工业自动化的成本考虑

介绍

自动化已经席卷了工业世界，使制造过程比以往任何时候都更加高效。事实上，到 2025 年，研究人员预测机器人和动画将承担超过52% 的任务！

超越机械化一步，工业自动化利用先进的控制系统和信息技术来加强、加快和改进手动流程和机械。

您的公司是否计划投资或扩展自动化解决方案？虽然这可能是朝着正确方向的巨大飞跃，但首先了解成本影响很重要。尽管这些系统提供了令人印象深刻的投资回报率，但仍然需要考虑初始费用。

今天，我们将深入探讨在您削减采购订单之前要牢记的关键财务点。

什么是工业自动化？

为了跟上步伐并保持相关性，当今的制造商必须以具有竞争力的价格生产高质量、一致的产品。为此，他们将费力、昂贵和耗时的流程换成自动化流程，使用集成技术和服务来改进他们的：

• 产品质量
• 产品可靠性
• 产品生产率

同时，自动化还帮助他们最大限度地降低整体生产和设计成本，节省资金和未来的烦恼。

这些解决方案用逻辑编程命令和强大的机器代替了人力。根据集成度和灵活性分类，不同类型的工业自动化系统包括：

固定自动化

固定自动化系统在以机械化和专用机械为中心的生产环境中盛行。这些系统用于执行固定和重复操作，从而实现高产量。

您可以在以连续流动系统和离散大规模生产为中心的环境中找到它们，例如蒸馏过程和传送带。

可编程自动化

可编程自动化系统使用电子控制来促进可更改的操作顺序和机器配置。

由于重新编程某些顺序和机器操作可能是一个密集的过程，因此这些生产过程不会经常改变。这使得这种类型的系统成为更实惠的类型之一。

您会在工作种类少、产品量中等到高的环境中找到可编程自动化系统。它也适用于大规模生产环境，例如造纸厂。

灵活的自动化

顾名思义，这些自动化系统适合灵活的计算机控制制造系统。人类将高级代码或指令输入计算机，以触发自动的低级更改。

当生产机器收到指令时，它们将在完成计算机指示的过程之前加载和卸载所需的工具。完成后，这些最终产品会自动转移到下一台机器。

这使得灵活的自动化成为执行批量处理、产品种类繁多和中低工作量的商店的理想选择。

综合自动化

集成自动化是制造工厂的完全自动化，通过数字信息处理协调和先进的计算机控制为所有流程提供动力。此环境中出现的一些最常见的系统类型包括：

• 计算机支持的工艺规划、设计和制造
• 灵活的机器系统
• 自动化起重机和输送机
• 自动化物料搬运系统（例如机器人）
• 自动存储/检索系统
• 电脑化生产
• 计算机化调度控制

工业自动化的成本

触手可及的选项如此之多，很难知道哪种类型的工业自动化最适合您的业务。首先要牢记主要的成本考虑因素，这一点很重要。让我们来看看几个。

计算总拥有成本

归根结底，自动化您的生产过程是智能且具有成本效益的。您可以提供更好、更快和更一致的产品，几乎不需要人工参与。

然而，与任何重大投资一样，您可能需要一段时间才能开始看到您投入的资金的回报。为确保解决方案能为您的业务服务，计算预期投资回报非常重要。

这个计算投资回报率的公式是投资的收益（或回报）/（除以）投资成本。首先，让我们确定成本。

找到你的成本

要计算您的成本，首先要计算您正在考虑的每个自动化系统的总拥有成本 (TCO)。

分析公司 Gartner Group于 1987 年首次在 IT 技术行业中使用了 TCO 一词。简而言之，这是一个让企业领导者能够在其安装生命周期内捕获与技术投资相关的所有成本的模型。

虽然您应该考虑传统 IT 基础架构中每台设备的 TCO，但工厂自动化系统需要一种稍微不同的方法。事实上，虽然 TCO 的概念已经存在了数十年，但它在过程自动化领域并没有被广泛使用，可能是因为系统本身非常复杂。

过程应用和相关设备的生命周期从不到 10 年到超过 40 年不等。这种差异在很大程度上影响了成本，因为您将支付维护和保养费用以使系统保持更长时间。与 PC 不同，您不能每隔几年就升级自动化过程设备。

相反，您将拥有这些投资件多年，显示器可以使用 20 年，控制器可以使用近 15 年，I/O 终端面板可以使用大约 20 年，接线组件可以使用近 40 年。由于没有标准的生命周期，这使得 TCO 更难以确定。

