Концепция полной стоимости владения (total cost of ownership - ТСО) определенно не является новой. Эксперты относят ее рождение к 1929 году, когда Ассоциация инженеров американских железных дорог ввело эту концепцию в своем официальном руководстве. Было отмечено, что «полная стоимость владения определяется как количество ремонтов, умноженное на их стоимость в добавление к общей стоимости оборудования и связанными с этим оборудованием накладными расходами».

Со временем концепция была развита и стала значимым инструментом поддержки потребителей в технологических областях и специалистов, влияющих на закупки. Концепция позволила им делать более точные и долгосрочные решения по инвестициям и закупкам. При этом основное внимание ложится уже не на закупочную стоимость оборудования, а на полную стоимость оборудования за весь жизненный цикл (срок службы). Такой подход требует включения всех добавочных затрат, в т.ч. и ожидаемых в первоначальную закупочную стоимость, таких как сервис и запасные части.

Конечно, изначальная закупочная цена не может игнорироваться, когда рассчитываются капиталовложения в проект, но подход с позиций стоимости владения является значимым инструментом, когда рассматривается долгосрочное влияние закупки каких-либо типов клапанов или сравнения поставки от разных поставщиков. Разница в затратах может быть очень большой, когда учитываются все факторы.

Так, каким же образом можно минимизировать полную стоимость владения арматурой? Какие факторы должны учитываться? Восемь основных факторов должны подлежать рассмотрению:

1. Начните с выбора правильного клапана для конкретных условий применения и эксплуатации

Возможно, это и очевидно, но мы часто применяем клапаны не по назначению и влияние на затраты в дальнейшем могут быть слишком высоки. Например, специалисты Метсо недавно установили цифровой контроллер арматуры на существующий регулирующий клапан клиента и посредством диагностики обнаружили, что клапан работает в диапазоне всего лишь 5-10% от полного открытия. Это означает, что заданная точность регулирующего клапана была нарушена. Следствием стала рекомендация установить меньший и более точный регулирующий клапан, что помогло клиенту избежать потери 0,43 т химикатов в день. Экономия, даже с учетом стоимости нового клапана составляет 35.398 евро в год в соответствии с проектными расчетами.

Другим примером является спецификация высокоэффективных поворотных заслонок вместо клиновых задвижек. Исторически, клиновые задвижки были основным выбором специалистов, но почти всегда затраты с учетом срока эксплуатации превышают затраты на высокоэффективные поворотные заслонки. Заслонки – это более низкая стоимость установки, меньшие затраты на монтаж, больше времени до ТО, меньшая стоимость и простота автоматизации. Для больших условных проходов арматуры разница становится весьма ощутимой.

Выбор правильного типа клапана является просто функцией понимания параметров процесса и затем применения знаний о характеристиках клапана, соответствующих этим параметрам. Это также определяет и качество поставщика, например, имеет ли он опыт с подбором клапанов для Ваших условий. Убедитесь, что поставщик обладает расчетными методиками, способен быть экспертом в подборе клапанов, таким как расчет клапана и выбор программного обеспечения. Это поможет избежать неточностей и неопределенностей в процессе выбора как арматуры, так и поставщика.

2. Выбирайте лучшие седла, уплотнения, покрытия, рабочие органы и настройки

Как только вы выбрали правильный клапан для вашего применения, существует множество опций, способных значительно снизить стоимость владения.

Седла. Седла оказывают серьезное воздействие на качество отсечки и долговечность вашей арматуры. Например, технология Метсо Хtreme обеспечивает герметичную отсечку при высоких температурах окружающей среды по сравнению с наполненным PTFE и не требует увеличения поворотного момента. Для одного из клиентов, переключение с седла с материалом PEEK на седло Xtreme позволило также перейти на более экономичные поворотные заслонки и шаровые краны в широком спектре применений. Это позволило использовать малые, менее дорогие приводы и позволило клиенту консолидировать и одновременно уменьшить поддержание складского запаса седел. Расчет экономии это прекрасно демонстрирует, рис. 1.

