29590 ban_at_semiconductor_540x150

Tối đa hóa vòng đời của tự động hóa quá trình

Email In PDF.

Tự động hóa quá trình là yếu tố vô cùng quan trọng đối với việc vận hành bất cứ quy trình sản xuất phức tạp nào, nó cho phép nâng cao năng suất, chất lượng và quản lý chi phí.

image001

Nhà đầu tư hiểu rằng gần như mọi hệ thống đều có khả tăng cao năng suất và hiệu quả, tự động hóa quá trình chính là công cụ giúp họ đạt đến định mức lý tưởng này.

Giống như đối với tất cả các công nghệ khác, chỉ ngay sau khi hệ thống điều khiển quá trình được cài đặt, nó bắt đầu dần trở lên lỗi thời. Hầu hết các nhà đầu tư nhận ra rằng những hệ thống này có thể được lợi từ cách tiếp cận tối ưu hóa vòng đời liên tiếp, nhưng chỉ số ít trong đó đầu tư suy nghĩ và hành động cần thiết để biến nó thành hiện thực. Tại sao họ lại bỏ qua cơ hội tiềm năng này? Một số không muốn đầu tư cho đến khi họ thấy được hiệu quả rõ ràng; số còn lại chần chừ vì họ sợ thay đổi có thể kéo theo rắc rối. Trong vài trường hợp, điều này có thể hiểu được bởi vì không phải hầu hết các chương trình nâng cấp vận hành trơn tru như các nhà cung cấp đã hứa. Một số người tin rằng tất cả công nghệ đều đi theo 1 mô típ là cài đặt mới, xảy ra sự cố, sửa chữa, nâng cấp, xuống cấp rồi đến cuối cùng là cần phải thay thế. Tuy nhiên, đây không nhất thiết là vòng đời điển hình của tự động hóa quá trình. Nếu được quản lý đúng cách, với sự giúp đỡ của các chuyên gia bên thứ 3, hệ thống điều khiển quá trình có thể cho hiệu suất hoạt động tăng dần trong suốt vòng đời của nó. Thay vì bị xuống cấp theo thời gian, nó có thể được bảo trì làm cho tăng tuổi thọ và công suất.

Bài viết này tập trung khám phá các điểm chủ chốt sau đây:

  • Kéo dài vòng đời hệ thống
  • Giảm chi phí hệ thống
  • Đem lại giá trị gia tăng từ hệ thống

Kéo dài vòng đời hệ thống

Nhằm kéo dài vòng đời hệ thống, người vận hành quá trình phải bắt đầu với sự hiểu biết toàn diện về hệ thống ở cấp độ từng thành phần. Điều này đòi hỏi quá trình kiểm tra và lên kế hoạch, thường được thực hiện bởi các nhà cung cấp tự động hóa.

Kiểm tra xác định từng tài sản - các thành phần chính trong hệ thống, tuổi và trạng của chúng, đem so sánh với dữ liệu thu được trước đây về những lần xảy ra sự cố  điển hình nhằm chỉ ra vị trí của các thành phần này trong vòng đời dự kiến của hệ thống. Dựa trên kết quả của những phân tích này, các nhà đầu tư quá trình  được tư vấn để xác định kỳ vọng hay mục tiêu của họ đối với hệ thống.

  • Kì vọng về hiệu suất và độ ổn định là gì?
  • Các khó khăn về mặt ngân sách?
  • Những vấn đề thị trường hoặc cạnh tranh nào cần được xem xét?
  • Có hay không một tuổi thọ mong muốn cho hệ thống?

“Với thông tin đó, có thể tạo ra kế hoạch hoặc thiết lập các khuyến nghị ưu tiên để tối ưu hóa vòng đời hệ thống”, ông Kent Morrisey, quản lý đổi mới Dịch vụ tự động hóa quá trình của ABB giải thích. "Cốt lõi của kế hoạch đó và đóng góp lớn cho vòng đời hệ thống là một chương trình bảo trì dài hạn".

