是时候重新投资自动化了

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边栏:向我展示在Cream of Wheat生产线上精明升级的好处。资本支出项目中的六个生命周期阶段

你如何激励同事、团队成员、管理层、客户、顾客和其他人投资于有用的自动化和控制?你如何找到时间来分解现有的流程，发现它们包含的看似微小的改进和机会，并在竞争对手之前重新设计你的系统?

在美国、欧洲和世界范围内，遗留系统、庞大的已安装产品基础和旧设备构成了绝大多数控制和自动化系统。用户已经取得了成功，并且不愿意改变，这是可以理解的。利润和工作依赖于保持生产流程的运行，而许多用户太忙了，无法实施广泛的变革。

“每个用户都超负荷工作，人手不足。这是一个真正的问题，因为人们没有时间去考虑潜在的改进和效率。他们过去有时间为未来做准备。Entrelec Inc.执行副总裁兼总经理莱纳特(Francis Leynaert)说，现在他们只是在灭火。“然而，当用户只解决问题时，他们通常会继续使用现有的技术，这意味着他们永远不会达到下一个技术水平。”

每个人都承认，旧设备效率低得多，更难维护和维修，劳动密集，灵活性差，产生的生产数据也不太有用。不幸的是，这些事实以及运营商和工程师对新设备的要求往往不足以刺激管理层的投资。制造商对外部客户的需求和竞争对手的行动做出回应，远远超过供应商和同事的建议。

“我们整天都在与‘没坏就别修’的态度作斗争，但我们发现，在过去三四年里，我们开始出现转机。例如，以前只有领先的技术人员使用现场总线，但许多人看到竞争对手使用新技术，所以他们也想这样做，”InterlinkBT(普利茅斯，明尼苏达州)总裁Murray Death说。通用汽车和安海斯-布希已经公开表示，他们将使用更多基于总线的技术，这意味着与Fisher-Rosemount和其他公司合作的集成商将不必拉那么多电线和弯曲那么多管道，但他们仍将提高诊断水平。

近一半的受访者根据生命周期成本证明自动化投资是合理的;32%根据初始安装成本进行论证;开放模块化架构控制(OMAC)用户组的“OMAC 2000运动控制包装调查”表示，这两种情况都不会在两年内改变。欲了解更多信息，请访问www.arcweb.com/omac。

协调历史

目前很难获得投资承诺和安全控制和自动化项目批准的一个原因可以追溯到过去几十年处理类似项目的方式。马萨诸塞州福克斯伯勒公司(Foxboro Co.)战略计划副总裁彼得•马丁(Peter Martin)说，过去20年里，用户和供应商将大型项目视为相对孤立的被动事件，而不是持续业务改进计划的一部分。

“我们都被骗去专注于单个的大型项目，这些项目是由完成后就消失的团队完成的。马丁说，由于这种自动化方法，大多数项目仍然是在一个项目、征求建议书(RFP)的基础上完成的。客户仍然会组建可能多年没有做过一个项目的团队;根据旧系统的功能和能力定义他们需要什么;也不要调查他们可能会使用的新技术。

与此同时，供应商被要求以尽可能低的成本完成项目，因此他们不得不从项目中剔除一切。这意味着用户最终使用的新自动化系统并不比旧系统多做什么。若干年后，这个有缺陷的过程又开始了。”

Martin补充说，RFP流程还基于过时的成本会计方法，这种方法通常着眼于整个设施，无法为管理人员、工程师和操作人员提供做出更好决策所需的具体、高分辨率、以流程为中心的数据。他说:“大多数成本会计和ERP系统被设计成事后财务报告系统，而不是决策支持系统。”“这意味着管理人员和操作人员通常没有获得获得许多潜在利益所需的信息。”

马丁说，为了帮助打破这种循环，Foxboro首先会询问用户，他们的自动化系统是否真的在帮助他们管理业务。然后，Foxboro使用定制的、实时的、基于作业的成本会计，收集工厂数据，并向运营商和管理者展示他们行动的经济影响，例如可持续的投资回报率。

马丁还说，工厂员工的工作一般都做得不错，但他们通常不会做出大的改变，除非他们能证明这样做有助于提高公司的利润。“现在，我们还有绩效仪表板，它定义了基于作业的会计模块所衡量的内容，并显示了设定值的变化如何增加或减少了作业的整体经济价值。”

提高解决问题的能力

在过去的一年半里，Fisher-Rosemount公司(F-R, Austin, Tex.)的主要客户总监Steve Loranger已经帮助Solutia公司(St. Louis, Mo.)进行了22项研究，以帮助他们决定如何从其庞大的F-R Provox安装基地迁移和升级。他花了几天时间与生产、中层管理和公司员工一起工作，并组建了一个跨职能团队，与人员进行面谈，收集每个站点特定需求的数据，然后起草一份计划，提交给高层管理人员。包括成本分析和假设测试在内的选择范围从什么都不做到升级到更换整个系统，再到三者的结合。

洛兰格先生报告说，22项研究中有21项发现了以前未被证实的益处。大多数人还克服了最低要求的12%的回报率——也被称为净现值——支付他们自己的融资成本，以及维持他们的网站相对盈利能力所需的10-15%以上的回报率——也被称为内部回报率(见公式)。

洛兰格说，每个人都沉浸在网站的日常运营中，往往看不到公司业务目标的大局。“我们试图为他们提供一个不偏不倚的视角，帮助他们做些什么，包括两到三条改进申请的建议。”

软件，新的硬件解决方案

另一种摆脱“没坏就别修”的方法是，在可能的情况下，从硬件转向软件，或者使用其他更新、技术更先进的组件。而不是用同样不灵活的部件替换损坏的部件，转换为软件功能通常成本更低，提供更好的数据，并为未来的扩展和升级提供额外的灵活性。这些和其他优势可以量化，并用于确保拟议的改造获得批准。

“人们往往低估了在工程设计和使用新产品方面的节省。倍福自动化(Beckhoff Automation)总裁霍普(Gerd Hoppe)说，他们害怕新的解决方案。例如，当你只想修理一个零件时，一个新的PLC开关可能看起来非常昂贵。然而，你可能会忘记，旧的PLC很快就需要一张无法使用的新卡，而新的PLC只比你买的备件贵一点。

美国国家仪器公司(NI, Austin, Tex)控制和连接产品组经理Chandran Nair说，新的硬件也增加了灵活性。例如，NI的PXI平台使用现成的基于pci的芯片和组件，这些芯片和组件是模块化的，无需重新设计或重建整个控制系统即可轻松更换。他说:“这进一步降低了劳动力成本，因为工程师不再需要从意大利面条式的代码中筛选。”

同样，越来越多地使用瘦客户机和终端服务策略不仅允许用户在普通PC服务器上共享计算能力，而且还增强了安全性，简化了配置，并使升级更加经济实惠。

虽然软件和基于个人电脑的控制有很多优势，但霍普说，这个环境仍然可能像任何旧的硬件领域一样混乱，各种供应商给最终用户留下了更多的集成难题。

用户可能有一个PC供应商，第二个提供软逻辑，第三个提供接口卡，另外三个提供I/O模块、运动卡和可视化设备。这就把所有的集成工作都留给了终端用户，许多人会问:“我为什么要这样做?”" "霍普先生说。

为了减少供应商之间的冲突和相互指责，霍普建议用户寻找能够提供综合解决方案的供应商，但不会将他们锁定在可能无法满足其长期需求的产品线中。同样，真正支持的供应商可以帮助项目提案获得批准和安装。

认识到这一点，许多供应商已经放弃了短期的、以产品为中心的销售，转向长期的、以解决方案为中心的合作伙伴关系。

生命周期，预防性维护

霍尼韦尔工业控制公司(位于亚利桑那州凤凰城)就是这样一个合作伙伴。生命周期管理(LCM)计划，它为用户提供迁移、部件和其他服务，在三年、五年或十年的时间里每月支付固定费用。

霍尼韦尔集成电路支持服务产品经理蒙特•卡德尔(Monte Cadle)说，这有助于减少与资本支出相关的巨额成本飙升。我们可以将迁移和改进与已经计划好的工厂关闭联系起来。我们甚至可以建立预测，所以我们将有库存在我们的货架上，将准备及时升级。这为我们大家都省了钱。

对许多网站来说，这可能是一个重大的文化变革，但当企业要求降低成本时，它们就会欣然接受。例如，每月支付5万美元比等待危机要好得多;寻求投标;而且还得花200万美元升级。”

尽管有这些优势，但OMAC用户组最近的研究发现，只有不到一半的包装运动控制用户基于生命周期数据来证明项目的合理性。

卡德尔还说，许多工厂管理人员都意识到，很多迁移工作都是预先完成的，之后他们可以逐步支付费用，通常是更换几个电路板或控制系统的一部分，而不是拆除整个系统。

霍尼韦尔集成电路的LCM计划还解决了其成员面临的过时、竞争力、现金流和风险降低问题。此外，根据其长达一年的可管理性计划，霍尼韦尔集成电路进一步分担风险并保证参与者的回报。霍尼韦尔集成电路公司最近与雪佛龙公司签署了一份为期10年的可管理性协议，将霍尼韦尔集成电路公司的薪酬与雪佛龙公司的现场目标挂钩。

Foxboro已有两年历史的保证回报计划也会评估现有的申请，发现潜在的改进，并将其费用与具体的财务回报挂钩。

由于潜在的自动化变化可能看起来仍然遥不可及或不可能，因此记住今天的旧技术曾经与过去完全不同，可能会有所帮助。最古老的硬连线网络或气动系统曾经是革命性的技术——倡导者们为之艰苦奋斗——因为它们威胁到现有的方法。

