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整合安全和自动化项目以实现成本节约

发布时间:2016-12-28     来源:控制工程网

摘要:运营部门应与工程部门协同工作,以实现更好的合作和长期降低成本的目标。本文通过案例分析,旨在证明跨部门合作和系统集成所带来的好处。

  几乎每一个大、中大型制造商,都有专门的工程和环境、健康、安全(EH&S)部门。由于这些部门的任务、目标,传统上很少有重叠,因此这些部门各自开展工作而不了解其它部门的工作控制工程网版权所有,并不罕见。工程师们持续与运营部门合作控制工程网版权所有,寻找新的方法来提高生产力和效率。在满足监管部门要求的同时,安全专业人员不断评估、减少和管理风险,同时满足监管要求。所以如果说,这两个部门在一年当中都没有什么交集,并不令人意外。由于更先进的技术,尤其是那些旨在提供更高效工作环境的技术不断冲击着市场,跨职能部门协作对于企业的生存至关重要。
  即使在看似无关的项目上,如果开展合作,也可以为公司节省多少钱,这是很多公司都没有意识到的。工程和EH&S部门合作,可能在涉及机械和设备的项目方面带来巨大的财务影响。机会存在于那些涉及机械和过程工艺的项目,它们往往消耗了公司的大部分资本预算。如果没有跨部门的合作,可能会公司造成不必要的浪费。
  多年来,降低安全风险的主要方法是为设备增加物理防护,以防止员工进入危险区域。随着行业的发展,不断开发出新的风险降低措施,用智能安防设备来替换物理防卫,以便更容易的接近设备 。这些设备,通常连接到独立于机器控制系统的单一功能的安全级逻辑设备,以便建立一个专用的安全系统。在这些安全设备和系统安装的时代控制工程网版权所有,它们确实是可选的方案中性价比较高的。但是,随着安全措施被集成到标准自动化设备中,EH&S和工程部门在企业策略和未来资本项目上的合作,将带来更多财务方面的收益。
  为确定合作所能带来的费用节约,本案例研究审查了大型食品和饮料公司的两个项目的建议书。这两个项目对象是一对具有15年历史的卸垛机控制工程网版权所有,项目建议书彼此间隔六个月。
  第一个项目的目的是升级卸垛机的安全系统。最近发生的严重伤害事故,使公司意识到目前安保措施方面的不足,从而促使该项目的立项。由于项目范围只是升级设备的安全相关部分,因此需要增加一个控制面板来布置新增的安全控制组件。
  第二个项目的范围则是利用新的可编程逻辑控制器(PLC)和先进的操作员站人机界面(HMI)来升级原来(已经过时的)的控制系统和操作员站。表1展示的是初始项目报价中的各分项报价。
  表格1:两个独立项目的实施成本


  表格1:该表列出了独立项目的成本分项。本文所有表格来源:Grantek公司


  成本分析:整合项目
  第一个成本分析工作,是研究将这两个独立项目整合到同一个项目中,可能带来的成本节约。在制定新标书以便反映预期的成本节约时,假定每个项目的范围和工程完全相同。通过保持解决方案相同,就很容易确定保持项目所独立额外增加的成本。表2显示,如果将两个项目整合成一个项目同时施工,将节省超过45,000美元。其中,值得注意的是:
  表2:整合到一个项目后带来的成本节约


  表2:此表显示www.cechina.cn,与表1中的第一列的费用之和相比,项目整合可以节约成本15.2 %。


  通过减少动员时间(项目交流、项目启动会议、收集信息等)和管理时间(调度、财务监控等),能够实现30%的项目管理成本节约。
  通过减少重复的软件编程工作,主要是消除了安全项目与初始PLC通讯中不必要的代码变更,使系统集成成本降低了40% 。
  通过减少原理图修改和开发时间,电气设计节约了35%。安全项目需要修改现有15张图纸中的12张,并新增14张图纸。PLC项目则需要修改所有的15张图纸,新增4张而不是14张新图纸。
  通过减少重复现场验收测试、I/O检查、系统调试,以及差旅等方面的费用,调试和启动成本可以节省25%。
  费用分析:项目重新施工
  当任何与工程相关的项目被合并成一个项目时,利用替代方案有可能节约更多的成本。工程师不再受限于必须将注意力放在服务于“单一目的”的独立解决方案。相反,他们能够重新设计解决方案,以使其更流线化、更简化。例如,如果设备的可编程控制器是升级换代的一部分,就没有必要添加辅助控制面板来支持专用安全控制系统。使用安全PLC可以简化工程和设计工作。将第一个成本分析工作扩展一下,就可以以此为基础制定新建议书反映简化的“重新设计”。
  现场安装花费的项目时间,是最大的节省。新的解决方案,避免了为专用安全控制器单独设置一个简单、明了的专用面板。即使安全可编程控制器本身,要比标准可编程控制器和独立的安全控制器成本更高,但是整体解决方案的实施成本较低。整合后的方案在硬件、电气设计、系统集成和布线、现场人力方面耗费的成本更低。
  运营效益分析
  使用集成安全解决方案,所带来的运营方面的效益包括:减少停机时间和降低暴露在危险中的几率。这些效益,大多数都已经被硬件制造商广泛宣传了。并没有和集成安全方案一起被详细说明的是与修改(对现有项目需求的变更或者以后系统变更)相关的费用。对于与前述项目类似的小项目,这些变化可能不那么明显。
  表3:实施大型安全或控制项目时,整合项目会带来更多的成本节约


  表3:整合项目重新进行工程设计,可以额外节省11,800美元,相比于独立的两个项目,总工程成本合计节约57,929美元。


  当公司正在实施大型安全或控制项目时,这些成本可以累加起来。表3列出的是在更大项目上,利用集成安全解决方案,与变更请求相关的预期成本节约。这个评估项目,包括84台包装机以及51个项目变更,从简单的编程调整功能到彻底的功能变更。由于变更数量较多,使其可以比肩典型的大规模、多工厂项目。利用集成的安全项目,大多数变更需求都能够通过软件编程实现,而不需要做物理硬件的变更。平均下来,每个变更的成本大约降低3,500美元。
  随着时间的推移,自动化和安全之间的界限变得越来越模糊,不要错过了通过集成实现成本节约的机会。(作者:Jeff Winter)


标签:PLC,安全系统,过程工艺,机械,人机界面,

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