1 、電氣設(shè)備標準化
這究竟是什么意思？
"標準化 "是規(guī)劃者、制造商和運營商在談到技術(shù)標準或指令時使用的一個術(shù)語。但是，運營商自己的標準與普遍有效的標準或指令有何區(qū)別？標準和指令可以適用于全國甚至跨國。它們創(chuàng)建了一個技術(shù)框架，相關(guān)貿(mào)易各方可以在此框架內(nèi)開展業(yè)務(wù)。由于它們具有普遍有效的特點，因此特意留出了解釋空間，制造商在實施機器時可以加以利用
這正是操作規(guī)范的作用所在。它詳細說明了標準中允許根據(jù)用戶需求進行解釋的項目。這樣就形成了機器電氣設(shè)備的技術(shù)實施標準，它比一般有效的文件更清楚地說明了操作人員的要求。
為什么要標準化？
在采購工廠設(shè)備時，工廠運營商依靠標準、指南和法律要求來保護其人員和工廠設(shè)備。
通過機器電氣設(shè)備的標準化降低總體成本
2 、獲得符合標準的機器電氣設(shè)備的兩種方法
無論操作人員是只規(guī)定了機器電氣設(shè)備的一般標準和指令，還是在符合其特定需求的操作規(guī)范中詳細說明了這些標準和指令，結(jié)果都必須是機器符合標準并滿足圖 1 中列出的安全目標。此外，還必須遵循 CE 標志所要求的步驟。
這兩種方法都要求操作者考慮到某些基本因素。下文將詳細介紹這些考慮因素
圖1：選擇適合當前運行條件的部件，結(jié)合正規(guī)儀器，有助于機器電氣設(shè)備達到總體安全目標。
運營商在招標購買符合標準并因此安全的機器時有兩種選擇。他們可以只規(guī)定一般有效的標準，也可以在這些標準的框架內(nèi)，根據(jù)自己的需要制定技術(shù)規(guī)范。
2.1 方案1
完全通過國家/國際標準確定機器電氣設(shè)備的規(guī)格
如果經(jīng)營者選擇在安裝機器電氣設(shè)備時只指定應(yīng)遵守的標準和指令，則經(jīng)營者必須確保通過其規(guī)格書足夠精確地定義所需的技術(shù)框架。在這方面，與外國供應(yīng)商的全球合作可能會帶來特殊的挑戰(zhàn)。
例如，許多歐洲以外的制造商并不熟悉歐盟的產(chǎn)品安全管理制度和合格要求。如果運營商只是在招標書中注明 "符合 CE 標準"，一些供應(yīng)商可能并不清楚其中的含義。
操作人員還必須檢查機器的計劃使用地點是否有不同于總體國際規(guī)范的當?shù)貥藴?。在這種情況下，必須確保相關(guān)制造商不僅熟悉當?shù)匾螅夷軌颢@得這些要求。例如，當?shù)刂噶羁赡懿⒉豢偸怯泻线m的語言版本。
總之，操作人員在選擇和描述機器時應(yīng)遵守的標準和指令時，必須準確和具體。只有在此基礎(chǔ)上，制造商才能設(shè)計出符合操作員期望的機器電氣設(shè)備。
2.2 方案2
通過操作規(guī)范更精確地指定機器的電氣設(shè)備
操作人員在選擇制定技術(shù)規(guī)范以規(guī)范機器的電氣工程和電氣設(shè)備時，必須廣泛考慮三個問題：
◆什么是標準化？
◆如何實現(xiàn)標準化？
◆標準化適用于哪些運行場所？
2.2.1 什么可以通過技術(shù)規(guī)范實現(xiàn)標準化？
機器的生命周期可以作為制定規(guī)范的指南。規(guī)范可包括與規(guī)劃、工程和建設(shè)以及調(diào)試、運行和維護相關(guān)的要求。還可以包括與未來擴展或改造活動相關(guān)的細節(jié)(參見圖2)。
圖2：機器的生命周期階段。操作員規(guī)范影響整個生命周期。特別是通過操作者發(fā)布的機器電氣設(shè)備標準，可以降低運營成本。
標準中僅有寬泛表述的參數(shù)尤其適合納入操作員規(guī)范。電磁兼容(EMC)措施的實施就是一個例子，它是適用標準中的一項要求，有很大的解釋空間。除其他外，運營商還可以要求對部件進行屏蔽(如總線電纜或變頻驅(qū)動器的電機電纜)。此外，還可以規(guī)定電氣設(shè)備是否適用于住宅或工業(yè)環(huán)境的 EMC 要求。