 

Рис. 1. Расчет экономии от применения седел XTreme

Уплотнения. Современная конструкция уплотнений учитывает предельные ограничения по выбросам и утечкам, а также расширяет срок службы клапанов в тех условиях, где существуют строгие запреты на выбросы или токсичные выделения. Технология уплотнения, применяемая в отделениях Neles и Jamesbury Метсо, составляет не более 100 ррм, что является наименьшим для отрасли.

Покрытия. Для шаровых кранов с металлическими уплотнениями, правильный выбор уплотнения уменьшает трение между шаром и седлом, создавая условия для гладкого скольжения и значительно увеличивая количество рабочих циклов. При этом минимизируются повреждения и износ из-за налипания, внедрения частиц, абразивности, эрозии, кавитации и термоциклирования.

Уменьшение трения в рабочей зоне снижает поворотный момент, что, в свою очередь имеет несколько преимуществ. Меньший поворотный момент дает возможность применить меньший, более экономичный привод; одновременно уменьшаются габаритные размеры сборки клапана, улучшается отклик на командный сигнал при регулирующем исполнении и снижаются требования по выбору инструментария для выполнения требований по скорости срабатывания в цикле или других специальных параметров.

Технология покрытий является одним из наиболее важных критериев выбора. Но часто о нем судят поверхностно, особенно для клапанов с металлическими седлами. В связи с важностью покрытий для продления срока службы таких клапанов, Метсо разработало подходы с применением широкого диапазона технологий покрытий, включая

гальванопокрытие, термическое напыление, сплавление, высокоскоростное термонапыление, термодиффузионное покрытие и плазменное нанесение покрытий сваркой.

Рабочие органы и рабочая зона. В определенных условиях применений, высокая скорость среды и высокие перепады давлений по клапану делают шум, вибрацию иили кавитацию неизбежными. Уникальные технологии Q-trim Метсо позволяют применить несколько решений, резко снижающих эти нежелательные эффекты.

Более чем 30 лет запатентованная технология Q-trim Метсо является лидерской маркой для решений по снижению шума в поворотных клапанах, особенно в тяжелых условиях эксплуатации. Сегодня Метсо добавляет новый уровень совершенства, применяя серию Neles Q2-Trim, который решает проблемы аэродинамического шума и уменьшает шум до 30 децибел в сравнении с обычным регулирующим клапаном.

3. Удлиняйте срок службы с применением смарт технологий

Закупочная цена регулирующих автоматических отсечных клапанов является только частью полной стоимости владения. Часто, платя немного больше за смарт клапаны, оснащенные современными решениями, можно получить серьезное увеличение срока службы. Это уменьшение стоимости владения может быть во множестве форм:

- Уменьшение стоимости кабелей при использовании интеллектуальных клапанов, способных интегрироваться во множество видов полевых шин.

- Во время пуска интеллектуальные клапаны уменьшают стоимость при помощи быстрого распознавания проблем настройки и наладки, что позволяет провести экономичную дистанционную настройку, калибровку и обнаружение неисправностей.

- Способность проводить мониторинг состояния по заданному режиму с применением технологии неполного хода (PST). Осуществляется благодаря замене излишних соленоидных клапанов на клапаны аварийного срабатывания (ESD), оснащенных программно-диагностическим комплексом.

- Тестирование по типу PST также полностью устраняет затраты и риск направления персонала в удаленные или категорийные по промышленной безопасности участки, для проведения стандартных ежедневных тестов на срабатывание аварийных клапанов.

- Позиционеры смарт клапанов используют датчики, комбинированные с современными управляющими алгоритмами, чтобы отслеживать управляющие команды быстро и точно. Это значительно улучшает качество и выпуск продукции клиента.

- Смарт позиционеры могут автоматически собирать данные диагностики о зарождающихся отклонениях в работе клапанов для дальнейшего назначения ТО и устранения затратной практики технического обслуживания клапанов, которые не требуют обслуживания.

