计算投资回报率来衡量设施的性能目标的好处

当涉及到对自动化进行资本投资时，许多公司通过查看在其生命周期中安装和操作系统的成本来确定价值。然而，没有考虑到的(可以说是更重要的)是解决方案对整体设施性能和工作人员的影响。

工业流程行业的经营者可以使用任意数量的度量标准和方法来确定其资本投资的可行性。然而，近年来，为了优化总成本，许多人已经转向总拥有成本(TCO)作为推动购买决策的手段。虽然这允许利益相关者量化(尽管是粗略地)在其生命周期中投资将花费多少，但严格地将TCO应用于CAPEX和OPEX(资本支出和运营支出)，并不能捕获从改善资产和/或流程的性能中产生的许多收益。

当涉及到在自动化解决方案中进行选择时，使用TCO作为决策的唯一度量标准是矛盾的，因为实现分布式控制系统(DCS)等集成解决方案的主要目的之一是在效率、生产、安全性和合规性方面实现可测量的性能改进。

具有讽刺意味的是，在评估自动化的资本投资时，如果只关注成本，运营商可能会在不经意间做出与他们试图实现的目标完全相反的事情，他们的目标是选择在设施的运行寿命范围内提供最大价值的选项。

在考虑自动化解决方案时，有必要将TCO视为用于计算投资回报(ROI)的方程的一部分。请记住，当谈论ROI时，我们看到的是功能定义，而不是会计定义。在我们的方程中，ROI是TCO与来自性能改进的积极影响相结合的函数(参见图1)。

理解TCO和ROI

一般来说，TCO由两部分组成。首先是实际购买和实现解决方案的成本(例如硬件、软件和网络)。这通常被称为总安装成本(TIC)。在如今的环境下，由于资本支出预算捉襟见肘，许多运营商都特别重视TIC。虽然在做决定时当然应该考虑到这一点，但这样做而不考虑生命周期成本或操作影响往往会导致错失机会。

TCO的第二部分是在整个生命周期中管理和维护解决方案的总成本(包括退役成本)，通常在30到40年之间。正是TCO的这一部分经常将一个选项或供应商与另一个区分开来。然而，在许多情况下，在前期工程设计评估中，它比采办成本要次要。

顾名思义，TCO关注实现自动化系统的成本方面，包括业务成本、机会成本、替换或升级。但是它没有考虑到性能改进，因此它不能准确地表示解决方案的真实价值。

为了获得更精确和现实的计算，查看整个ROI方程是至关重要的，它考虑了安装、操作和维护系统的总成本，加上操作影响和性能改进所产生的金钱节省。

TCO的不足在哪里

在选择自动化解决方案时，使用TCO或TIC作为主要决定因素，这与购买股票期权而不考虑它可能产生什么样的货币回报没有太大区别。尽管股票可能很便宜，风险很小，但只按价格买入是一种不太可能使投资组合受益的策略。

虽然运营商认识到，只有在提供合适的回报时，与实施新技术相关的成本才是合理的，但许多公司在评估这种回报需要什么方面做得不够。

例如，即使是最基本的控制优化策略的实现也可能允许对过程进行更精确的控制，从而通过能够更接近生产极限来提高吞吐量(控制优化)。产量的提高还可能来自于更短的批处理周期、更低的等级转换时间、更少的产品重新混合，以及计划停机时间和频率的减少。所有这些改进都可以很容易地转化为货币价值，并通过将它们包括在TCO分析中，引入了ROI的概念。

更难以计算的是自动化系统带来的其他好处，例如减少了计划外停机时间、提高了产品质量、减少了可变性、更有效的维护以及提高了操作可视性。这些也可以在设施的整个生命周期中带来重大的财务收益，但由于与分配货币价值相关的困难，它们经常被忽视。

如果您不利用性能改进，您可能会错过重大机会——特别是当改进是在设施的生命周期中积累起来的。同样，由于设施人员工作更有效，因此可以对操作进行改进，这是TCO未能捕捉到的与自动化解决方案实施相关的另一个显著好处。

仔细设计显示器，考虑到操作员的任务和优先级，允许人员做出更好和更快的决策。事实证明，这是提高作业人员效率和生产一流作业性能的最有效方法，从而减少计划外停机时间，提高生产率，提高安全性。

一流的自动化解决方案还有助于促进工程师、操作人员和维护人员之间的协作。这在换班期间尤其重要，这通常是生产设施一天中风险最大的时间。电子日志是一种非常简单的控制平台功能，它为进入工厂的人员提供有关上一轮班期间发生的事情的关键信息。它还为未来的工作活动提供上下文，从而提高人员使用的效率和解决异常过程条件的速度。

提高安全性和遵从性

消除健康、安全和环境问题是每个工厂经理的首要任务。改进的自动化通常在减少这类事件方面起着关键作用。如果拟议的投资将导致更安全的操作或减少排放，则应包括在理由说明中。

作业者通常没有重视安全性和/或环境合规性的改善，从而低估了自动化解决方案的价值。在持续的碳排放或其他排放等领域，这变得尤其成问题，最终将招致经济处罚。

在计算安全方面的性能改进时，公司应该考虑与不合规相关的成本。在适用的情况下，任何损失都应考虑由诸如泄漏、泄漏或工人受伤等事件造成的。

考虑停机时间的成本

设备停机造成的收入损失会对设备的整体盈利能力产生重大影响。因此，在计算ROI时应该将其包括在内。在估计停机时间时，许多运营商会考虑硬件维护需求，以确定计划停机频率和持续时间。然而，他们没有考虑到的——也可以说是更重要的——是由于计划外关闭所造成的损失。