實用建議：使用技術(shù)規(guī)范將標準中的廣泛參數(shù)具體化
具體來說，技術(shù)規(guī)范可以包括與以下內(nèi)容相關(guān)的要求：
◆軟件支持的工程工具：制造商使用的工具。需要提供的數(shù)據(jù)和文件格式。通過指定這些項目， 可為未來的改造項目等奠定基礎(chǔ)。操作人員以后可以使用現(xiàn)有的設(shè)計數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上開展工作。
◆發(fā)布可使用的產(chǎn)品和系統(tǒng)清單：限制可使用的產(chǎn)品和系統(tǒng)，減少工廠使用的多樣性。這有利于維護、修理和儲存。
◆文件的內(nèi)容、格式和范圍 統(tǒng)一的文件可減少新員工的培訓費用，并確保文件既符合法律規(guī)定又方便用戶使用。
◆運行條件和環(huán)境條件：規(guī)定這些條件可避免因過度設(shè)計而造成不必要的高成本，并確保機器在實際條件下的長期運行和安全。
◆安全概念：類型和實施
2.2.2 如何進行規(guī)范？
操作員規(guī)范的內(nèi)容在詳細程度上可能有所不同。但是，必須始終保證符合相關(guān)標準、指令、法定要求和最低安全要求。在這方面，運營商可以利用外部檢測機構(gòu)來檢查技術(shù)規(guī)格是否符合標準和指令等。
實用建議：將技術(shù)規(guī)范的制定和檢查工作外包出去
由于長期缺乏專業(yè)人員，可能需要將某些活動外包給第三方，例如創(chuàng)建技術(shù)規(guī)范和檢查機器的電氣設(shè)備，以有效執(zhí)行標準。這可以節(jié)省資源，尤其是在那些希望專注于自身實際核心競爭力的部門。
服務(wù)提供商、顧問和獨立測試機構(gòu)為運營商制定技術(shù)規(guī)范提供支持。合作伙伴應(yīng)具備以下條件
◆深入了解標準和指令及其在現(xiàn)實世界中的實施情況
◆特定行業(yè)的專業(yè)知識(經(jīng)客戶證明)
◆了解合適的產(chǎn)品和應(yīng)用解決方案
◆對國際市場的深入了解
還需注意的是，運營商規(guī)范是 "活 "文件，應(yīng)根據(jù)不斷變化的框架條件進行修訂和調(diào)整。因此，與服務(wù)提供商和顧問的合作也應(yīng)作為一種長期伙伴關(guān)系來規(guī)劃。
3、 技術(shù)規(guī)格
操作員視角
如第 2.2.1節(jié)所述， 操作員規(guī)范會影響機器的所有生命周期階段。可以在不影響人員和設(shè)備安全或符合標準和指令的前提下，更有效地對機器進行招標、規(guī)劃和實施。在對機器的總生命周期成本(TLC)進行檢查后，就能清楚地看到其主要優(yōu)勢。
在購買機器時，運營商通常將資本支出(CAPEX)視為決定性標準。然而，與機器整個生命周期中的運營支出(OPEX)相比，這些支出在總成本中所占的比例通常要小得多(參見圖 3)。操作員規(guī)范恰恰可以對這些運營支出產(chǎn)生積極影響。
圖 3：機器生命周期總成本 (TLC) 的細分
其原因是操作員的規(guī)范減少了設(shè)備的差異。有兩個例子可以說明這對運營支出的影響：
◆減少計劃外停機時間：統(tǒng)一的部件、文件和操作理念等意味著可以更快地進行維修。停機時間因此得以縮短。如果考慮到計劃外停機可能造成的巨大損失，那么潛在的節(jié)省規(guī)模就顯而易見了。例如，在汽車行業(yè)，一分鐘的生產(chǎn)中斷就會給公司造成數(shù)萬美元的損失(Advanced Technology Services, Inc.)