Bảo trì dự phòng

Tuổi thọ thật của thiết bị thường vượt quá tuổi thọ dự kiến ​​của nó. Tuy nhiên, nếu không có kế hoạch nâng cấp thường xuyên, sửa chữa hoặc thay thế, gần như tất cả các thành phần hệ thống cuối cùng cũng sẽ hỏng hóc. Trong một số trường hợp, ngay cả một sự cố thành phần nhỏ có thể tạo ra một tác động lan tỏa nghiêm trọng và vấn đề bảo trì có thể dẫn đến giảm tuổi thọ hệ thống.

"Đội ngũ nhân viên bảo trì giàu kinh nghiệm có thể ước lượng vòng đời của các bộ phận cơ khí phổ biến như động cơ, van và các thiết bị truyền động", Jim Crowl, Phó giám đốc phòng Phụ tùng, sửa chữa, đào tạo và dịch vụ hỗ trợ của tự động hóa quá trình ABB cho biết. "Việc đánh giá tình trạng hoạt động và tuổi thọ của các thành phần hệ thống điều khiển quá trình có thể rắc rối hơn. Do đó, giải pháp phổ biến là cứ giữ cho nó chạy cho đến khi hỏng."

Đó dường như là phương pháp tối ưu để nhận được thời gian phục vụ dài nhất từ các thành phần của hệ thống. Trên thực tế, với sự chú ý và bảo trì thường xuyên, hệ thống có thể tiếp tục hoạt động lâu hơn và cung cấp hiệu quả thậm chí lớn hơn đầu tư. Tuy nhiên cách làm này gây ra gián đoạn sản xuất và dừng hoạt động không mong muốn.

Sự hiểu biết và các công cụ cần thiết để theo dõi, quản lý vòng đời của hệ thống tự động hóa thường nằm ngoài lĩnh vực chuyên môn của nhà đầu tư. Thay vào đó, họ thường nhờ đến sự giúp đỡ từ các nhà cung cấp hệ thống hoặc một tổ chức dịch vụ thứ ba nhằm tối ưu hóa những hệ thống tự động này.

Lập kế hoạch cho vòng đời hệ thống

"Nhà sản xuất thiết bị gốc và các nhà cung cấp dịch vụ bên ngoài thường xuyên khuyến khích hỗ trợ thiết bị sản xuất từ khi bắt đầu sử dụng đến khi hỏng" Crowl giải thích. " Việc hỗ trợ bắt đầu từ khi thiết bị được cài đặt và mở rộng cho đến khi nó bị coi là lỗi thời và bị bỏ đi. Đối với quá trình tự động hóa, mô hình này thường không phù hợp bởi vì không có điểm nào là thời điểm chết cả. Thay vào đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể tạo ra một chương trình hỗ trợ đổi mới, nâng cấp liên tục cho hệ thống".

Với cách tiếp cận mới mẻ, họ bắt đầu bằng việc kiểm tra, phân tích, đánh giá tình trạng hiện tại và dự đoán vòng đời của từng thành phần trong hệ thống.

"Các nhà cung cấp dịch vụ tư vấn đầu tư quy trình dựa trên mục tiêu hệ thống hoặc theo mong muốn của họ", John Murray, Giám đốc Phát triển kinh doanh toàn cầu – Evolution cho biết. "Một nhà đầu tư lựa chọn thay thế hệ thống thường xuyên, do đó họ luôn có các hệ thống mới nhất. Những người khác làm tất cả mọi thứ có thể để tránh thay thế hệ thống bằng cách liên tục nâng cấp và sửa chữa. Ưu tiên của họ là thông tin đầu vào quan trọng để kiểm tra".

Với những thông tin dựa trên cơ sở thiết bị được lắp đặt và thông tin được Nhà đầu tư quy trình cung cấp, các chuyên gia bên ngoài có thể tạo ra một kế hoạch chi tiết để quản lý hệ thống trong suốt vòng đời của nó. Dựa trên kế hoạch bảo trì này, một lịch trình chi tiết các hoạt động có thể bao gồm:

  • Kiểm tra và chạy thử theo đề xuất
  • Kiểm tra môi trường
  • Thay thế bộ lọc thường xuyên
  • Thay thế các thành phần theo lịch trình

Ông Murray nói. "Thông qua nâng cấp và bảo trì thường xuyên, hệ thống có thể “tiến hóa” theo thời gian và không bao giờ cần nâng cấp hoặc thay thế toàn diện. Quan trọng là họ sẽ có một cách tiếp cận hiệu quả về kinh tế, rủi ro thấp để duy trì hệ thống đáng tin cậy để hỗ trợ các nhu cầu sản xuất".

