工业系统的“生命规划”

单靠数字来做财务决策充满了风险，因为数字往往是一维的。在规划制造工厂的财务未来时，采取与个人财务未来相同的方法是值得的。一个健全的财务策略只能来自几个因素的仔细积累。一个可信的“人生计划”——你自己或在专业人士的帮助下完成——可以提供竞争优势，并为相关人员提供生活遗产。

在为个人退休做计划时，一位有经验的财务顾问通常会问潜在的退休人员几十个问题，包括:你有哪些资产和收入来源?你期望什么样的生活水平?你预计退休后能活多久?

可靠的顾问将这些问题的回答汇编成一个专业开发的电子工具集。该工具可以生成有价值的决策支持图表、图形和其他资源，这些资源可以创建个性化的配置文件，其中包括客户的资产组合如何影响其风险、预计的通货膨胀如何影响储蓄，以及与客户的同行相比情况如何。

同样的仔细分析可以而且应该用于为自动化工业过程的未来做准备。

更多的数据=更好的规划

在规划自动化设备的任何投资时，工程师和业务规划人员经常会问以下四个问题中的一个，并根据这些问题的答案来制定工厂的自动化系统寿命计划(参见“规划问题”表)。然而，通常只测量其中两个标准。由于其他两个标准的主观性质，它们经常被认为只是在政治上加强或推翻其他标准证明合理的决定的方法。在退休计划的类比中，这类似于决定不投资401(k)，因为你觉得你的孩子可能会无限期地支持你——并不总是一个确定的赌注。

为工业过程创建成功的生命计划的关键在于收集数据并平衡所有四个标准的考虑因素的能力。由此产生的计划成为对当前状态的全面评估。然后，可以以一种合乎逻辑的、深思熟虑的方式做出决定，其中可能包括:

• 部分或完整的设备、软件或网络在多年的计划中升级;

• 建立预防性维修计划;

• 制订标准培训课程;

• 修改电气安全政策。

下面的示例代表了一个简单的模型，通过该模型可以对自动化工业过程的未来进行分析。它还提供了有助于简单量化这四个标准的数据示例。

来源:施耐德/控制工程

随着过程的老化，市场生产率会高于实际过程生产率，达到增量收益可能不足以保持竞争力的程度。

标准A:流程效率/资源利用率

在早期阶段，随着新设备的使用，信息系统的集成，启动问题的解决以及人员在新工作中的效率提高，工业过程在生产力方面表现出巨大的收益。最终，随着重点转向增量成本降低和流程流改进，生产率将趋于平稳。

最初，对生产力的“市场标准”基准的回报是积极的，因为现代工厂或过程能够提供投资回报。然而，随着过程的老化，市场的生产率变得比过程的生产率更高，以至于增加的效率收益可能不足以保持竞争力。(见图表，植物生产力随时间变化。)

工厂以市场标准速度提高生产率的努力可能受到几个因素的限制，包括设备容量、手动故障排除的需要、低效的备件库存以及人员和流程的不灵活性(抵制更改)。让我们单独来看一下，看看可以收集哪些信息来衡量成功。

最初为特定吞吐量设计的机器可能需要进行重大的重新设计甚至更换，以增加其容量，从而影响效率。可以收集信息来衡量产能增加，包括整个设施的目标和实际生产率，以及每年第一班和其他班次的总工作时间。

较旧的生产系统需要比新工厂更多的时间从计划外停机中恢复。较老的系统往往使用手动故障排除方法，而较新的工厂可能采用自我诊断和预防性维护技术。要在这里衡量成功，您需要定义使用什么流程来派遣维护人员，并评估该流程的有效性。

随着系统的老化，备件库存的正确组合变得至关重要。库存过多会增加成本，而库存过少则会造成停机风险。可以收集数据来衡量备件库存管理的效率。要问的问题包括:你是如何管理你的备用零件的?某些设备，包括可编程逻辑控制器(plc)、人机界面(hmi)、变频驱动器(vfd)和伺服驱动器，每年的平均库存周转率是多少?

工程和服务人员的灵活性——也就是他们适应变化的能力——会受到几个因素的影响。例如，增量扩展和修改可能使用来自几个不同供应商的各种设备的混合物。这将对维护人员和控制工程师的灵活性产生负面影响，这些工程师为整个操作提供服务。为此度量收集的信息样本包括:您的维护和工程人员的规模(数量)，他们的平均经验年数，以及这些经验中有多少与国际电气规范(IEC)或相关的编程和诊断有关。

标准二:维护费用

20世纪80年代和90年代初生产的任何制造商的电子产品都是基于内存芯片和微处理器等组件，这些组件在公开市场上已经买不到。虽然备件生产是通过打捞设备、最后购买和离散的重新设计来维持的，但这些部件的未来无限期供应无法保证。这种降低的可用性对维护成本有直接影响。转向使用现代电子技术的平台可以显著降低备件成本，延长工艺或机器的工作寿命。为了提高备件效率，需要收集的信息包括每小时的停机成本，既包括维护人工成本，也包括生产损失成本。

准则C:工艺修改

如果需要对过程或机器进行功能修改或扩展，使用传统PLC平台可能会由于各种原因增加成本和复杂性。这些包括:

如果没有昂贵的桥接器和网关，旧的PLC平台可能无法与当今的高性能网络接口。

为过时的产品线购买额外的机架、I/O卡、cpu和其他配件可能成本过高。

将功能添加到已有数十年历史的梯形逻辑程序中可能需要大量的工程时间和专业人才，以确保不会对当前性能产生负面影响。

以下数据旨在评估工厂或工艺因维护成本以外的原因而进行修改的程度。这些对具体激励因素的“加权判断”很难量化，但有必要量化:

• 你的行业在成长吗?

• 你的公司在你的行业中成长了吗?

• 你们的生产过程对环境因素敏感吗?

• 启动和生产线变更是否需要更快地执行?

标准D:安全保障

当今的商业环境要求关注严重的安全和安保威胁，如恐怖主义、身份盗窃、工作场所事故、工业破坏、环境和产品责任、公共安全、过程可追溯性和自然灾害。通过适当的规划和设计保障措施，可以将这些事件的风险和恢复成本降至最低。收集有关您需要遵守哪些工厂安全标准以及您已经遵守哪些列出的NFPA-70E要求的信息。

就像退休计划的情况一样，工业终端用户不应该单独做这种分析。信誉良好的电气自动化供应商或行业顾问可以使用专门设计的工具来简化此过程，以满足其客户群的需求。然而，不管它是如何创建的，一个可行的、可信的工业系统寿命计划可以帮助一个设施保持其竞争优势。必须对所有重要的“软”标准进行量化，以平衡传统的效率度量和维护成本。只有达到这种平衡，信心投资才能随之而来。

标准	测量
我怎样才能使我的流程更有效率或更好地利用我的资源?
	——吞吐量
	-运行设备效率(OEE)
	-已动用资本回报率(ROCE)
B.我怎样才能降低维护成本?
	-计划和非计划停机时间
	-预防性/纠正性维护小时数
C.如何更好地为未来的工艺修改和扩展做准备?	对难以量化的具体激励因素的加权判断
D.我怎样才能提高我的设施的安全以及内部员工的安全?	符合特定安全和保安标准的任务清单

作者信息

Robb Dussault是施耐德电气的自动化和控制服务经理。可以联系到他robb.dussault@us.schneider-electric.com．

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