◆降低備件儲存成本：限制部件種類可減少運營商必須庫存的備件類型數(shù)量。根據(jù)優(yōu)化潛力，備件存儲成本可降低 30%至 50%。
下文將詳細介紹操作員規(guī)范對機器電氣設(shè)備各個生命周期階段的影響(參見圖 2)。
3.1 規(guī)劃和采購
運營商可以將技術(shù)規(guī)范作為制作招標書的基礎(chǔ)。利用標準化規(guī)范的框架，編制精確的投標邀請書，進而可以便于比較不同的投標。根據(jù)經(jīng)營者的規(guī)格進行招標，有助于透明的競爭，并簡化在每種情況下選擇最佳投標的程序。無論供應(yīng)商和分包商是誰，技術(shù)規(guī)格都能確保達到最低質(zhì)量要求，例如通過以下方式：
◆說明要使用的軟件工具
◆每個制造商都必須遵守的明確規(guī)定的設(shè)計規(guī)則
◆工廠驗收測試 (FAT1 ) (如適用
◆允許/規(guī)定組件的發(fā)布清單
◆在規(guī)劃和采購過程中操作人員規(guī)格的潛在風險
在工廠驗收測試(FAT)中，成品通常在制造商處接受驗收測試，以確定其是否符合投標書中提出的所有要求。這類工廠驗收測試通常由客戶和供應(yīng)商或其代表共同進行。在出廠驗收測試中發(fā)現(xiàn)的任何缺陷都必須由制造商進行補救(補充性能)。
有了技術(shù)規(guī)范，運營商就只能從有限的幾家制造商那里購買元件，而且未來的擴展也要依賴這些制造商。此外，運營商的規(guī)格可能包括超出特定應(yīng)用所需水平的規(guī)格(如電磁兼容措施或短路強度)。這就導(dǎo)致資本支出高于為特定應(yīng)用量身定制的解決方案。不過，正如第 3 節(jié)所述，由于運營支出最終會降低，因此操作員規(guī)范對機器的總生命周期成本仍有積極影響。
實用建議：允許替代和創(chuàng)新
在制定機器電氣設(shè)備的技術(shù)規(guī)范時，應(yīng)確保其結(jié)構(gòu)不會過于僵化，而是具有適當?shù)撵`活性?？紤]因素應(yīng)包括以下幾點：
◆確定首選供應(yīng)商和替代制造商：為了避免在未來的擴建中過于依賴個別制造商，運營商應(yīng)在其規(guī)格中納入替代供應(yīng)商。
◆定義發(fā)布列表：指定已發(fā)布的組件和系統(tǒng)
◆允許創(chuàng)新：操作員規(guī)范不應(yīng)阻礙創(chuàng)新。如果由于技術(shù)規(guī)范中的要求而無法實施創(chuàng)新概念，則應(yīng)采取以下措施運營商應(yīng)愿意與制造商緊密合作，以找到使實施成為可能的方法。這種情況下的協(xié)商機會應(yīng)直接納入規(guī)范中。
3.2 運行
高系統(tǒng)可用性和資源效率
有了技術(shù)規(guī)范，操作員就能在運行階段優(yōu)化機器的性能。能源成本、空間需求和材料使用減少，系統(tǒng)生產(chǎn)率提高。除其他外，操作人員的技術(shù)規(guī)范可通過以下方式長期提高工廠的生產(chǎn)率和效率：
◆降低停機成本
◆能源監(jiān)測
◆狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護
◆減少空間需求
◆減少材料使用
實用建議：通過操作員規(guī)范確保系統(tǒng)可用性和資源效率
下文舉例說明了運營商通過技術(shù)規(guī)范提高系統(tǒng)可用性和優(yōu)化資源使用的措施。全面考察將超出本白皮書的范圍。
◆降低停機成本
◆控制柜冷卻規(guī)格可確保組件在最佳溫度范圍內(nèi)運行。這樣可以防止在極限溫度下運行，從而縮短使用壽命。
◆電磁兼容(EMC)措施的實施要求系統(tǒng)地降低了短路和電磁兼容干擾(抗干擾性和發(fā)射)的風險，這些干擾可能會損壞機器。
◆能源監(jiān)測
◆運營商可規(guī)定將測量儀器集成到總線和/或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中進行數(shù)據(jù)管理。
◆通過規(guī)定所使用的硬件必須與特定的能源管理軟件兼容，以及必須使用某些接口和通信協(xié)議， 可以確保整個工廠的兼容性和集成能力。
◆通過記錄能源流動和消耗情況， 可以優(yōu)化負荷周期，從而避免出現(xiàn)消耗高峰，避免能源網(wǎng)超負荷運行。