尽管难以预测，但通常可以通过实施主动策略(如资产运行状况监控)来缓解由设备故障引起的计划外停机。对于许多作业者来说，与实现这种监测功能的仪器相关的成本反映在TCO中，即维护费用。但是考虑到诸如更高的工厂正常运行时间和设备寿命延长等好处，更不用说更短的设备维护停机时间，该仪器被视为真正的意义:可衡量的和大量节省的来源。

通过系统运行状况监视服务，可以在设备关闭和发生计划外停机之前识别间歇性问题和潜在的运行状况警告，该服务提供集成控制系统的持续运行状况扫描。此外，自动运行状况监视消除了手动运行状况检查，从而最大限度地提高了工厂维护资源。

在生物制药设施中，实施系统健康监测服务的好处是显而易见的，该设施面临着提高自动化系统可靠性和生产正常运行时间的挑战，同时降低基础设施支持成本。在安装系统运行状况监视设备后，几乎立即发现了许多潜在的重大系统问题，包括由于主交换机光纤连接不安全导致的通信故障、生产操作期间控制器内存不足以及网络时间同步偏移。通过警报通知，设施人员现在可以在系统中断发生之前采取纠正措施来解决这些问题。

除了支持客户的集中操作外，该服务还提供了经济监控和管理工厂自动化系统的能力，而无需在资本或人力资源方面进行大量前期投资。

改善设施和/或流程的可靠性和性能所带来的节省超过了实现自动化基础设施本身的成本——这意味着严格地根据TCO来评估这种投资将是不利的。

总的来说，在计算停机成本时，运营商应该考虑收入损失，使工艺或设备恢复运行的成本(人工、材料等);与法规遵从性、保险和安全相关的间接成本;最后，过剩产能带来的资本成本。

服务于ROI投资的成本

将TCO应用于过程控制也无法获得与具有自动化和过程控制专业知识的公司合作所产生的许多无形利益。

由于流程基础设施的寿命通常为20到40年，因此不断改进和升级以实现现代化是不可避免的。在升级的情况下，自动化合作伙伴的知识和专业知识将在确保投资价值最大化方面发挥关键作用。

再来回顾一下股票期权的比喻，与正确的过程控制专家合作，可以比作选择一个主动管理投资组合的经纪人。正如经纪人经常观察新的和有价值的选项，以降低风险，并随着市场条件的变化而改善头寸一样，值得信赖的自动化合作伙伴不断调整流程输入并评估新兴技术，以增强资产的整体操作。

以“奔向失败”心态运营的公司最终会花费更多，因为未能维护系统会导致计划外停机，缩短资本投资的寿命。与战略合作伙伴合作，实施积极主动的方法，对于控制现代化项目的时间和成本至关重要，但运营商在实施集成自动化解决方案时很少考虑到这一点。

利用自动化合作伙伴的知识和专业知识，在项目开发阶段的早期以及在设施的整个生命周期中做出战略工程决策，可以产生难以在TCO或TIC中获得的收益。

最近中东一家化工生产基地的升级项目就是做出这些战略决策的一个很好的例子。由于认识到系统过时可能导致生产损失的风险，该站点的运营商决定升级到最新版本的自动化系统。这包括更换多个服务器、操作站、控制器软件，并在三个独立设施用智能交换机替换传统交换机。

除了处理完成升级的非常紧迫的时间之外，该项目还提出了一些困难的劳动力和安全挑战。我们与客户合作，在不影响工厂性能和/或可用性的情况下完成升级——每周7天，每天24小时工作，在计划关闭期间完成项目。

为了确保工厂的安全和生产正常运行时间，升级分两个阶段进行，计划间隔两个月。项目团队的凝聚力被证明是整体成功的关键，因为来自设施的经理、工程师和技术人员与自动化提供商主题专家一起工作，以识别风险，开发突发事件，并在整个升级过程中解决问题。

最后，从一个10个月计划的常规迁移项目，演变成一个10周的冲刺，帮助运营商最大限度地提高安全性，最小化停机时间，并从自动化基础设施中实现最佳性能。

最大化自动化价值

不幸的是，在整个过程控制行业中存在一种趋势，即操作人员过分强调安装、操作和维护工业自动化系统的总成本。因此，设施实施的解决方案不能提供最大价值的情况越来越多。

为了确保选择最优解决方案，公司应该超越TCO，而是考虑与控制系统专家合作实现集成解决方案带来的好处，从而应用ROI。这包括安全方面的任何改进，减少计划外停机时间，增加产量，提高劳动力效率。

考虑到自动化解决方案的总安装成本和项目的生命周期成本，以及从上述改进中获得的自动化所带来的运营影响，将允许选择更适合设施的特定需求和性能目标的选项。这样做最终将导致在当今日益注重成本的环境中更有效地使用资本预算。

肖恩·西姆斯艾默生过程系统和解决方案生命周期服务副总裁。由内容副经理艾米丽·冈瑟编辑，控制工程， CFE传媒，eguenther@cfemedia.com．

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