Giảm chi phí hệ thống

Nhà đầu tư quy trình có thể chờ đợi các nhà cung cấp tự động hóa sẽ hỗ trợ họ dưới các hình thức bảo trì, dịch vụ quản lý và phần mềm để hướng dẫn xử lý sự cố, duy trì và cải tiến sản phẩm. Ngoài ra, họ cũng có thể nhờ đến các dịch vụ có thu phí từ các tổ chức hỗ trợ khác.

Theo ông Joerg Niemann, Trưởng nhóm – Người quản lý bộ phận vòng đời điều khiển: "Nhà đầu tư quy trình có thể dựa vào các nguồn này để hướng dẫn họ phát triển một kế hoạch dài hạn và chiến lược bảo trì thích hợp ", "Tất nhiên, tương lai là không được đảm bảo. Bạn càng cố gắng lên kế hoạch thì càng có nhiều điều không chắc chắn. Kinh nghiệm cho thấy rằng có thể nhìn trước 4-6 năm, khi xem xét vòng đời của một hệ thống điều khiển quá trình, đảm bảo tiết kiệm chi phí lớn nhất có thể trong khoảng thời gian đó".

Nâng cấp

Khi lập kế hoạch nâng cấp hoặc thay thế hệ thống lớn, nhà đầu tư hệ thống thường dựa trên phương pháp tiếp cận cùng lúc và có cơ sở dự án. Cách tiếp cận này đòi hỏi phải có một nhóm ad hoc. Các thành viên bị kéo khỏi công việc thường nhật của họ để làm các công tác đặt nền móng, khảo sát, điều tra các nhà cung cấp và công nghệ khác nhau và điều hành thực hiện.

Các công ty đi theo phương pháp quản lý tự động hóa quá trình lâu dài có thể tránh được tất cả các chi phí quản lý dự án liên quan. Thay vào đó, họ dựa vào kế hoạch nâng cấp, cải thiện lâu dài. Đây là cách tiếp cận kiểu bậc thang, với việc nâng cấp rời rạc từng thành phần hay khu vực trong hệ thống theo yêu cầu trong quá trình bảo trì thông thường, cho phép tiếp cận công nghệ mới nhất theo con đường liền mạch, chi phí thấp hoặc một hệ thống có hiệu suất cao hơn mà không gặp phải rủi ro liên quan sự cố không lường trước.

Quản lý từng phần

Phương pháp tiếp cận liên tục gồm chương trình quản lý phụ tùng thay thế một cách hiệu quả, giảm đáng kể chi phí ". Theo ông Crowl, "Bằng cách xác định bộ phận có nhiều khả năng gặp sự cố và khi nào có thể gặp sự cố, Nhà đầu tư quy trình có thể kiểm soát các phụ tùng thay thế một cách chính xác. Các chi phí này có thể được dự đoán và dự toán một cách dễ dàng, giúp giảm chi tiêu".

Một chương trình tinh vi hơn cũng giảm thiểu chi phí thay thế. Ví dụ, nó sẽ gợi ý cho bạn nên thay thế một bảng mạch hoặc quạt bên trong máy chủ. Các chương trình giản đơn hơn chỉ đưa ra các nâng cấp lớn như thay thế toàn bộ máy chủ. Kết quả là như nhau trong việc ngăn ngừa sự cố bất ngờ.

"Thay thế các bộ phận theo lịch trình tiếp tục giảm chi phí phụ tùng bởi vì khi nâng cấp trang thiết bị theo thời gian, các thiết bị thay thế nhưng vẫn còn chức năng có thể được thay cho các bộ phận cũ hơn cho đến khi chúng cũng được nâng cấp," Morissey nói "Điều này đảm bảo tận dụng giá trị tối đa của từng phần."

image002Trong khi không phải lúc nào cũng được coi là "bộ phận", việc thay thế, nâng cấp hay vá lỗi các phần mềm rất đáng để quan tâm, tốt nhất nên được quản lý thông qua một quá trình quản lý bộ phận chính thức. Điều quan trọng là cần xác định rõ những nâng cấp và vá lỗi nào sẽ cải thiện hiệu suất và tính an toàn; và thay đổi nào có thể gây ra sự không tương thích hoặc sự cố trong vận hành hệ thống.