 

 

Рис. 2.

а) Клапан Neles серии Х с улучшенной надежностью для применения в тяжелых условиях отсечки, включая клапаны аварийной безопасности (ESD) и высокой цикличности

б) Клапан серии Finetrol с пневмоприводом QPX и цифровым позиционером ND 9100

Какова же реальная отдача от инвестиций при приобретении клапанов, оснащенных смарт технологией? Размер, конечно же, варьируется в зависимости от применения. В типичном случае, экономия за срок службы клапана составит до 30%, тогда как затраты на клапаны со смарт устройствами при закупке выше не более чем на 20%.

Потребители должны помнить, что фраза «на 20% больше» относится только к стоимости программно-диагностического комплекса клапана, в то время как фраза «на 30% меньше» относится ко всему жизненному циклу клапана, включая затраты на закупку, установку, ремонт и техническое обслуживание, также как и потеря ожидаемых выгод. Таким образом, отдача от инвестиций от смарт клапанов будет в самом деле значительна.

4. Исследуйте действительное качество клапанов, которые вы покупаете

Мы живем в мире глобальных поставок, где клапаны часто производятся в весьма удаленных местах. Как результат, качество материалов и литья стали все возрастающей проблемой. То, что вы должны знать об этой проблеме, состоит в том, что простое соответствие стандартным сертификатам качества или ответы на претензии не обеспечат приемлемого качества для Вас.

Проблема со стандартами состоит в том, что они гарантируют только минимальные требования. Необходимы более жесткие границы по допускам и более строгие критерии по качеству и контролю, чтобы оптимизировать работоспособность клапанов и поддерживать уровень себестоимости на низком уровне. Даже такие простые вещи, как химсостав материала, или то, как корпуса арматуры были загружены в печи термической обработки, могут серьезно повлиять на окончательное качество литой заготовки и, безусловно, на конечное качество изделия.

Например, клапаны с пористостью могут часто легко преодолевать стандартные гидравлические испытания. Но пористость является проблемой, которая может быть предотвращена через применение специальных методик контроля и соблюдение технологии. Отсутствие таких процедур может привести к тому, что клапан будет произведен в соответствии со стандартами, но покажет серьезные проблемы позже, когда клапан будет эксплуатироваться. Чтобы защититься от подобных проблем, вы должны запросить у поставщика литья или клапанов обеспечения гарантий контроля на каждом этапе производства. Это позволит устранить возможные проблемы с проявлением дефектов литья.

5. Учет необходимости поставки клапанов от одного поставщика при его единой ответственности

Возможно, вы уже ограничили количество поставщиков арматуры. Но готовы ли они поставлять полностью интегрированный пакет решений при единой ответственности и при этом обеспечить соответствие всех параметров проектной спецификации и интегрирование всех требуемых коммуникаций в клапанах и с АСУ ТП? В этом случае, работа с одним проверенным и ответственным поставщиком является весьма важной как с точки зрения удобства, так и экономии затрат, особенно при поставке клапанов, требующих значительных усилий по проектному расчету; клапанов, высокоинтегрированных в систему автоматизации и смарт клапанов с программно-диагностическими комплексами.

В этом случае арматура работает более надежно, поскольку ее узлы и компоненты спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы работать вместе. Детали и материалы также производятся по одним стандартам, с использованием лучшей практики и последних достижений в технологии. Это также позволяет снизить риски и значительно урезать первоначальные инвестиции в связи с дефектами и нестыковками в отдельных узлах арматуры. В свою очередь, это является ключом к минимизации полной стоимости владения и максимальной отдачи от инвестиций.

6. Поддерживайте высокий уровень технического обслуживания

Уменьшение стоимости владения арматурой не начинается и не заканчивается с приобретением программно-диагностического комплекса. Также важно понимание требований эксплуатации и конкретного применения клапанов. Это позволяет минимизировать, предсказывать и лучше чем раньше, предотвращать возможные неисправности и внеплановые остановы.

