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(zhǎng)，對(duì)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(shí)是促進(jìn)）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(yàn)。更為重要的是，PC硬件和軟件平臺(tái)是在工業(yè)界可接受的硬件部件和軟件常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)下建立的。采用標(biāo)準(zhǔn)的好處已被計(jì)算行業(yè)所證實(shí)。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(jì)算平臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)化和可用性 
    節(jié)省成本。 

    開放式PC控制正在為現(xiàn)有的機(jī)械系統(tǒng)（如機(jī)器人、機(jī)床和自動(dòng)化系統(tǒng)）提供“即插即用”自適應(yīng)開創(chuàng)新的機(jī)遇，為改型和升級(jí)資本設(shè)備提供大市場(chǎng)。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(jī)器人領(lǐng)域。 

今日生產(chǎn)中的PC控制 

    “財(cái)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(jìn)取精神來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的PC技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)。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(gè)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(yùn)行。只是采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件和軟件，Saturn在車輛系統(tǒng)、車體系統(tǒng)和動(dòng)力傳動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了一種基于PC的策略和與財(cái)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(duì)諸如動(dòng)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(dòng)地搜集90%所需要的制造數(shù)據(jù)，以便評(píng)估各種生產(chǎn)過程，并作出不斷的改進(jìn)。用微軟可視圖象Basica或可視C++語(yǔ)言，已開發(fā)出用戶應(yīng)用程序，以捕獲生產(chǎn)和停機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)，并用于維護(hù)報(bào)告，檢修和試驗(yàn)系統(tǒng)。該公司甚至已開發(fā)出用于遠(yuǎn)距性能監(jiān)視的各種機(jī)內(nèi)工具。 

“自動(dòng)化孤島” 

    過去20年內(nèi)，一直由基于計(jì)算機(jī)的專有技術(shù)的實(shí)施而引起的車間“自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議而正在消失。 

    機(jī)器人自動(dòng)化的情況除外。專有的控制結(jié)構(gòu)將機(jī)器人的應(yīng)用程序開發(fā)局限于簡(jiǎn)單的、可獨(dú)立應(yīng)用的任務(wù)。業(yè)已表明，從柔性自動(dòng)化機(jī)器人技術(shù)中可獲得很大好處的骯臟、黑暗和危險(xiǎn)的任務(wù)，簡(jiǎn)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(fù)雜的應(yīng)用程序正在‘財(cái)富500家’公司內(nèi)開發(fā)。這些大公司在專用機(jī)器人控制器的研究和開發(fā)預(yù)算，工作人員經(jīng)驗(yàn)和較長(zhǎng)的研究開發(fā)時(shí)間等方面都是能夠承受的。但是，這種“先進(jìn)的”系統(tǒng)并不應(yīng)用于生產(chǎn)。集成、安裝和維護(hù)這種試驗(yàn)性的機(jī)器人工作單元的成本太高，工廠無法承受。 

    即使在簡(jiǎn)單、明確的任務(wù)場(chǎng)合，專用機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)也會(huì)單獨(dú)地增加系統(tǒng)實(shí)施成本。在大多數(shù)場(chǎng)合會(huì)妨礙最新開發(fā)利益的實(shí)現(xiàn)。這對(duì)我們北美市場(chǎng)已擁有的115,000臺(tái)機(jī)器人和每年新安裝15,000多臺(tái)機(jī)器人來說，簡(jiǎn)直是難以接受的。 

    據(jù)‘財(cái)富500家’有關(guān)生產(chǎn)線上裝有50臺(tái)（或更多）機(jī)器人的制造商報(bào)告，平均來說，一臺(tái)機(jī)器人工作單元的最終實(shí)施成本是單獨(dú)的機(jī)器人和控制器報(bào)價(jià)的3～5倍。附加的成本不僅來自購(gòu)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(tái)價(jià)值5萬美元的機(jī)器人和控制系統(tǒng)在工作單元建立和運(yùn)行時(shí)，預(yù)期要額外支出15萬到25萬美元（或更多）。這些費(fèi)用還只是在“資本撥款”項(xiàng)目下作為一種詳細(xì)開列的項(xiàng)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(hù)、備件和培訓(xùn)等其它預(yù)算內(nèi)（或者有時(shí)全然不包括在內(nèi)）。 

    例如，一臺(tái)工作單元的程序編制（或重新編制）時(shí)間可以是幾星期到幾個(gè)月。操作人員培訓(xùn)時(shí)間也許需要長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月。備件庫(kù)存可能要占20%工作單元成本。從而影響到生產(chǎn)停頓時(shí)間。實(shí)際的價(jià)格單據(jù)可能是驚人的，而用一個(gè)新裝置替換生產(chǎn)中的一個(gè)現(xiàn)有的機(jī)器人臂的費(fèi)用甚至要更多。基本的機(jī)器人軌跡、工具架，I/O及機(jī)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(kuò)展機(jī)器人設(shè)備的壽命 