Niemann cũng cho biết: "Kinh nghiệm cho thấy rằng các tổ chức áp dụng cách tiếp cận vòng đời cho hệ thống tự động hóa giảm 10-30% chi phí bảo trì hệ thống,"

Đem lại giá trị gia tăng từ hệ thống

Trong những năm 1980, khi hệ thống điều khiển phân tán đầu tiên được đưa vào sử dụng, người sử dụng chỉ đơn giản kết nối I / O với các quy trình và bộ điều khiển. Hệ thống chạy các quá trình và cho ra kết quả được kỳ vọng trên phương diện sự lặp đi lặp lại và cho năng suất cao.

“Những người thiết kế hệ thống sớm đã triển khai những cải tiến lớn”, Murray nói. "Họ thêm màn hình vào để cung cấp thông tin phản hồi và kiểm soát cho các nhà điều hành quá trình. Công cụ được tạo ra để các kỹ sư thiết lập cấu hình cả hệ thống và bộ điều khiển logic để sửa đổi quá trình. Các bước này giúp nhà đầu tư quy trình thu được giá trị gia tăng từ hệ thống thông qua việc tăng năng suất và nâng cao chức năng".

Ngày nay, các nhà quản lý có cơ hội để tăng giá trị cao hơn nữa từ tự động hóa quá trình bằng cách chia sẻ các dữ liệu liên quan theo những cách mới, vượt ra ngoài giới hạn địa phương. Nhiều chức năng khác trong nhà máy - Lập kế hoạch, Vật tư / cung ứng, nguồn nhân lực và những thứ khác - có thể hưởng lợi từ các dữ liệu này.

Việc trích xuất dữ liệu thích hợp cho ta bản tóm tắt sơ bộ về các chỉ số hiệu suất chính của các nhân viên hoặc các chức năng khác nhau. Công suất mạng của hầu hết các hệ thống cho phép truy cập vào dữ liệu này trên toàn cơ sở. Nếu kết nối với Internet, các bản tóm tắt sơ bộ có thể được truy cập bởi các cá nhân có thẩm quyền ở bất cứ nơi nào.

"Thông tin này có thể được hiển thị trên màn hình đặt tại khu vực trung tâm trên toàn cơ sở hoặc có chọn lọc phân phối đến từng người dùng", Murray giải thích. "Nó có thể xuất hiện như là một màn hình hiển thị văn bản thu hẹp ở phía dưới của màn hình hoặc là một màn hình hiển thị trên cửa sổ pop-up. Nội dung và định dạng của thông tin có thể tích hợp với nhu cầu cá nhân. Sử dụng theo cách này, hệ thống thực sự cung cấp thông tin, không chỉ dữ liệu, và như vậy nó mang lại giá trị gia tăng".

Trong khi có tiềm năng lớn trong việc chia sẻ dữ liệu qua Internet, không một kết nối nào giữa hệ thống điều khiển quá trình và bên ngoài nên được thực hiện mà không cần phân tích và giải quyết triệt để tất cả các mối lo ngại về an ninh. Có nhiều biện pháp để đảm bảo thông tin luôn sẵn có cho người dùng có thẩm quyền trong khi vẫn bảo vệ hệ thống tự động hóa từ tin tặc, và virus. Một phương pháp khác để có thể đem lại giá trị gia tăng từ hệ thống tự động hóa, và thường quan trọng hơn, đó là đảm bảo rằng nó thực sự tối ưu hóa quá trình sản xuất. Ngay cả quy trình ổn định nhất cũng sẽ giảm giá trị theo thời gian. Điều này dẫn đến thời gian vận hành lâu hơn, gây lãng phí vật liệu và năng lượng, và tạo ra các sản phẩm dưới mức tối ưu.

