پایداری صنعتی در تولید: راهکارهای عملی برای بهره‌وری انرژی و کاهش کربن

چرا پایداری به اولویتی راهبردی برای تولیدکنندگان مدرن تبدیل شده است

پایداری دیگر ابتکاری خاص و محدود نیست که صرفاً تحت تأثیر دغدغه‌های زیست‌محیطی شکل گرفته باشد. پایداری به یک راهبرد اصلی کسب‌وکار تبدیل شده است که بر بهره‌وری عملیاتی، انطباق با مقررات، اعتماد سرمایه‌گذاران، تاب‌آوری زنجیره تأمین و سودآوری بلندمدت اثر می‌گذارد.

بر اساس پژوهش‌های اخیر صنعتی، بیش از نیمی از سازمان‌های صنعتی پیشرو اهداف بی‌طرفی کربنی تعیین کرده‌اند؛ در حالی که بسیاری از آن‌ها به پذیرش انرژی‌های تجدیدپذیر و برنامه‌های کاهش انتشار مبتنی بر علم متعهد شده‌اند. این تعهدات بازتاب‌دهنده تغییری گسترده‌تر در تولید هستند. شرکت‌ها بیش از پیش درمی‌یابند که عملکرد زیست‌محیطی و عملکرد عملیاتی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند.

بااین‌حال، تعیین اهداف پایداری اغلب آسان‌ترین بخش این مسیر است. چالش واقعی در تبدیل اهداف بلندپروازانه زیست‌محیطی به نتایج عملیاتی قابل‌اندازه‌گیری نهفته است.

تأسیسات تولیدی باید هم‌زمان با کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن، میان میزان تولید، الزامات کیفیت، قابلیت اطمینان دارایی‌ها، نیازهای نیروی کار، نگرانی‌های امنیت سایبری و محدودیت‌های هزینه سرمایه‌ای تعادل برقرار کنند.

در نتیجه، پایداری دیگر صرفاً به کاهش اثرات زیست‌محیطی محدود نمی‌شود. پایداری به تلاشی جامع برای حذف اتلاف، بهبود بهره‌وری، بهینه‌سازی عملکرد دارایی‌ها و ایجاد عملیات صنعتی تاب‌آورتر تبدیل شده است.

شکل ۱. زیرساخت‌های صنعتی فرسوده همچنان یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی طرح‌های پایداری هستند.

زیرساخت‌های قدیمی همچنان روند پیشرفت پایداری را کند می‌کنند

یکی از بزرگ‌ترین موانع پایداری، استفاده گسترده از دارایی‌های صنعتی قدیمی است.

بسیاری از تأسیسات تولیدی همچنان با تجهیزاتی کار می‌کنند که بیست، سی یا حتی پنجاه سال پیش نصب شده‌اند. هرچند این سامانه‌ها اغلب همچنان قابل‌اعتماد هستند، بسیار پیش از رواج استانداردهای نوین بهره‌وری انرژی، طرح‌های کاهش کربن و فناوری‌های بهینه‌سازی دیجیتال طراحی شده‌اند.

سازمان‌های صنعتی به‌ندرت امکان جایگزینی تأسیسات کامل را دارند. پروژه‌های جایگزینی زیرساخت در مقیاس بزرگ می‌توانند به میلیون‌ها دلار هزینه سرمایه‌ای نیاز داشته باشند و در عین حال اختلال عملیاتی قابل‌توجهی ایجاد کنند.

این چالش به‌ویژه در صنایعی رایج است که وابستگی زیادی به دارایی‌های با عمر طولانی دارند؛ از جمله تولید برق، نفت و گاز، فرآوری مواد شیمیایی، تصفیه آب، تولید مواد غذایی و تولیدات صنعتی سنگین.

به‌جای دنبال کردن راهکارهای جایگزینی کامل، تولیدکنندگان به‌طور فزاینده‌ای بر نوسازی دیجیتال تمرکز می‌کنند.

نوسازی دیجیتال به سازمان‌ها امکان می‌دهد ضمن حفظ زیرساخت موجود، بهره‌وری را بهبود دهند. تولیدکنندگان با یکپارچه‌سازی سیستم‌های مدرن اتوماسیون، حسگرهای هوشمند، پلتفرم‌های پیشرفته تحلیل داده و فناوری‌های مدیریت انرژی، می‌توانند بدون بازسازی گسترده تأسیسات، پایداری را ارتقا دهند.

برای مثال، تأسیساتی که سیستم‌های کنترلی فرسوده خود را ارتقا می‌دهند، اغلب سیستم‌های PLC و PAC مدرنی را به کار می‌گیرند که قابلیت‌های پیشرفته‌تری برای عیب‌یابی، مشاهده‌پذیری فرایند و پایش انرژی فراهم می‌کنند.

پلتفرم‌های کنترلی قدیمی را نیز می‌توان با استفاده از فناوری‌های تأمین‌کنندگان بزرگ اتوماسیون، مانند Allen-Bradley، Siemens، ABB، Schneider Electric، Yokogawa و Emerson، نوسازی کرد و در عین افزایش بهره‌وری، عمر دارایی‌ها را نیز verläng کرد.

سیستم‌های مدیریت انرژی به ابزارهای حیاتی پایداری تبدیل شده‌اند

بسیاری از سازمان‌ها میزان انرژی هدررفته را دست‌کم می‌گیرند، صرفاً به این دلیل که الگوهای مصرف قابل مشاهده نیستند.

صورتحساب سنتی خدمات عمومی، نمایی کلی از هزینه‌های انرژی در سطح تأسیسات ارائه می‌دهد، اما درباره دارایی‌ها، فرایندها یا شرایط عملیاتی خاصی که مسئول مصرف بیش‌ازحد هستند، اطلاعات اندکی فراهم می‌کند.

سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS) با ارائه پایش و تحلیل لحظه‌ای مصرف انرژی در سراسر تأسیسات، این مشکل را برطرف می‌کنند.

پلتفرم‌های مدرن مدیریت انرژی اطلاعات را از منابع زیر جمع‌آوری می‌کنند:

• کنترل‌کننده‌های صنعتی
• مراکز کنترل موتور
• درایوهای فرکانس متغیر
• دستگاه‌های پایش توان
• سیستم‌های مدیریت ساختمان
• تجهیزات تولید
• زیرساخت شبکه صنعتی

با تحلیل این داده‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند ناکارآمدی‌هایی را شناسایی کنند که در غیر این صورت پنهان می‌ماندند.

برای مثال، ممکن است موتورها هنگام توقف تولید همچنان کار کنند. کمپرسورها ممکن است خارج از محدوده بهینه بهره‌وری خود فعالیت کنند. سیستم‌های گرمایش و سرمایش نیز ممکن است به‌دلیل راهبردهای کنترلی قدیمی، انرژی اضافی مصرف کنند.

وقتی این ناکارآمدی‌ها آشکار می‌شوند، اقدامات اصلاحی اغلب فوراً موجب صرفه‌جویی می‌شوند.

بسیاری از تأسیسات با استفاده از فناوری‌های هوشمند کنترل حرکت، مانند درایوهای AC با فرکانس متغیر (VFD)، درایوهای DC و راهکارهای پیشرفته حرکت موجود در درایوها و کنترل حرکت، عملکرد انرژی خود را بهبود می‌دهند.

تولیدکنندگانی که از پلتفرم‌های Danfoss، Lenze، Delta Electronics و Allen-Bradley PowerFlex استفاده می‌کنند، اغلب از طریق راهبردهای بهینه‌سازی موتور به کاهش چشمگیر مصرف انرژی دست می‌یابند.

بهینه‌سازی کنترل فرایند، دستاوردهای فوری برای پایداری به همراه دارد

بسیاری از طرح‌های پایداری بر جایگزینی تجهیزات تمرکز دارند. با این حال، بهینه‌سازی فرایند اغلب نتایجی سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر به همراه دارد.

فرایندهای تولید به‌ندرت در تمام طول چرخه عمر خود با حداکثر بهره‌وری کار می‌کنند. با گذشت زمان، تغییرات در روش‌های عملیاتی، فرسودگی تجهیزات، تنوع محصولات و اصلاحات سیستم کنترل می‌توانند ناکارآمدی‌هایی ایجاد کنند که مصرف انرژی و تولید ضایعات را افزایش می‌دهند.