Во-первых, важно создать алгоритмы для проверки работоспособности отдельных клапанов. Это основывается на знании их срока службы и затем требуется поддерживать отслеживание данных, накопление истории данных, формирование баз данных, чтобы обеспечить возможность анализа трендов, работоспособности и поведения клапанов.

 

Большинство из этих функций может быть автоматизировано. Решения по интеграции клапанов в сеть позволяют систематически проводить удаленный мониторинг отсечных клапанов, а цифровые позиционеры позволяют проводить развитую диагностику и предупредительное обслуживание регулирующих клапанов. Диагностика клапанов перед остановами также позволяет идентифицировать, действительно ли существует проблема, и какие возможные последствия и неисправности она может вызвать.

Использование такой стратегии может также помочь вам расширить интервалы технического обслуживания. Мы знаем, что специалисты назначают интервалы техобслуживания более частыми, чем требуется на самом деле. С достоверными данными диагностики, вы можете точно установить периоды техобслуживания и возможное расширение сроков между ремонтами со снижением их частоты. Это увеличит время пробега арматуры до следующего останова. По сути, увеличение сроков пробега арматуры является ключом для применения всех инструментов смарт технологии, которые в настоящий момент имеются в распоряжении сервисменов. Основой эффективных решений, как уже было отмечено, является выявление потенциальных проблем до того, как они возникнут.

7. Оптимизируйте складской запас

Попросите вашего поставщика помочь вам в проведении «анализа критических позиций» вашего склада запчастей. Такой анализ основан на ранжировании арматуры по потреблению и стоимости. Поставщик может помочь вам разработать стратегию поддержания склада с целью уменьшить необорачиваемые запасы или излишний складской остаток, в тоже время и оптимизировать остающийся резерв. Это гарантирует, что наиболее критические компоненты действительно будут на складе, когда в них появится потребность.

Критический запас (новые или восстановленные узлы арматуры) должен быть готов сразу, как только есть запрос по поставке узлов к останову. Тогда время, как на плановый, так и внеплановый останов в результате неисправностей будет минимизировано при помощи быстрой замены клапанов. Менее критичные запасные части можно запрашивать у поставщика, например, с просьбой поддерживать эти запчасти на его местном сервис - центре с закупкой по необходимости. Это значительно снижает собственные замораживаемые средства на поддержание склада.

8. Выбирайте правильных партнеров

Правильный партнер может помочь вам сделать выбор таких клапанов, которые резко повысят качество процессов и обеспечат постоянное снижение затрат. Давайте рассмотрим примеры из работы Метсо.

Пример 1 

Более 356 932 Евро было сэкономлено за 2 года при применении подхода, основанного на смарт технологиях.

Основой этого стали:

1. Замена клапанов, выходящих из строя или не соответствующих условиям технологии:

- Производился перерасчет и замена клапанов, не соответствующих условиям производства.

- Заменялись старые решения, имевшие высокую стоимость в эксплуатации, на эффективные и экономичные в эксплуатации клапаны.

- Заменялись клапаны, обычно требовавшие ремонта каждые 3 месяца, на клапаны, требующие ремонты только по прошествии 12 мес.

- Устанавливались регулирующие клапаны, снижавшие вариативность процесса и обеспечивавшие лучшее регулирование.

- Заменялись аналоговые позиционеры на новые интеллектуальные цифровые позиционеры.

- Заменялись и другие клапаны, имевшие низкие рабочие характеристики.

2. Решения в области сервиса и технического обслуживания:

- Заключался сервисный договор, обеспечивавший значительно более быстрое выполнение ремонтов по сравнению с разовыми договорами.

- Производилось диагностическое обслуживание, способное идентифицировать потенциальные неисправности перед их реальным проявлением, и способным вызвать внеплановые остановы.

- Появлялась дополнительная экономия в области сервисного обслуживания клапанов.

- Аудиты на основе программно-диагностического комплекса позволили устранить мертвые позиции на складе.