Các nhà đầu tư quy trình có thể nhờ đến dịch vụ tối ưu hóa của nhà sản xuất thiết bị gốc để khắc phục những khuyết điểm này. Phương pháp tiếp cận tiêu biểu của họ thường gồm:

  • Chẩn đoán công suất hoạt động hiện tại
  • Xác định khoảng cách giữa công suất thực hiện tại và công suất tiềm năng
  • Tiến hành các công tác cải thiện
  • Lập chương trình dài hạn để duy trì công suất tối ưu

Dù là để xử lý sự cố quá trình hay để đạt được hiệu suất làm việc cao hơn, “tối ưu hóa” chính là chìa khóa để đem lại hiệu quả lớn nhất từ hệ thống điều khiển quá trình.

Thay thế và tối ưu hóa vòng đời

Một khách hàng đang chuẩn bị để thay thế hoàn toàn hệ thống điều khiển,  đã thực hiện tất cả các tính toán để xác định chi phí dự kiến trong năm năm của phương pháp này.

Trước khi bắt đầu quá trình, họ đã nhờ đến đánh giá bằng cách sử dụng quá trình của ABB. Cách tiếp cận này gồm việc giữ lại hệ thống hiện tại nhưng nâng cấp nó theo thời gian, đưa một lịch trình để lên kế hoạch nâng cấp hiệu suất và độ ổn định như mong muốn.

Kết quả đã chứng minh rằng phương pháp tiếp cận tiết kiệm 70% so với chi phí dự toán cho việc thay thế hoàn toàn hệ thống, trong khi đó đem lại cùng một mức độ hiệu suất hoạt động cho hệ thống.

Chỉ số vòng đời (lifecycle index)

Các kỹ sư của ABB ở châu Âu đã phát triển chỉ số vòng đời để giúp khách hàng đánh giá nhu cầu của họ về tự động hóa quá trình. Đây là một mô hình toán học hoạt động giống như chỉ số Body Mass Index, cung cấp một số giá trị dựa trên các dữ liệu khác nhau, cho phép so với giá trị tối ưu hay giá trị mục tiêu.

Khách hàng trả lời các câu hỏi chi tiết về phần cứng và phần mềm của họ và được yêu cầu cung cấp các KPI (chỉ số đánh giá thực hiện công việc) và thiết kế một bản chu kì kế hoạch mong muốn – họ muốn lập kế hoạch xa đến đâu trong tương lai.

Phân tích các thông tin đầu vào cung cấp đánh giá về độ tin cậy của hệ thống. Mục tiêu cũng được tính toán, cho phép so sánh trạng thái hiện tại với trạng thái mong muốn, đi kèm với nó là một biểu đồ chỉ ra những hành động nào là cần thiết để giảm khoảng thiểu khoảng cách đó.

Chỉ số vòng đời cung cấp phân tích dựa trên thực tế cho phép khách hàng biết được vị trí hiện tại của họ và hành động cụ thể cần để đạt được mục tiêu trong tương lai.

Kết luận

Thuật ngữ “vòng đời” tự động hóa quá trình chỉ các giai đoạn bắt đầu, ở giữa và kết thúc. Thật ra, dựa vào quy trình và dịch vụ bên thứ ba, tự động hóa quá trình có thể tiếp tục “tiến hóa” thông qua việc nâng cấp thường xuyên và thêm bộ phận mới.

Làm thế giúp ngăn ngừa đòi hỏi thay thế toàn bộ hệ thống. Qua quá trình “tiến hóa” gồm thẩm định liên tục, nâng cấp có chọn lọc, và cải tiến mang tính kinh tế, bạn có thể sở hữu một hệ thống luôn liên tục phát triển, họat động và cung cấp giá trị gia tăng

"Khi bạn dùng cách tiếp cận vòng đời tiến hóa, quá trình này không bao giờ kết thúc", ông Niemann nói. "Khi nhu cầu của nhà điều hành tăng lên, thay đổi và tiến hóa theo thời gian, tự động hóa quá trình sẽ giúp bắt kịp những thay đổi đó . Nếu mục tiêu hay chiến lược của nhà điều hành thay đổi, tự động hóa quá trình có thể được chỉnh sửa để hỗ trợ cho sự thay đổi đó. Điều đó đảm bảo tuổi thọ hệ thống dài nhất có thể, chi phí hệ thống thấp nhất và giá trị tối đa từ tự động hóa quá trình".


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: