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系统集成的真实成本:考虑生命周期的成本和收益

作者:David McCarthy2014.05.27阅读 17611

        在安装新的生产线或者引入新的流程时,很多人将系统集成视为项目的最后一项工作。其成本只被简单地看作是系统的采购成本,并认为它不过是和其它部分一样的一件普通商品。买方需要关注系统集成的真实成本,它要比其它设备复杂的多。还需要了解如何认识并且测量这些成本,这样才能在长期保持预算平衡。
        影响成本的因素
        系统集成项目最明显的成本包括物料成本、软件许可、安装、差旅以及各种技术工人的费用。有很多因素会显著影响任何生产线或者流程的相关成本。
        一些系统对流程设备或者生产线控制得非常严格,而另外一些则有很多变通。有些系统非常规范,仅仅允许一些预先设置的操作,而其他系统则提供更大的灵活性。有些系统有很大的冗余,而另外一些则会出现多点失效。系统可以非常直观易于操作,也可以非常复杂需要大量培训。有些系统非常安全,对人的风险极小,拥有高度的产品完善度以及流程设备的防护层,而另外一些如果操作不当就会带来巨大风险。
        有些属性,比如安全性、产品完善度和设备保护,是普遍需要的。而另外一些,像灵活性或者操作简易性,则要视预算情况、客户偏好、流程以及商业要求而定。所有这些www.cechina.cn,都会影响初始成本,也会影响系统长期的真实成本。首先确定出这些因素非常重要。


系统集成的真实成本要比购买系统元件复杂得多。要了解如何认识并测量这些成本,才能保证长期的预算平衡。

        举个例子CONTROL ENGINEERING China版权所有,一般来说你越希望严格控制一个流程,你就需要越多的测量。而测量越多,相应地在仪表传感器、I/O模块、电气工程、编程、安装以及维护上花费的成本也就越多。在因为流程变异导致的成本浪费以及将流程控制在某一个界限之内的花费之间,总是存在一个平衡点。原材料以及最终产品的价值越高,一般也就需要越严格的控制。事先关注这个平衡点,也就能从长期获得更大的收益。对于一个流程或者生产线,是控制不足还是控制过紧,完全取决于财务的条件。
        不同的因素既会影响初始成本,也会影响长期的持有成本。
        生命周期成本:从长远考虑
        绝大多数系统都要运行很多年,因此考虑长期的运营要求非常重要。需要考虑的一个因素就是运行的灵活性。只需要数量较少的预定运行的系统设计和安装相对比较简单,而设计、测试、安装具有大量灵活应用的系统,则要复杂并且昂贵得多。
        很多制造商产品SKU(库存单元)的数量都在增加,需要提升控制的敏捷性。
        对于这类制造运营来说,应该投资于可以长期满足上述要求的系统。让操作人员的手实现上述的灵活性,一般来说价格会比针对技术人员重新设计系统便宜得多。
        对于很多工厂来说,停机就意味着灾难。很多时候一个小时的停机所带来的损失足以超过系统整个的前期投入。因此,非常重要的工作就是减少生产线、设施或者相关供应链停顿引发的真实成本。冗余可以设计到所有系统的各个层级上,比如服务器、控制器、工作站等等。这样做会增加初始成本,但是如果企业无法容忍停机的话,也是非常聪明的选择。
        失误率与人机工程
        另外一项需要考虑的就是在运行和维护过程中员工的失误率。和很多今天市场上的智能设备一样,简单直观的控制系统操作一般也隐藏着设计人员无尽的智慧。市场上有很多操作员界面和可视化产品,配置的方式更是数不清。如果你的员工失误率比较高,流程比较复杂,那么从经济的角度就要多花点钱投资在更加可视化的终端设备和配置上,让员工培训更加容易。
        不要忘了在人员工作的时候决定人与系统如何互动的人机工程。需要考虑操作员工作站的数量和位置。系统工作站需要尽量贴近工作所在地,并保证一定数量,这样才不会出现多名操作员拥挤在一个工作站的情况。在基础设施更多的投资可以在整个系统生命周期里节约劳动力成本。
        安全,不留遗憾
        系统的安全运营是设计的第一要务。系统首先需要能够保护人,还需要考虑产品的完善度以及过程设备的保护。这些领域的任何损失风险都会超过系统的整体初始成本。
        对于人员的首要风险来自于那些半自动化、人工操作与自动化设备混合的区域。需要将传感器和编程合理搭配,才能避免不安全操作,并在感应到不安全情况的时候停止运行。保护产品和设备也应该采用这种方法。必须要对许可情况进行编辑,才能保证安全安装,多个目的的运行必须要互锁,还需要对关键故障编程,以确保所有不安全操作可以立即停止。


Control Engineering最近做的一份调查显示了系统集成商应该在项目生命周期的早期就加入。

        作为设计过程的一部分CONTROL ENGINEERING China版权所有,工程描述应该给出所有元件的细节,其价值是不可估量的。功能描述文件应该由所有相关方面共同生成,这样才能保证所有的因素都考虑在内。在安装任何系统之前,你都需要进行回归测试,保证所有的操作合理。这一切肯定都要花钱,但是和这些方面的潜在损失比实在是微不足道。
        关于安全的最后一句:在工作站,很容易就能够配置所有通道的测量值。当然,这可能会出现混淆,因为它会产生“噪音”,难以将真正的问题和简单的流程状态分开。人员对于警报条件的反应,是安全运营的必要元素。只有能够采取行动的报警配置,才能更好地管理安全运营,降低相关损失的风险。
        预防性和预测性分析
        系统集成真实成本最后一个考虑的因素,是节约的潜力。设计精妙的系统可以在系统的整个生命周期当中实现运营和维护的节约。使用历史产品数据和制造分析,可以对流程系统或者生产线的行为进行透彻的分析。这些强大的工具能够在系统生命周期中提供很好的投资回报。
        如果流程中有一些意外发生,带有完整记录功能的系统对于诊断故障具有不可估量的价值。它包括记录所有各个时刻的设备启动、操作员行为以及传感器测量结果。信息存储成本的大幅下降,使得一些解决方案的费用要比几年前低了很多。如果和产品召回相比控制工程网版权所有,这些额外可视化工作带来的成本几乎是可以忽略不计的。
        测量和预测设备启动循环次数或者运行次数,对于相关设备预防性维护是一个巨大的帮助。根据使用状况对设备进行维护,一般情况要比在设备失效后才进行维护的成本要低一些,但是有时候也会出现把资金和时间浪费到提前维护上面。记录和分析实际的运行和循环次数,可以让预防性维护的效果和效率达到最优。
        最终,长期监控运营的能力可以输出数据,进而转化成可以行动的信息,帮助提升流程设备或者生产线的运行效率。这些分析包括运行设备效能(OEE)分析、停机时间分析、统计过程分析(SPC)和线性回归绩效分析等等。这些研究可以激发流程系统的潜能,而不需要投资新的设备。
        集成计划
        控制系统设计和实施的成本和分析,应该是集成到所有项目计划中的一部分www.cechina.cn,而不是终点。其长期的成本和收益要比表现上看起来的复杂得多。
        合理地设计考虑的不仅仅是项目即时的情况,还要包括长期的预期行为和系统价值。根据这里列出的指南,让你的系统在制造运营中实现最大的价值,并保持长期的成本平衡。
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