سیستم‌های پیشرفته کنترل فرایند به‌طور پیوسته شرایط تولید را ارزیابی می‌کنند و برای حفظ عملکرد بهینه، تنظیمات لازم را انجام می‌دهند.

سیستم‌های کنترل توزیع‌شده همچنان در صنایع فرایندمحور اهمیت ویژه‌ای دارند.

سیستم‌های مدرن کنترل DCS دید متمرکز و قابلیت‌های پیشرفته کنترلی فراهم می‌کنند که هم از عملکرد عملیاتی و هم از اهداف پایداری پشتیبانی می‌کنند.

سازمان‌هایی که از پلتفرم‌هایی مانند Yokogawa CENTUM VP، Emerson DeltaV، Emerson Ovation، Honeywell Experion PKS، Foxboro و ABB 800xA AC 800M استفاده می‌کنند، به‌طور فزاینده‌ای از داده‌های فرایندی برای بهینه‌سازی عملیات انرژی‌بر بهره می‌گیرند.

این سیستم‌ها به کاهش تغییرپذیری فرایند، بهبود توان عملیاتی، کاهش مصرف منابع و به حداقل رساندن تولید ضایعات کمک می‌کنند.

نگهداری پیش‌بینانه از قابلیت اطمینان و پایداری پشتیبانی می‌کند

پایداری و قابلیت اطمینان دارایی‌ها ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند.

تجهیزاتی که در شرایط نامطلوب کار می‌کنند، معمولاً انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و در عین حال خروجی‌هایی با کیفیت پایین‌تر تولید می‌کنند. اجزایی مانند یاتاقان‌ها، پمپ‌ها، کمپرسورها، توربین‌ها، موتورها و گیربکس‌ها اغلب مدت‌ها پیش از آنکه خرابی‌هایشان آشکار شود، با کاهش بهره‌وری مواجه می‌شوند.

فناوری‌های تعمیر و نگهداری پیشگویانه به سازمان‌ها اجازه می‌دهند این مشکلات را پیش از تأثیرگذاری بر تولید شناسایی کنند.

سیستم‌های مدرن پایش وضعیت، سلامت ماشین‌آلات را به‌طور مداوم از طریق موارد زیر تحلیل می‌کنند:

• پایش ارتعاش
• پایش دما
• تحلیل روان‌کاری
• عیب‌یابی موتور
• اندازه‌گیری مجاورت
• تحلیل دینامیک روتور

با شناسایی زودهنگام ناکارآمدی‌ها، تولیدکنندگان اتلاف انرژی را کاهش می‌دهند و هم‌زمان قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود می‌بخشند.

این رویکرد به‌ویژه در کاربردهای تجهیزات دوار شامل توربین‌ها، کمپرسورها، ژنراتورها، پمپ‌ها و ماشین‌آلات حیاتی فرایندی ارزشمند است.

تأسیساتی که راهبردهای تعمیر و نگهداری پیشگویانه را اجرا می‌کنند، اغلب راهکارهایی از پایش ماشین‌آلات به کار می‌گیرند؛ از جمله پلتفرم‌های بنتلی نوادا، وایبرو-میتر، epro و امرسون CSI 6500.

سیستم‌های حفاظتی پیشرفته مانند سیستم بنتلی نوادا 3500، سیستم بنتلی نوادا 3300 و انواع ترانسمیترهای ارتعاش به سازمان‌ها کمک می‌کنند بهره‌وری دارایی‌ها را به حداکثر برسانند و هم‌زمان فعالیت‌های غیرضروری تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.

شبکه‌سازی صنعتی و دسترسی به داده همچنان از چالش‌های اصلی پایداری هستند

حتی زمانی که سازمان‌ها در برنامه‌های پایداری سرمایه‌گذاری می‌کنند، بسیاری از آن‌ها برای دستیابی به نتایج قابل‌اندازه‌گیری با مشکل مواجه‌اند، زیرا داده‌های عملیاتی همچنان در چندین سیستم پراکنده هستند.