◆狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護
◆能源監(jiān)控系統(tǒng)為預(yù)測性維護提供了一個起點，因為它可以更好地規(guī)劃維護周期。例如，電機的功率需求增加可能是需要維護的信號。
◆此外，操作員還可以指定將現(xiàn)代組件與狀態(tài)監(jiān)測功能集成在一起。
◆這樣就可以提前計劃好停機維修時間， 以便在無生產(chǎn)的日子或班次中進行維修。
◆減少空間需求
◆例如，操作員可以指定一個節(jié)省空間的進料系統(tǒng)，而不是傳統(tǒng)的接線方式。
◆不同制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸各異。指定一家首選供應(yīng)商提供節(jié)省空間的模塊化系統(tǒng)，可減少電氣設(shè)備的空間需求。
◆減少材料使用
◆可規(guī)定使用兼具多種技術(shù)功能的產(chǎn)品(例如，可同時獲取能源監(jiān)控數(shù)據(jù)的斷路器)。
更高效的服務(wù)和維護流程
在工廠內(nèi)的所有機器中使用統(tǒng)一的電氣設(shè)備可以有效地對維修人員進行資格認證和培訓。此外，操作人員還可以要求使用維護人員已經(jīng)熟悉的特定技術(shù)、制造商和產(chǎn)品。服務(wù)和維護人員可從完整統(tǒng)一的文檔中獲益，這些文檔可通過結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品資料庫進行檢索。技術(shù)規(guī)范也為此奠定了基礎(chǔ)：運營商可以要求提供所有技術(shù)文件，包括次級供應(yīng)商的組件和裝配文件。如第 3 節(jié)所述，還可進一步節(jié)省備件存儲費用。
實用建議：明確服務(wù)和維護的文檔要求
為確保高效、安全的服務(wù)和維護，操作員規(guī)范應(yīng)要求完整的文檔，包括以下項目：
◆安全說明
◆安裝
◆功能和操作
◆維護
◆處理、運輸和儲存
◆組件的拆卸和處理/處置
◆次級供應(yīng)商提供的組件的調(diào)整說明和功能描述
服務(wù)和維護期間操作員規(guī)范的潛在風險
機器電氣設(shè)備的維護工作要求維護人員高度謹慎和集中精力。統(tǒng)一的機器概念和較高的安全標準可能會將這項工作變成更常規(guī)的任務(wù)。例如，如果公司的電工習慣于在所有帶電部件都已隔離的控制面板上工作， 那么電工仍然必須保持警惕。因此，為了避免事故，熟練的電工和其他維護人員必須不斷接受培訓，以遵守相關(guān)的安全要求。
3.3 改造
由于機器的原始資本支出較高，而當前市場價值尚存，因此運營商在機器使用壽命結(jié)束時對其進行改造以實現(xiàn)現(xiàn)代化可能會有利可圖。然后，可以繼續(xù)使用或轉(zhuǎn)售。運營商可以在技術(shù)規(guī)格中明確規(guī)定空間、進料功率和冷卻能力方面的儲備。在規(guī)劃和制造機器時，這些預(yù)留空間就已整合在一起，使未來的擴展和改造變得更加容易。
通常情況下，從最初的調(diào)試到現(xiàn)代化需要15到20年的時間。包括所有技術(shù)文件在內(nèi)的完整文檔可確保未參與最初規(guī)劃的工程師在此之后仍能執(zhí)行改造措施。
標準允許制造商自行保留熱量計算等專業(yè)知識。技術(shù)規(guī)范允許運營商要求以特定文件格式提供此類數(shù)據(jù)。這樣，運營商就可以在擴建過程中以原始計算結(jié)果為基礎(chǔ)。
實用建議：在確定文件要求時考慮到改裝問題
以下文件可減少改裝所需的工作量和成本，應(yīng)在規(guī)范中予以要求：
◆安全理念和措施
◆如果原部件不再可用，則提供推薦備件文件
◆有關(guān)可用儲備(電力供應(yīng)、空間等)的信息
◆詳細文件，如熱量計算，可作為未來改造的規(guī)劃基礎(chǔ)。
4 、技術(shù)規(guī)格(制造商觀點)
不精確的招標往往導(dǎo)致制造商和運營商之間需要更多的協(xié)調(diào)。規(guī)劃者和運營商可以避免這一問題，方法是使用定義更窄的運營商規(guī)范作為招標的基礎(chǔ)，而不是使用寬泛的標準和指令。規(guī)劃過程會產(chǎn)生更精確的招標書，從而提高制造商方面的工作效率。
下文將詳細介紹機器電氣設(shè)備的操作規(guī)范如何影響增值流程的各個生命周期階段(圖4)。
