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    走自主研發之路:五合一伺服是怎樣煉成的?
    發布來源:拓斯達   發布時間:2021-05-25   瀏覽量:1601

    “倒計時5天、4天、3天、2天……”海報上的數字不斷在減少,這意味著留給團隊的時間越來越少了。

    王志成在電腦屏幕前握緊了拳頭,手心還微微出汗。他不是對團隊沒有信心,而是時間緊、任務重,攻堅階段團隊成員無一不在超負荷沖刺。“萬一失敗了,不僅大家的面子掛不住,團隊士氣也將大受挫折。”

    突然,群里發來喜報。“成功了!成功了!”五合一換“芯”戰役首戰告捷——4月30日,伺服研發小組僅用時12天,便完成了五合一伺服國產芯片替換方案驗證。“YES!”王志成不禁一陣激動,擺出了勝利的姿勢,終于放下了心頭大石。

    “我們就是在打仗,而且是一場惡戰,沒有退路,必須成功。”他堅定地說。

    王博


    01 每一次研發都是一場戰斗

    “我們絕對不能讓進口芯片卡住脖子!”

    由于國際疫情、中美關系等因素影響,芯片行業面臨全球范圍內的短缺,各行各業都出現一“芯”難求的困境,以工業機器人為代表的智能制造行業也不例外。

    “即使現在情況尚未到萬分火急,但為了避免進口芯片斷供影響產品的交付,我們決定,用國產芯片進行替代。”拓斯達研發中心首席伺服技術專家王志成博士表示,“我們不僅要快,原有產品的性能也不能降低。”

    說干就干,一場換“芯”戰役迅速在研發中心伺服開發部拉起,由5名研發工程師組成戰役小組,挑戰用兩周時間完成五合一伺服從進口芯片到國產芯片的全部替換。

    為什么稱之為“戰役”?

    王志成解釋道:“這次任務有兩大難點:一是,時間緊迫。一般來說,完成芯片的替換過程至少需要一個月,但團隊成員挑戰用兩周來完成,難度確實很大;二是,國產芯片不一定能支撐到原有伺服的最高性能。原來我們五合一伺服是用1個芯片控制2個伺服電機,同時也把進口芯片的性能發掘到了極限,但是國產芯片能否支撐到如此高性能的運作,我們不清楚。所以,我們面臨的是一場惡戰!”

    這場戰役中,時間就是金錢,是機會,更是決勝的關鍵!

    “自己立下的flag,爬著也得走完。”為了按時達成目標,全體團隊成員打起十二分精神,每天爭分奪秒,與時間賽跑。“我們一秒都浪費不起,真的像在打仗一樣,每天都如百米沖刺,把潛能發揮到極致。”王志成說,“為了讓效率最大化,在攻關過程中,我們必須牢牢把握住三個關鍵:第一,方向正確。驅動移值、運算性能驗證、算法庫改寫等目標拆解明確;第二,做事方法正確,減少誤動作。早對齊、晚復盤,團隊協同、協調廠家FAE支持等,保證效率達到最高;第三,發揚拼搏精神。與時間賽跑,每天奮戰至深夜。”

    值得一提的是,在國產芯片應用的過程中,他們竟然還幫助廠家把芯片給優化了。

    “這可以算是一個意外收獲吧。在研發過程中,我們發現了芯片廠家提供的驅動程序中存在好幾個他們自己都不知道的BUG。”王志成說,“廠家一直沒有發現問題,是因為其他客戶一般不會像我們這樣,把芯片性能發掘得如此深入。正是源于我們對芯片性能的極致追求,當我們深入使用時,就發現里面隱藏了問題。發現問題了怎么辦,等廠家整改一定來不及,我們來這就是為了解決問題的。”

    團隊成員很快達成了一致,為了搶進度,找到問題所在,大家在不懂芯片的情況下,連夜學習,瘋狂地補充芯片相關知識,經過仔細對比分析研究后,發現確實是驅動程序中有BUG。團隊第一時間拉著廠家一起改BUG,迅速解決問題,進入下一個研發階段。當然,這也只是攻堅過程中的一個小故事,但是拓斯達研發團隊追求極致的精神始終貫穿在項目始終。

