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走自主研發(fā)之路:五合一伺服是怎樣煉成的?
發(fā)布日期:2021-05-25
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“倒計時5天、4天、3天、2天……”海報上的數(shù)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(wù)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(fā)來喜報。“成功了!成功了!”五合一換“芯”戰(zhàn)役首戰(zhàn)告捷——4月30日,伺服研發(fā)小組僅用時12天,便完成了五合一伺服國產(chǎn)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(zhàn),沒有退路,必須成功?!彼麍远ǖ卣f。

王博


01 每一次研發(fā)都是一場戰(zhàn)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(guān)系等因素影響,芯片行業(yè)面臨全球范圍內(nèi)的短缺,各行各業(yè)都出現(xiàn)一“芯”難求的困境,以工業(yè)機器人為代表的智能制造行業(yè)也不例外。

“即使現(xiàn)在情況尚未到萬分火急,但為了避免進口芯片斷供影響產(chǎn)品的交付,我們決定,用國產(chǎn)芯片進行替代?!蓖厮惯_研發(fā)中心首席伺服技術(shù)專家王志成博士表示,“我們不僅要快,原有產(chǎn)品的性能也不能降低?!?/span>

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

為什么稱之為“戰(zhàn)役”?

王志成解釋道:“這次任務(wù)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(zhàn)用兩周來完成,難度確實很大;二是,國產(chǎn)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(fā)掘到了極限,但是國產(chǎn)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(zhàn)!”

這場戰(zhàn)役中,時間就是金錢,是機會,更是決勝的關(guān)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?!拔覀円幻攵祭速M不起,真的像在打仗一樣,每天都如百米沖刺,把潛能發(fā)揮到極致。”王志成說,“為了讓效率最大化,在攻關(guān)過程中,我們必須牢牢把握住三個關(guān)鍵:第一,方向正確。驅(qū)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(fù)盤,團隊協(xié)同、協(xié)調(diào)廠家FAE支持等,保證效率達到最高;第三,發(fā)揚拼搏精神。與時間賽跑,每天奮戰(zhàn)至深夜?!?/span>

值得一提的是,在國產(chǎn)芯片應(yīng)用的過程中,他們竟然還幫助廠家把芯片給優(yōu)化了。

“這可以算是一個意外收獲吧。在研發(fā)過程中,我們發(fā)現(xiàn)了芯片廠家提供的驅(qū)動程序中存在好幾個他們自己都不知道的BUG?!蓖踔境烧f,“廠家一直沒有發(fā)現(xiàn)問題,是因為其他客戶一般不會像我們這樣,把芯片性能發(fā)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(fā)現(xiàn)里面隱藏了問題。發(fā)現(xiàn)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(guān)知識,經(jīng)過仔細對比分析研究后,發(fā)現(xiàn)確實是驅(qū)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(fā)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(fā)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(zhàn)役成功交付首戰(zhàn)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?!蓖踔境尚Φ?。讓他特別感動的是,戰(zhàn)役啟動之時,一位因腿骨折在家休養(yǎng)的成員主動請求出戰(zhàn),每天起早貪黑,拐著拐杖與團隊一起作戰(zhàn)。整個過程中,團隊成員齊心協(xié)力、團結(jié)一心,表現(xiàn)出高度協(xié)作的團隊精神,把研發(fā)中心“必達”“協(xié)作”的部門文化表現(xiàn)得淋漓盡致。


02 極致性價比是“摳”出來的

控制器、伺服系統(tǒng)和減速器,被認為是工業(yè)機器人的三大核心零部件,也是制約我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。其中,伺服系統(tǒng)是一種運動控制裝置,包括驅(qū)動器和電機,能夠精確地控制機械部件的位置、方位、狀態(tài)。在機器人領(lǐng)域,伺服系統(tǒng)一般安裝在機器人的“關(guān)節(jié)”處,關(guān)節(jié)越多,機器人的柔性和精準度越高,所要使用的伺服系統(tǒng)數(shù)量也就越多。

如果說,五合一伺服換“芯”戰(zhàn)役只是一場小戰(zhàn)役,那當初五合一伺服的研發(fā)可謂是一場持續(xù)了8個月的超大戰(zhàn)役。

王博2

在王志成博士進入拓斯達之前,伺服系統(tǒng)一直是拓斯達的“心病”,缺乏硬核的伺服技術(shù)讓拓斯達產(chǎn)品開發(fā)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(shù)實現(xiàn)從0到1的突破,也讓產(chǎn)品實現(xiàn)了極致性價比。它專為注塑機械手上下料而研發(fā),實現(xiàn)五軸合一設(shè)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(qū)動器,而現(xiàn)在我們將5臺驅(qū)動器合成1個驅(qū)動器,即為五合一,相當于1臺伺服驅(qū)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(jié)約了空間?!蓖踔境山榻B說。