圖4：機械電氣設(shè)備制造商的價值鏈
4.1 投標階段
操作人員可在技術(shù)規(guī)格書中更準確地確定他們對機器電氣設(shè)備的期望和所需的交付范圍(參見第 3 節(jié))。制造商可以清楚地了解對他們的服務(wù)要求，從而確定出價。此外，操作規(guī)范還規(guī)定了供應(yīng)鏈上的責任。這種透明度避免了分歧和可能的額外開支。
實用建議：確定供應(yīng)鏈上的角色、責任和接口
通過在技術(shù)規(guī)范中加入明確的定義，所有相關(guān)方都能了解誰負責什么。確定由哪些方面(如機器制造商、次級供應(yīng)商)負責風險分析和評估、符合性評估以及附加文件的準備等活動。
4.2 規(guī)劃和電氣工程
在機器電氣設(shè)備的規(guī)劃和電氣工程中，技術(shù)規(guī)范中的明確要求可減少選擇產(chǎn)品和系統(tǒng)所需的工作量。制造商可以精確了解系統(tǒng)運行的環(huán)境條件(如溫度、濕度、污染程度等)。制造商可以從操作規(guī)范中的發(fā)布列表中選擇合適的組件。
此外，當工程設(shè)計按照操作人員的規(guī)范進行時，還可在工作成果和規(guī)劃文件的可重用性方面獲益：
◆減少文檔編制工作：
根據(jù)定義的操作員規(guī)范編寫的文檔始終具有相同的布局和結(jié)構(gòu)。因此，在后續(xù)項目或改造中，只需調(diào)整內(nèi)容，就能輕松修改和重復(fù)使用現(xiàn)有機器的文檔。
◆將符合市場要求、經(jīng)過驗證的先進標準轉(zhuǎn)讓給其他合適的項目：
在執(zhí)行只需按照標準實施的訂單時，制造商仍可使用符合操作員規(guī)范的程序，以降低成本。因此，一次性支出，如在生產(chǎn)過程中實施特定的軟件或新的工作流程，在特定項目之后也能得到回報。
如果制造商已經(jīng)建立了操作規(guī)范所要求的工作流程和工藝，他們就可以借此機會將這一程序普遍應(yīng)用到生產(chǎn)中，只在客戶需要時才進行調(diào)整。這樣，制造商就可以在所有項目中建立統(tǒng)一的質(zhì)量標準，展示其專業(yè)技能并提高其聲譽。
4.3 交付和驗收
操作員規(guī)范通過各種機制提高驗收流程的效率：
◆避免工期延誤和額外開支：
根據(jù)相同的操作員規(guī)格實施電氣設(shè)備的機器，由于設(shè)計不同，很少需要重復(fù)驗收測試。
◆減少投訴，從而減少索賠：
操作員規(guī)范包括對制造商必須提供的確切服務(wù)的明確要求。這簡化了要求與交付產(chǎn)品之間的比較。
◆簡化第三方(如測試實驗室)的驗收：
如果技術(shù)規(guī)范已經(jīng)過測試實驗室的評估，那么在驗收測試期間，根據(jù)該規(guī)范制造的電氣設(shè)備就不太可能出現(xiàn)缺陷。
操作員規(guī)范對制造商的潛在風險
操作員規(guī)范可能要求制造商調(diào)整既定的工藝和工作流程。例如，如果制造商必須使用以前未使用過的軟件進行熱量計算，或使用以前沒有經(jīng)驗的組件，則可能會產(chǎn)生額外的費用。如果制造商希望使用幾種不同的操作員規(guī)格，就必須準備更多的產(chǎn)品和軟件工具。這將增加成本，降低利潤率。小規(guī)模制造商可能沒有足夠的資源來承擔額外的管理費用。不過，對于通常使用各種供應(yīng)商的機器電氣設(shè)備制造商來說，這個問題要小于那些通常作為全方位服務(wù)供應(yīng)商的制造商(如自動化和驅(qū)動部門)。允許使用不同供應(yīng)商部件的放行清單為制造商在操作規(guī)范范圍內(nèi)提供了一定的靈活性。
5、 結(jié)論
機器電氣設(shè)備的操作規(guī)范可在整個產(chǎn)品生命周期中帶來潛在效益。即使在招標和規(guī)劃、電氣工程和電氣設(shè)備制造的早期階段，操作人員、規(guī)劃人員和制造商也能從減少支出中獲益。在運行過程中，甚至幾十年后需要進行改造時，還能獲得更多好處。因此，在計算運營商規(guī)范的效益時，應(yīng)采用全生命周期成本分析法，不僅要考慮資本支出(CAPEX)，還要考慮運營支出(OPEX)。
本白皮書只能粗略地介紹使用電氣設(shè)備操作規(guī)范對工廠進行標準化所能帶來的全部益處。實際的標準化潛力和標準化的適當程度取決于操作人員的具體情況。必須根據(jù)具體情況權(quán)衡操作員規(guī)范中的固定要求可能帶來的潛在風險和益處。