    終于,皇天不負有心人。在小組成員通力奮斗下,4月30日,五合一換“芯”戰役成功交付首戰成果,僅用時12天。

    “原本兩周的時間就很短,而且還要花時間幫廠家解決問題,所以我真的替他們捏了把汗。”王志成笑道。讓他特別感動的是,戰役啟動之時,一位因腿骨折在家休養的成員主動請求出戰,每天起早貪黑,拐著拐杖與團隊一起作戰。整個過程中,團隊成員齊心協力、團結一心,表現出高度協作的團隊精神,把研發中心“必達”“協作”的部門文化表現得淋漓盡致。


    02 極致性價比是“摳”出來的

    控制器、伺服系統和減速器,被認為是工業機器人的三大核心零部件,也是制約我國工業機器人產業發展的主要技術瓶頸。其中,伺服系統是一種運動控制裝置,包括驅動器和電機,能夠精確地控制機械部件的位置、方位、狀態。在機器人領域,伺服系統一般安裝在機器人的“關節”處,關節越多,機器人的柔性和精準度越高,所要使用的伺服系統數量也就越多。

    如果說,五合一伺服換“芯”戰役只是一場小戰役,那當初五合一伺服的研發可謂是一場持續了8個月的超大戰役。

    王博2

    在王志成博士進入拓斯達之前,伺服系統一直是拓斯達的“心病”,缺乏硬核的伺服技術讓拓斯達產品開發過程顯得異常艱難,始終感覺受制于人。王志成博士的到來,不僅讓拓斯達自研伺服技術實現從0到1的突破,也讓產品實現了極致性價比。它專為注塑機械手上下料而研發,實現五軸合一設計,具有集成度高、體積小、成本低、易安裝等特點。

    “一般來說,控制5臺伺服電機需要5臺伺服驅動器,而現在我們將5臺驅動器合成1個驅動器,即為五合一,相當于1臺伺服驅動器可以直接控制5臺伺服電機,減少了整體空間,并且將總成本降到了5臺單體伺服的近一半,既降低了成本,也節約了空間。”王志成介紹說。

    談起設計這款產品的初衷,王志成表示,一是為了長遠發展,拓斯達必須具備伺服自主研發的技術;二是只有整體配套自研技術,才能讓拓斯達工業機器人發揮最大效能;三是為了滿足客戶的需求,這也是最核心的驅動力。

    “當客戶需要解決某個痛點,向我們提出新的需求時,如果我們沒有自主研發的核心零部件,那只能依靠集成方案來完成。”他強調,“如果使用集成方案,那我們就容易受到軟、硬件方面的技術限制,不僅不能很好地為客戶解決痛點問題,也讓我們錯失很多市場機會。”

    當初,五合一伺服的研發就是為了滿足客戶對產品極致性價比的嚴苛要求。客戶希望有一款產品能通過簡單的內部結構解決注塑機開模自動抓取時因碰撞導致成品變形的問題,同時要求將產品成本在原有低成本的基礎上再降低到70%。“由于難度太高,在找到我們之前,客戶已經被好幾個廠商拒絕了,他們都認為客戶的想法不切實際,甚至可以說是天方夜譚。”他講述道,“后來,客戶聯系到我。正好趕上咱們伺服團隊也剛成立,這對于我們來說,是個很好的機會。因為我堅信,越是難度大的事情,突破后所產生的價值越大。同時,拓斯達‘全心全意為客戶服務’的核心價值觀也是我想努力為客戶攻克難題的精神動力所在。”

    在五合一伺服的研發過程中,王志成認為,最大的難度在于成本問題——如何用最低的成本,讓產品發揮出最優的效能。為了解決這難題,研發團隊只能“一分錢一分錢地摳”

    經過分析,他們從兩個方面著手:第一,讓產品設計達到最優;第二,讓產品采購實現最低。“這就像健身一樣,不允許你身上有一絲的贅肉。”他舉例說明,在產品設計方面,他們僅用3顆CPU芯片實現五軸合一的設計,相當于1顆CPU芯片控制2個軸,且每軸最大功率750W。“我們用1顆芯片的成本實現原本2顆芯片的功能,那就節省了1顆芯片的成本,整體下來,總共就節省了2顆芯片的成本。”他說,“這種采用低成本芯片擴展2軸的設計,對于產品軟件的運行效率提出了更高的要求。據我了解,目前,這種設計只有我們實現了。在與同行交流時,他們都覺得不可思議。”