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

    當(dāng)一家機(jī)器人制造商推出“新一代”機(jī)器人時(shí)，新控制器采用某種新的編程語(yǔ)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(tǒng)向后兼容。這意味著，現(xiàn)有的機(jī)器人程序不能用于新系統(tǒng)，因而必須為面臨的任務(wù)重新編程，以便能在新系統(tǒng)上運(yùn)行。終端用戶只有通過將新系統(tǒng)應(yīng)用于新的工作站和新的生產(chǎn)線來避免重新編程費(fèi)用開銷。 

    這種策略在設(shè)備擴(kuò)展和新安裝情況下才是行得通的。但是，直到現(xiàn)在還沒有好的策略來升級(jí)帶有新的控制器的現(xiàn)有機(jī)器人。隨著機(jī)器人/控制器群體的陳舊，這個(gè)因素正在對(duì)試圖不斷地提高其競(jìng)爭(zhēng)能力的制造商形成相當(dāng)大的財(cái)務(wù)和生產(chǎn)率障礙，但是，只能局限于采用70年代和80年代的計(jì)算和控制技術(shù)。 

    機(jī)器人原始設(shè)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(jié)果是，采用早先的機(jī)器人的用戶，現(xiàn)在很難找到他們所用的機(jī)器人控制器備件。某些老的機(jī)器人控制器所用的專用的印刷電路板多達(dá)50塊。由于控制器不再得到支持，因而也不再能從原始設(shè)備制造商那里獲得替換的印刷電路板。必須從轉(zhuǎn)賣商的存貨中獲得備件。有些型號(hào)的替換零件（例如辛辛那提米拉克隆公司的機(jī)器人系列用的零件）已非常稀缺。事實(shí)上，這是因?yàn)樵�始設(shè)備制造商已不再參與機(jī)器人業(yè)務(wù)。如果可提供某種替換零件，其價(jià)格也非常高。 

    在獲得備件方面存在的這種問題，在機(jī)器人行業(yè)是如此普遍，以至在利用廢棄部件可能性基礎(chǔ)上的一個(gè)老的“孤兒”控制器的價(jià)格現(xiàn)在將近2萬美元。 

變動(dòng)的目標(biāo) 

    與機(jī)床和自動(dòng)化設(shè)備行業(yè)的其它部門不同，機(jī)器人行業(yè)還未采用任何計(jì)算、控制或語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)機(jī)器人制造商都提供其專有的技術(shù)，由于機(jī)器人的制造和仿制不斷變動(dòng)，專有技術(shù)的實(shí)施依舊缺乏一般最低可接授的PC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其結(jié)果是，機(jī)器人行業(yè)隨時(shí)可以利用PC技術(shù)。 

資本投資的困境 

    使用機(jī)器人已有10、15或20年的制造商現(xiàn)在面臨一種很大的困境。他們已對(duì)在生產(chǎn)中機(jī)械部件依舊完好的機(jī)器人進(jìn)行了大量投資。在機(jī)器人硬件、安裝、外圍設(shè)備、其它的工具和設(shè)備，以及培訓(xùn)等方面的投資，很少有希望能適應(yīng)2000年的制造業(yè)要求。控制器不能與車間內(nèi)或整個(gè)企業(yè)內(nèi)的其它設(shè)備通信。控制器也不能與同一牌號(hào)的新的機(jī)器人相連接。原始設(shè)備制造商不再要求支持這些控制器，因而也很難找到要使它們運(yùn)行的備件。 

PC控制策略 

    用一種基于PC的開放式體系結(jié)構(gòu)，即插即用的解決方案來翻修過時(shí)的機(jī)器人控制器。包括PC平臺(tái)的價(jià)格/性能突破。利用微軟Windows NT的處理功能。采用一種開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。支持各種通信。簡(jiǎn)化操作、培訓(xùn)、維護(hù)。使數(shù)據(jù)采集和分配自動(dòng)化。規(guī)定并執(zhí)行各種標(biāo)準(zhǔn)。以最小的生產(chǎn)停頓時(shí)間重新布置生產(chǎn)線機(jī)器人。保留現(xiàn)有的、證明性能良好的工作單元、夾具和工具。在新的工作單元和生產(chǎn)線上重新布置庫(kù)存機(jī)器人，使以前的投資收益為最大，并使今后的資本設(shè)備支出為最小。擴(kuò)充你的資本投資。 

一種基于PC的開放式體系結(jié)構(gòu)控制器 

    世界上第一臺(tái)運(yùn)行于Windows NT、基于Intel奔騰處理器的真正的開放式體系結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制器是在1997年7月，由‘機(jī)器人工作空間技術(shù)’（RWT）公司推出的。1998年12月，RWT推出第二代URC控制器。 

    通用機(jī)器人控制器（URC）代表了工廠自動(dòng)化和機(jī)器運(yùn)動(dòng)控制的一種重要的技術(shù)突破。它是專門為即插即用翻修現(xiàn)有的機(jī)器人而設(shè)計(jì)的，以便簡(jiǎn)單和成本有效地實(shí)施運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)現(xiàn)代化。由于受到專用硬件、有限的任選件和單個(gè)資源供應(yīng)商等因素限制，URC的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出今日新的原始設(shè)