3. Расчет бюджета проекта с учетом стоимости владения:

- Расчет цены с учетом стоимости владения уже при проектировании позволил уменьшить инвестиции в приобретение арматуры.

4. Новые подходы к планированию остановов:

Был применен новый подход к планированию и расширению интервалов между остановами с целью уменьшения затрат. Примером стали Европейские компании – потребители, стремившиеся расширить интервал между остановами для технического обслуживания с 4х до 5ти лет, чтобы увеличить время работы и уменьшить стоимость работ при остановах. Заводы, которые обращаются в компанию Метсо с целью расширить интервал между остановами, планируют таким образом использовать смарт технологии. С их помощью можно выявить критические позиции клапанов, которые наиболее часто нуждаются в ремонте.

Такой процесс предварительного планирования происходит следующим образом. Метсо выделяет инженера по диагностике для проведения полного аудита клапанов на критических позициях, в добавление к данным полного диагностирования состояния клапанов, которые автоматически собираются при использовании цифровых позиционеров ND 9000, рис. 3.

Рис. 3. Цифровой позиционер ND 9000

Анализ всегда подтверждает, что многие клапаны на критических позициях не нуждаются в техническом обслуживании. Такой анализ может быть использован и для более ответственных позиций, к которым относятся автоматические отсечные клапаны систем безопасности (например, клапаны аварийного срабатывания).

Объем обслуживания для отсечных клапанов обычно определяется некоторой комбинацией факторов, включающих уровень категории безопасности; опыт эксплуатации и результаты анализа клапанов специалистами – диагностами компании Метсо и он-лайн – тестов, показывающих качество герметичности и функциональности конкретных клапанов.

Так, во время подготовительного периода к останову была проведена диагностика 532 регулирующих клапанов как производства Метсо, так и других производителей арматуры. При большинстве регулирующих клапанов поставки Метсо только 6 клапанов Метсо и 15 клапанов других производителей были выведены на ремонт в сервисный центр. В дополнение к ним, на 117 клапанах были проведены сервисные работы, и они были настроены прямо на технологической линии.

В целом, 187 клапанов систем безопасности были сняты с линии и протестированы в сервисном центре. Из 57 клапанов Метсо только 15 требовали проведения технического обслуживания. Две трети из оставшихся 130 клапанов других производителей не проходили теста и потребовали полного обслуживания.

С помощью специалистов Метсо полная проверка заняла 35 рабочих дней. Имея обученных сервис инженеров и соответствующий программно-диагностический комплекс и запас запчастей, стало возможным поддерживать жесткий график работы. В связи с точным составлением дефектных ведомостей и заявок на запчасти по результатам диагностики, планирование закупки удалось провести заранее. Задержек в заказе и ожидании запчастей не было. Запуск производства был произведен быстрее с лучшими показателями по сервису и монтажу и с меньшими затратами на ремонт, чем при предыдущих остановах.

Пример 2

Программы обслуживания по прогнозу текущего состояния окупаются много раз.

Один из южно-американских клиентов запросил Метсо о помощи. Целью было желание определить, какие из множества клапанов на его заводе действительно требуют обслуживания во время останова. Сервис инженеры Метсо провели загрузку данных о работе 74 критичных для производства регулирующих клапанов для анализа с помощью программы мониторинга и диагностики Field care. Данные были сняты за 3 месяца работы до останова. Эти данные были получены при помощи установленных на клапанах интеллектуальных позиционеров ND 9000.

Из всех продиагностированных клапанов только семь требовали демонтажа с линии и ремонта в сервис - центре. Девять других требовали небольшого сервиса и настройки, которая могла быть проведена на линии. В прошлом, значительно большее количество клапанов необходимо было снимать с линии и ремонтировать из-за неопределенностей в понимании истинного состояния клапанов.

Диагностика и упреждающее обслуживание с помощью программно-диагностического комплекса Field care выразилось в существенной экономии за счет устранения ненужных работ по демонтажу – монтажу и уменьшению нормо-часов работы персонала при останове. Это также уменьшило административные затраты, требуемые для планирования и закупки, поскольку только малое число клапанов требовало серьезного сервиса вне линии.