    最終,拓斯達自研五合一伺服不但實現成本最優設計,比行業中同類產品成本低30%以上,具有明顯競爭優勢,而且通過多軸共母線設計方案,能效提升20%。此次戰役不僅體現了拓斯達“全心全意為客戶服務”的核心價值觀,更重要的是贏得了客戶與市場的認可,真正意義上解決了客戶的痛點,為客戶創造價值。這是王志成帶領的伺服研發團隊的開山之作,也成了拓斯達伺服系統實現自主研發的重要里程碑。

    “我們一直在努力。接下來,咱們還計劃推出幾款新研發的伺服產品。其中,一款是極具創新性的高性能伺服,具有自由擴展的特點。大家敬請期待!”王志成自信地說。


    03 我是那根被火柴點燃的柴火

    王志成博士,副研究員、國科大碩士生導師,畢業于中國科學院沈陽計算技術研究所,長期從事高性能伺服系統、現場總線等的研究與開發工作、嵌入式系統方向軟硬件教學工作,曾任職于中科院沈陽計算所、沈陽風馳科技股份有限公司,現任職拓斯達首席伺服技術專家

    從沈陽到東莞,相距2800多公里。對于王志成而言,這不僅是地域的跨越,更是實現夢想的跨越。

    在偶然的機會下,王志成認識到了拓斯達。“那時候,我還在沈陽,與徐總(現任拓斯達研發中心總經理徐必業)遠程進行技術交流,感覺大家志同道合。期間,得知他是從華為來到拓斯達的,讓我感到非常震驚與疑惑。”他回憶道,“當時,我就在想,拓斯達究竟有什么魔力,竟然能吸引到華為的人才。”自此,好奇的種子在他心中種下。“后來,徐總與研發團隊的趙博士親自前往沈陽與我做了一次交流。他們對于技術研發的執著與憧憬,讓我深受觸動。于是,我決定來拓斯達看看。

    沒想到,這一“看”,就點燃了他心中的夢想

    正因為這份簡單的好奇心,他開啟了對夢想的追逐之旅。在與拓斯達吳豐禮董事長接觸后,王志成有種仿佛“找到了組織”的感覺。“當時,我就想,拓斯達可能是我實現夢想的最佳平臺。”

    研究了近20年伺服系統的他,深知現階段國內伺服技術與國外技術仍存在很大的差距,希望自己能為國內伺服技術的研發貢獻一份力量,夢想在未來的某一天,咱們的國產伺服也能在國際上擁有一席之地。

    而拓斯達希望,通過深耕控制、伺服、視覺三大核心技術,打破國外技術壟斷,實現工業機器人的自主研發,讓工業制造更美好。這與他的夢想一拍即合。于是,他毅然決定加入拓斯達,逐夢前行。他笑言,“吳董的花名叫‘火柴’。也許,我就是那根被火柴點燃的柴火。”

    雖然自入職至今僅一年半時間,但王志成對拓斯達的文化非常認可。讓他感觸最深的是,研發中心打造的組織文化——“必達·極致·創新·協作”。他說:“咱們研發團隊的成員向心力非常強,大家方向一致,目標感很強。在研發過程中,整個團隊團結一致、不畏艱難,只為達成任務。”

    五合一伺服完成交付的過程,讓他印象尤為深刻。“為了能按時達成任務,團隊成員對自己的要求甚至可以說是到了嚴苛的程度,每天在嘈雜的環境下加班加點;對于外部不可控的因素,大家也從未想過推諉,都認為自己應該是解決問題的那個人。”

    比如,某次伺服產品對齊會議上發現,距離五合一伺服產品交付節點時間已經所剩無幾,但是供應商處定制的外殼部件遲遲未能制作完成。為了能讓產品如期交付,團隊成員不辭勞苦,親自跑到工廠與供應商一起研究工藝,重新制定排期,并親自盯貨,讓每一步工藝都用最短時間完成,最終在評審交付會前夕,外殼如期送達,五合一伺服也順利完成交付評審。“當天下午就要召開產品評審交付會,但產品改版后的外殼上午才寄到,大家都有種驚心動魄的感覺。”他激動地說。

    王博3

    一個團隊的戰斗力,不僅取決于每一名成員的能力,也取決于成員與成員之間的相互協作、相互配合,這樣才能均衡、緊密地結合形成一個強大的整體。

    “來到拓斯達,我愈發明白,無論是個人的夢想,還是公司的愿景,都必須依靠團隊的力量來實現。團隊的力量不是1+1=2,而是1+1>2。”王志成認真地說,“與一群志同道合的人一起,做一件有意義的事,就是我心中最理想的工作。”

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