 言

   90年代的十年已被看作是基于PC的技術(shù)迅速發(fā)展的年代。這種基于PC的硬件和軟件的迅猛增長，對制造業(yè)（從定單輸入和系統(tǒng)分析到生產(chǎn)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(xiàn),現(xiàn)在，制造商已有了一種真正的開放式體系結(jié)構(gòu)，非專有的控制環(huán)境可以利用。這種環(huán)境支持（事實是促進）不同制造設(shè)備的廣泛的系統(tǒng)集成。它也使制造商能容易地開發(fā)用戶應(yīng)用程序，以支持其過程并獲得第三方在現(xiàn)成的軟件包中得到的經(jīng)驗。更為重要的是，PC硬件和軟件平臺是在工業(yè)界可接受的硬件部件和軟件常規(guī)標準下建立的。采用標準的好處已被計算行業(yè)所證實。這些好處可以容易地轉(zhuǎn)移到工廠車間和控制工業(yè)。

   這種開放式體系結(jié)構(gòu)環(huán)境為系統(tǒng)控制、過程監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、以及以前不能做到的與其它系統(tǒng)的通信、典型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)、專用性、用于制造業(yè)的計算平臺提供了一系列制造業(yè)專用的功能。基于開放式體系結(jié)構(gòu)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(jié)省成本。

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

   今日生產(chǎn)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(yè)進取精神來實現(xiàn)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的PC技術(shù)的各種優(yōu)點。現(xiàn)在，Saturn公司處于將PC技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)的領(lǐng)先者行列[1]。

   在Saturn公司，生產(chǎn)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(fā)更佳的生產(chǎn)過程，使其制造系統(tǒng)不停頓地運行。只是采用工業(yè)標準的硬件和軟件，Saturn在車輛系統(tǒng)、車體系統(tǒng)和動力傳動中實現(xiàn)了一種基于PC的策略和與財務(wù)和行政管理真正集成的生產(chǎn)系統(tǒng)。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(jié)構(gòu)。

   在Saturn公司，基于PC的開放式體系結(jié)構(gòu)，微軟Windows制造環(huán)境，已證明其對諸如動態(tài)噴漆作業(yè)調(diào)度、生產(chǎn)跟蹤和質(zhì)量監(jiān)控等關(guān)鍵性任務(wù)處理的能力。該系統(tǒng)也自動地搜集90%所需要的制造數(shù)據(jù)，以便評估各種生產(chǎn)過程，并作出不斷的改進。用微軟可視圖象Basica或可視C++語言，已開發(fā)出用戶應(yīng)用程序，以捕獲生產(chǎn)和停機時間數(shù)據(jù)，并用于維護報告，檢修和試驗系統(tǒng)。該公司甚至已開發(fā)出用于遠距性能監(jiān)視的各種機內(nèi)工具。

   “自動化孤島”

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

   機器人自動化的情況除外。專有的控制結(jié)構(gòu)將機器人的應(yīng)用程序開發(fā)局限于簡單的、可獨立應(yīng)用的任務(wù)。業(yè)已表明，從柔性自動化機器人技術(shù)中可獲得很大好處的骯臟、黑暗和危險的任務(wù)，簡直不可能以成本有效的方式開發(fā)和集成。諸如用穿弧和視覺傳感器的自適應(yīng)多次焊接，或在貼合性材料上散布粘結(jié)劑等復雜的應(yīng)用程序正在‘財富500家’公司內(nèi)開發(fā)。這些大公司在專用機器人控制器的研究和開發(fā)預算，工作人員經(jīng)驗和較長的研究開發(fā)時間等方面都是能夠承受的。但是，這種“先進的”系統(tǒng)并不應(yīng)用于生產(chǎn)。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(wù)場合，專用機器人控制體系結(jié)構(gòu)也會單獨地增加系統(tǒng)實施成本。在大多數(shù)場合會妨礙最新開發(fā)利益的實現(xiàn)。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(jù)‘財富500家’有關(guān)生產(chǎn)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(shè)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(tǒng)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(xiàn)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(nèi)（或者有時全然不包括在內(nèi)）。

   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(chǎn)停頓時間。實際的價格單據(jù)可能是驚人的，而用一個新裝置替換生產(chǎn)中的一個現(xiàn)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。