基于行業應用的定制化產品開發與管理

文:2018年第一期

    行業定制化開發路線是近幾年很多企業的一個重點發展方向,然而,實際上要走好這條定制化開發道路卻并非易事,需要企業投入巨大的技術、管理、生產、服務等方面的資源作支撐。在年初中國傳動網舉辦的“2018智能制造&中國運動控制行業發展高峰論壇”上,新時達運動控制事業部副總經理嚴彩忠為大家詳細介紹了目前新時達建立在平臺化、標準化技術之上、并嚴格執行6個管控流程的定制化系統開發路線。

定制化兩大重點——平臺化、標準化

    新時達運動控制事業部從2014年開始正式往定制化方向發展,之所以如此選擇,是因為我們看到,今天的運控市場不再只是產品之間的競爭,而是已經進入平臺化競爭,拼的是基礎。

    新時達在做定制化方面,緊緊圍繞兩大重點來展開,首先一個是模塊化、另一個是標準化。

    在驅動部分,我們在產品設計上做成了一個模塊化的ModularDrivePlatform(MDP)平臺,并把整個驅動劃分為四個層次:第一是硬件層,包括CPU、編碼器、功率模塊、Ethernet、DC-BUS、I/O等各種可能需要支持的應用模式;第二是驅動層,可以支持步進電機、永磁同步電機、直流電機、異步電機和直線/直驅電機等等;在控制層,可支持POWERLINK、Ethercat、CANopen等協議;在應用層上,我們主要考慮的是如何讓固件升級更方便?如何解決固件的遠程升級?怎樣配置調試工具?能否實現工藝集成?

    當然,另一方面,在我們搭建了這個平臺架構之后,也導致我們的成本相對來說較高。但做這樣的平臺到底有哪些好處呢?

    從我們的觀點來看,這樣的平臺具有充分的柔性,給定制化開發帶來了很多的可能性,其優勢在于可以更好地讓我們跟客戶一道共同來開發一套伺服系統:一種方式是,在定制一套伺服系統的時候,可以選擇現有的部分模塊組成客戶需要的產品;另一種方式是,可以選擇部分模塊和客戶自己開發的模塊組成產品,從而加快產品的開發速度,提高開發效率。

    搭建起系統平臺之后,接下來就是標準化建設,它包括:標準的網絡架構(POWERLINK、EtherCAT、EtherMAC、CANopen、Modbus等等)、符合安全標準(STO/SBC/SS1/SS2/SLS等)、符合運動控制規范(402規范、301規范、PLCopen規范等)、脈沖接口(可選)。通過上述作法,我們最終做成了一個標準化的平臺,同時,在這個標準的設計平臺上,我們也還實現了一部分集成功能。具體來說,我們采用的是基于FPGA的集成應用方式,包括集成多電機電流環控制算法(8軸)、集成電流檢測(數字/模擬)和保護算法、集成多編碼器和自適應技術、集成高速IO和高精度AI/AO接口技術、集成多種工業以太網總線協議等等。

    實際上,我們發現,在很多客戶定制化方案的開發過程中,除了一些功能性要求以外,客戶更多的還是提出一些結構性的要求。在設計結構時,我們首先考慮到結構也是可以模塊化,并且針對于一些環境要求比較苛刻的場合進行定制化開發。例如在機器人應用中,客戶可以根據自己的需要,設計各種不同風格的外殼結構,或完成多軸化設計、單編碼器設計等;另外,在港機行業定制化上,我們也針的大對起升/小車/大車機構功率伺服產品進行了一系列定制化開發,大大提高了設備的使用效率,節約了用戶的投資成本。

定制化的管理思路

    在新時達內部,定制化產品的開發一般要經歷6個管控階段(P0-P5),即市場可行性評審、輸入評審、過程評審、預發布評審、產品確認和產品信息發布,且需要公司專門的管理層來做評審,以確保整個定制化流程的順暢。

    在這個產品定制化的過程中,首先是要進行產品系列合理化的評估,面對客戶多種多樣的應用訴求,一是要去評估它的合理性;二是評估其中一些非標應用的物料通用化設計,能否在系統平臺上快速地實現產品定制。通過P0-P5這一評審過程,可以大幅縮短生產準備時間和減少生產批量,并行工程和多功能設計團隊,令整個企業協同工作,保證準時制造,降低庫存。

    對于定制化開發來說,一般產品都是多樣化的,特別是外部的多樣化(如:結構或軟件等)是客戶能夠看得見的,或者客戶最終可以用一定的方式來驗證的,因此,這些多樣化開發往往受到客戶的歡迎,是有用的多樣化,如不同的風格、不同的規格等等。但也有一些是無用的多樣化開發,對客戶來說,某些功能僅僅只是表面的,并不重要,甚至可能令人困惑。

    另外,從產品制造和分銷過程中可以感受到的是,產品內部多樣化的效果往往并不理想,有時候很多內部的多樣化開發通常表現為原材料和工藝方面過于復雜以及產生不必要的產品種類。那么,如何減少內部多樣化呢?我們認為,可以通過對零件、材料、工具和工藝過程進行標準化、通用化,來解決這個問題。尤其是要嚴格要求柔性化(消除制造的準備工作、減少庫存、內部材料后勤管理)、響應速度(按訂單生產、物料的可獲得性、供貨商快速交貨)、降低成本(采購成本、減少產房空間、降低一般性管理成本)、質量(產品質量、持續的改善、減少供貨商)。

    還有一點,就是消除一些沒有價值的活動,例如:通常表現為原材料和工藝方面過多的和不必要的種類;材料管理的費用;過多物料和工序所造成的額外服務成本;生產準備工作/庫存;對重復缺陷出現的補救;多余的加工;被浪費的產能利用率;廠房空間的不充分利用等等。

    在定制化的發展上,我們一直在思考的是,怎樣才能徹底理解客戶,了解他們是如何使用現有產品的?這需要我們把注意力集中在客戶身上,而不僅是集中在競爭對手上,只有這樣,開發出來的定制化產品才能獲得更大的競爭優勢。此外,也要求我們針對有開發潛力的產品的關鍵方面提出多方面的問題,并且及早從客戶那里獲得反饋。多問一下是不是要這么做?這樣做夠不夠?從客戶的反饋中,不斷調整定制化方案,而不是閉著眼睛去做。另外還要注意系統地定義產品族,以滿足客戶的需求。

    對于定制化開發來說,需要的投入非常巨大,這就要求有強大的集團資源作支撐。以新時達為例,借助集團在全產業鏈上下游覆蓋面、控制/驅動/軟件等核心技術的自主知識產權、強大的研發團隊和科研實力,以及豐富的營銷和服務網絡,目前我們已經建立起了具備快速客制化開發實施能力的平臺,其中包括:自主總線控制技術(基于Codesys的控制平臺和基于KW的控制平臺);自主伺服驅動技術(驅控一體化、RS機器人伺服、MS多軸伺服、QX/QXE伺服、K1/K2/K5/IK3伺服等);軟件系統(工藝集成應用技術,如機器人焊接等軟件包、鋰電涂布/卷繞軟件包、Sara機械手軟件包等);機械結構(如關節機器人機械設計、Scara機械設計等),從而實現了核心技術的自主化,也為運動控制系統的定制化開發奠定了堅實的基礎。

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