談起設(shè)計這款產(chǎn)品的初衷,王志成表示,一是為了長遠發(fā)展,拓斯達必須具備伺服自主研發(fā)的技術(shù);二是只有整體配套自研技術(shù),才能讓拓斯達工業(yè)機器人發(fā)揮最大效能;三是為了滿足客戶的需求,這也是最核心的驅(qū)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(fā)的核心零部件,那只能依靠集成方案來完成?!彼麖娬{(diào),“如果使用集成方案,那我們就容易受到軟、硬件方面的技術(shù)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?!?/span>

當初,五合一伺服的研發(fā)就是為了滿足客戶對產(chǎn)品極致性價比的嚴苛要求。客戶希望有一款產(chǎn)品能通過簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)解決注塑機開模自動抓取時因碰撞導(dǎo)致成品變形的問題,同時要求將產(chǎn)品成本在原有低成本的基礎(chǔ)上再降低到70%?!坝捎陔y度太高,在找到我們之前,客戶已經(jīng)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?!彼v述道,“后來,客戶聯(lián)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(chǎn)生的價值越大。同時,拓斯達‘全心全意為客戶服務(wù)’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(fā)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(chǎn)品發(fā)揮出最優(yōu)的效能。為了解決這難題,研發(fā)團隊只能“一分錢一分錢地摳”。

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

最終,拓斯達自研五合一伺服不但實現(xiàn)成本最優(yōu)設(shè)計,比行業(yè)中同類產(chǎn)品成本低30%以上,具有明顯競爭優(yōu)勢,而且通過多軸共母線設(shè)計方案,能效提升20%。此次戰(zhàn)役不僅體現(xiàn)了拓斯達“全心全意為客戶服務(wù)”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(chuàng)造價值。這是王志成帶領(lǐng)的伺服研發(fā)團隊的開山之作,也成了拓斯達伺服系統(tǒng)實現(xiàn)自主研發(fā)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(fā)的伺服產(chǎn)品。其中,一款是極具創(chuàng)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(dǎo)師,畢業(yè)于中國科學院沈陽計算技術(shù)研究所,長期從事高性能伺服系統(tǒng)、現(xiàn)場總線等的研究與開發(fā)工作、嵌入式系統(tǒng)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(xiàn)任職拓斯達首席伺服技術(shù)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(xiàn)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(xiàn)任拓斯達研發(fā)中心總經(jīng)理徐必業(yè))遠程進行技術(shù)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?!弊源?,好奇的種子在他心中種下。“后來,徐總與研發(fā)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(shù)研發(fā)的執(zhí)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(xiàn)夢想的最佳平臺?!?/span>

研究了近20年伺服系統(tǒng)的他,深知現(xiàn)階段國內(nèi)伺服技術(shù)與國外技術(shù)仍存在很大的差距,希望自己能為國內(nèi)伺服技術(shù)的研發(fā)貢獻一份力量,夢想在未來的某一天,咱們的國產(chǎn)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(shù),打破國外技術(shù)壟斷,實現(xiàn)工業(yè)機器人的自主研發(fā),讓工業(yè)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(fā)中心打造的組織文化——“必達·極致·創(chuàng)新·協(xié)作”。他說:“咱們研發(fā)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(fā)過程中,整個團隊團結(jié)一致、不畏艱難,只為達成任務(wù)?!?/span>

五合一伺服完成交付的過程,讓他印象尤為深刻?!盀榱四馨磿r達成任務(wù),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(huán)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(yīng)該是解決問題的那個人?!?/span>

比如,某次伺服產(chǎn)品對齊會議上發(fā)現(xiàn),距離五合一伺服產(chǎn)品交付節(jié)點時間已經(jīng)所剩無幾,但是供應(yīng)商處定制的外殼部件遲遲未能制作完成。為了能讓產(chǎn)品如期交付,團隊成員不辭勞苦,親自跑到工廠與供應(yīng)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?!爱斕煜挛缇鸵匍_產(chǎn)品評審交付會,但產(chǎn)品改版后的外殼上午才寄到,大家都有種驚心動魄的感覺?!彼拥卣f。

王博3

一個團隊的戰(zhàn)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(xié)作、相互配合,這樣才能均衡、緊密地結(jié)合形成一個強大的整體。

“來到拓斯達,我愈發(fā)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(xiàn)。團隊的力量不是1+1=2,而是1+1>2?!蓖踔境烧J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?!?/strong>