特定于自动化的 TCO 注意事项

当您准备好在流程自动化领域计算 TCO 时，请确保您的计算包括：

• 一个长的、可变的生命周期的帐户
• 平台切换成本
• 所需的可靠性
• 进行更改时可能会中断运营
• 培训所有员工以精通新设备的成本

此外，还要考虑预期过程应用程序中存在的任何风险或效率，以及灵活性和可扩展性。所有这些因素都可能影响 TCO。最后，设备还应符合贵公司的战略长期目标！

计算自动化资产的 TCO

计算自动化资产管理的直接和间接成本分为三个阶段。其中包括在以下阶段跟踪您的成本：

• 采购和部署
• 运营和维护
• 报废 (EOL) 管理

虽然蒙特卡罗方法等工具旨在帮助买家进行试验并确定投资的可能结果以降低风险，但在权衡不同的自动化系统时它们并不总是那么有效。这是因为这些系统有几个难以量化或计算的因素，包括：

• 技术生命周期
• 由于平台切换而导致的未来中断
• 可靠性考虑
• 可变系统寿命
• 复杂的组织
• 初始和进修员工培训
• 硬件和软件升级
• 无形资产（例如知识库、知识产权投资、整合）

为了解决这些障碍，工厂经理应采用特定于自动化的 TCO 计划，使这些系统的生命周期与工厂过程资产的生命周期保持一致。当他们这样做时，他们不仅可以更清晰地描绘 TCO，还可以描绘出总拥有价值 (TVO)。

计算此指标需要首先确定新自动化系统获得的总收益 (TBA)，包括：

• 吞吐量
• 生产率
• 总产量

从那里，计算变为 TVO = TBA – TCO。

工厂经理可以采取战略措施并利用行业产品来提高他们的自动化 TVO，同时降低他们的 TCO，包括：

无人值守安装

正常安装要求每个安装程序都坐在控制台上，然后单击安装向导提出的无数问题。另一方面，无人值守安装允许您将自动化扩展到安装过程本身。这意味着您将节省初始安装以及任何未来升级的工程成本。

灵活迁移

升级您的控制设备可能需要大量的时间和金钱投资。这主要是因为标准迁移过程需要通过后续版本进行升级，直到您达到所需的一代。

一些现代自动化技术允许最终用户跳过新版本并更快地迁移到他们想要的设备版本。这使您的预算过程更容易，并使您的团队更快地启动和运行。

虚拟化

如果您要启动多个系统来运行应用程序，那么很快就会增加成本。虚拟化可以通过减少工厂经理所需的硬件数量来帮助减轻这种负担。

它还降低了持续的人工和维护成本，因为您在更少的系统上执行更少的关键任务功能（例如补丁管理）。通过启用平台独立性，虚拟化还有助于更顺畅、更快速地升级。

机器人技术的整合

一旦您计算了在特定制造自动化解决方案的生命周期内将产生的成本，就该确定您将看到什么。

有许多在线计算器旨在帮助您了解当您在项目的整个生命周期中使用机器人与人工劳动时，您的公司将节省多少。

您需要插入计算器的两个主要固定数据点包括：

• 设备总成本
• 采购总量

从那里，计算器会将这些价格与您的工厂目前手动执行相同工作所支付的价格进行比较。当前运营成本的变量将包括：

机器人系统使用

您计划多久使用一次机器人系统？包括每天的轮班次数、每周的天数和每年的周数。

年度人工成本

接下来，您将输入您为每位操作员支付的年度人工成本。确保包括附带福利。

劳动力被移除

输入您希望在安装新自动化平台后每班移除的操作员人数。

留用劳动力

现在，输入您计划在每个班次中保留的现有劳动力的百分比。如果需要，这些工作人员将负责操作系统。

生产力增益

作为百分比，您预计从安装新系统中获得多少生产力？

其他节省

除了节省时间外，工业自动化和控制系统还提供其他经济利益，包括节省的资金：

• 报废/返工
• 材料

如果您手头有这些数字，大多数计算器都包含一个“其他”部分，您可以在其中输入美元金额。

当您进行最终计算时，您可以期望看到的结果包括：

• 您可以期望在您的投资上实现收支平衡的年份
• 您节省的劳动力总金额
• 您为生产力节省的总金额
• 预测维护成本
• 预计运营成本
• 其他节省
• 年现金流
• 累计现金流

牢记这些数字，然后您可以完成 ROI 计算，以确定您将在自动化解决方案上花费的资金与您预期获得的收益相比如何。

在大多数情况下，您会发现虽然工业自动化可能是一项重大的前期投资，但您购买的系统很快就会获得可观的回报。最重要的一步是进行研究并花时间，确保您选择的处理平台符合您的整体业务需求。

以正确的方式投资工业自动化

似乎每一个角落都潜伏着一种新的技术趋势，威胁着我们当前的努力，甚至使我们最具创新性的努力过时。然而，工业自动化并非昙花一现。

这是一个完整的运动，它会一直存在。展望未来，着眼于未来的业务领导者和工厂经理都将对能够推动团队前进并帮助他们保持竞争优势的工具和技术进行战略投资。

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