这个测试显然不会随着时间的推移而改变。真正的创新的负担是，它必须慢慢地削弱传统，反复证明自己的优越性，并逐渐获得足够的动力来取代先前的技术。

告诉我好处

根据美国国家仪器公司(NI, Austin, Tex)控制和连接产品集团经理Chandran Nair的说法，确保控制和自动化投资的最重要的部分是展示具体的好处，以及它如何推进整个组织的战略业务目标。为了获得最佳的接受机会，项目建议书应该包括具体的信息、估计，甚至保证:

节约成本;

易于安装、配置和维护;

更少的停机时间;

降低人工成本;

提高生产数据的数量、质量和可及性;

更快的上市时间;

减少短期和长期的资本支出;

未来的灵活性和可扩展性;和

能够适应并在良好定义的生命周期和/或预防性维护框架内发挥作用。

“我们试图了解客户的需求和商业模式，这样我们就可以提出一个对他们有价值的计划。奈尔说，在许多制造业环境中，创新是一种负担不起的奢侈品，因此向用户展示其他人在同样情况下取得成功的具体案例是有帮助的。

“我们最近与一家生产dvd和电视的电子产品制造商合作。该公司使用传统的自动化测试和较新的视觉检测系统，但不知道如何将它们集成在一起，这样它们就可以相互传递结果。

NI的带有视觉卡的PXI测试系统实现了这种通信，同时增加了测试单元，并且在更小的空间内完成了测试，从而可以安装另一条生产线。中层管理人员一开始有点不情愿，但下层人员非常高兴。他说，最后，做这个项目的决定变得毫不费力。

小麦奶油系列的精明升级

纳贝斯克奶油小麦公司(Minneapolis, minnesota)的管理人员知道，他们需要翻新或更换已有15年历史的即食热谷物生产线，面对日益过时的部件和故障导致的停机时间越来越长。虽然他们重视旧线路以前的速度和耐用性，但管理人员最近选择改造和升级线路的控制器、操作员界面、人机界面(hmi)和软件。为了降低成本，他们尽可能多地保留了现有的硬件。

新系统需要提高速度、诊断、通信和互联性，包括最终的全厂网络。它还需要生成趋势、生产和预测性维护数据的能力。

以前的控制是由独立的plc执行的，它管理单独的线路。Cream of Wheat的工厂工程师戴夫•彼得森(Dave Peterson)说:“以前，当我们必须对不同楼层同时出现的两条线路进行故障排除时，我们必须跑到楼下，查看梯子逻辑，帮助诊断问题，然后再跑上来。”现在，所有的plc都连接在一起，可以从一个控制终端看到。

经理们最终选择了罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation，密尔沃基，威斯康星州)。Allen-Bradley ControlLogix控制器，A-B PanelView触摸屏，RSView32软件，A-B Bulletin 1394数字交流伺服控制器，和RAC 6180平板电脑。新设备由当地系统集成商Cybertrol Engineering (Plymouth, minnesota)在工厂一个月的停工期间安装，该公司设计和设计了控制系统、人机界面、PLC、运动控制软件、控制面板组件和布线。

经理们报告说，controllogix为他们的生产线提供了所需的速度和位置控制;提供更准确的计时;并改进了数据收集，从而提高了吞吐量。它还可以防止旧系统发生的碰撞和泄漏。

彼得森说，人机界面屏幕保留了我们之前控制系统的功能和语言，同时增加了更多的功能。这保留了旧系统的外观和感觉，并将培训需求和成本降至最低。

资本支出项目的六个生命周期阶段

根据开放模块化体系结构控制(OMAC)用户组开放体系结构业务证明工作组的“开放体系结构控制的业务证明，白皮书1.0版”，在大多数基于制造业的资本支出项目中，至少有六个固有的生命周期阶段。这六个阶段可以帮助项目组织者在确定潜在成本和收益时超越传统方法进行思考。这六个阶段是:

论证-概念发展和初步项目规划;审查战略业务方向和定义升级，以满足特定业务需求;评估一次性和经常性成本，然后是收益。

机器或系统详细设计的设计开发时间和成本;如果在论证阶段进行了充分的计划和工作，则可以将其最小化。

机器购置、建造、安装的时间和成本，建造和安装资本设备，如控制系统、支持设备、测试和评估、网络和直接数控[DNC]能力，以及培训。

产品生产、运营——包括日常耗材、人工、电力、更多培训、数据收集、计划和调度等成本。

维修-支助人员的费用;维修和故障排除培训;停机时间;备件;软件维护和组态控制;并进行预防性和优化维护。

重新配置、改进/拆卸、淘汰包括回收或回收的成本;填海或处置;转换过程中的加班或外包;改造、重建或购买新设备。

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