В следующем году было проанализировано уже более 146 клапанов на пяти разных технологических линиях. При останове только 27 клапанов были сняты с линий для сервисного обслуживания, но и они были отревизированы по месту. Сервисные работы для позиционеров также проводились по состоянию, и основывались на информации, собираемой посредством программно-диагностического комплекса Field care. Перечень требуемых запчастей был заказан вовремя перед остановом.

Затраты по контракту на диагностику и обслуживание по состоянию окупились много раз за счет уменьшения количества клапанов, выводимых с производства, и подвергаемых разборке. Среднее время между ремонтами (критерий MTBR) был значительно расширен для отслеживаемых клапанов, и компания отметила дополнительную экономию за счет уменьшения объема заказываемых и поддерживаемых на складе запчастей, также как и уменьшенное количество используемых запчастей для ремонта. Это было достигнуто при помощи диагностики. Было значительно уменьшено время отделов закупок, КИП и механиков на организацию закупки запчастей. Эта экономия способствовала снижению затрат и на других участках или сроков ремонта в других производственных отделах.

Пункты экономии. Обслуживание по состоянию на основе диагностики. Выгоды по контракту.

Основными пунктами экономии и выгодами при проведении сервисного контракта с применением программ диагностики и ремонта по состоянию стали следующие:

- Уменьшение количества регулирующих клапанов, снимаемых с трубопровода для обслуживания, поскольку состояние и работоспособность таких клапанов могут быть верифицированы при помощи диагностики.

- Уменьшение затрат на запчасти, используемых при обслуживании; за счет анализа потребляемости запчастей; определения запчастей, которые предприятие имеет на складе и закупаемых запчастей. Это способствует уменьшению работ по организации закупки и административных затрат.

- Уменьшение времени, требуемого для работ по обслуживанию клапанов в связи с уменьшенным количеством клапанов, снимаемых с трубопровода.

- Уменьшение затрат на работу персонала в нормо-часах при проведении ТО. Только несколько человек требуется для проведения ТО, поскольку только несколько клапанов снимается с трубопровода.

- Качество обслуживания, основанное на стандартах завода – изготовителя. Сертифицированные специалисты завода – изготовителя Метсо поддерживают стандарты обслуживания клапанов.

- Снижение, как рисков потери безопасности, так и негативного воздействия на окружающую среду. Связи с меньшим количеством клапанов, снимаемых с трубопровода для обслуживания, вероятность инцидентов из-за потери безопасности или экологических рисков уменьшается.

- Снижение затрат, связанных с сервисом. Использование кранов, лесов, сварочных работ, необходимого персонала для контроля за безопасностью работ и других связанных затрат резко уменьшается.

Пример 3

Более 335 937 Евро было показано в отчетах клиента как результат экономии при применении планово-диагностического обслуживания.

Экономия была достигнута при снижении затрат на материалы и нормо-часы для 22х клапанов при сравнении с решением без использования диагностики. Клапаны других производителей должны были ремонтироваться каждые 4 года, тогда как при использовании диагностики клапаны Метсо могли работать без сервисных работ более 7 лет.

Табл. 1. Расчет экономии при использовании смарт клапанов

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из рассмотренных нами примеров с легкостью можно видеть, сколько возможностей экономии не используется предприятиями, не применяющих подходы с позиций полной стоимости владения.

Применение концепции полной стоимости владения с объединением всех затрат, связанных с клапанами, и затрат, связанных с арматурным хозяйством в целом, внедрением смарт технологий и изменением организационных подходов к работе с арматурой являются залогом значительной экономии предприятий в долгосрочной перспективе.

 Обзор подготовлен по материалам компании Метсо.www.metso.com

 

Другие публикации:

ВЫБОР АРМАТУРЫ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ТАРОУПАКОВОЧНЫХ ВИДОВ КАРТОНА С РАЗНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ И РЫНОЧНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