داده‌های مصرف انرژی ممکن است در سیستم‌های پایش توان قرار داشته باشند. اطلاعات تولید ممکن است در پلتفرم‌های اجرای تولید ذخیره شوند. سوابق تعمیر و نگهداری اغلب در پایگاه‌های داده جداگانه وجود دارند، در حالی که شاخص‌های محیطی از طریق برنامه‌های کاملاً متفاوت جمع‌آوری می‌شوند.

این نبود یکپارچگی مانع از آن می‌شود که تصمیم‌گیرندگان درک کاملی از عملکرد تأسیسات به دست آورند.

برای مثال، افزایش مصرف انرژی ممکن است به فرسودگی تجهیزات، ناکارآمدی فرایندها، افزایش حجم تولید، شرایط محیطی یا رفتار اپراتور مرتبط باشد. بدون دید یکپارچه، شناسایی علت واقعی دشوار می‌شود.

فناوری‌های شبکه‌سازی صنعتی به تولیدکنندگان کمک می‌کنند بر این موانع غلبه کنند.

زیرساخت‌های ارتباطی مدرن، تبادل یکپارچه داده میان سامانه‌های اتوماسیون، نرم‌افزارهای سازمانی، پلتفرم‌های مدیریت انرژی و برنامه‌های تحلیلی ابری را امکان‌پذیر می‌کنند.

تأسیسات در حال نوسازی زیرساخت دیجیتال خود، به‌طور فزاینده‌ای راهکارهایی از ارتباطات و شبکه‌سازی، ازجمله فناوری‌های ProSoft، Weidmüller، Pepperl+Fuchs و HIMA را به‌کار می‌گیرند.

با دسترس‌پذیرتر شدن داده‌های صنعتی، سازمان‌ها توانایی مرتبط‌سازی مصرف انرژی، خروجی تولید، عملکرد دارایی‌ها و فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات را به دست می‌آورند. این بینش‌ها کمک می‌کنند طرح‌های پایداری از سطح فرضیات فراتر بروند و واقعاً داده‌محور شوند.

رابط‌های انسان و ماشین و رایانش صنعتی، دیدپذیری پایداری را بهبود می‌دهند

داده تنها زمانی ارزش ایجاد می‌کند که اپراتورها، مهندسان و مدیران بتوانند به‌سادگی به آن دسترسی پیدا کنند و آن را درک کنند.

بسیاری از تولیدکنندگان همچنان در تأسیسات خود با شرایطی فعالیت می‌کنند که اطلاعات حیاتی عملیاتی میان چندین صفحه‌نمایش، پلتفرم نرم‌افزاری مجزا و سامانه‌های کنترلی منفصل پراکنده است.

این نبودِ دید کافی اغلب اقدامات اصلاحی را به تأخیر می‌اندازد و فرصت‌های بهینه‌سازی را محدود می‌کند.

پلتفرم‌های مدرن رابط انسان و ماشین (HMI) و سامانه‌های رایانش صنعتی، دسترسی متمرکز به اطلاعات عملیاتی را فراهم می‌کنند و به کارکنان اجازه می‌دهند ناکارآمدی‌ها را سریع‌تر شناسایی کنند.

ابزارهای پیشرفته بصری‌سازی به اپراتورها امکان می‌دهند موارد زیر را پایش کنند:

• روندهای مصرف انرژی
• شاخص‌های بهره‌وری تولید
• شاخص‌های سلامت تجهیزات
• داده‌های عملکرد زیست‌محیطی
• نیازمندی‌های نگهداری و تعمیرات
• نرخ بهره‌برداری از دارایی‌ها

وقتی شاخص‌های پایداری در سطح عملیاتی قابل مشاهده باشند، سازمان‌ها آمادگی بیشتری برای تصمیم‌گیری آگاهانه خواهند داشت.

تولیدکنندگان به‌طور فزاینده‌ای راهکارهایی از رایانش صنعتی و HMI، ازجمله پلتفرم‌های Siemens SIMATIC HMI، Allen-Bradley PanelView، GE QuickPanel و Delta DOP Series را برای بهبود آگاهی عملیاتی و پشتیبانی از طرح‌های پایداری به‌کار می‌گیرند.

نوسازی توزیع توان از اهداف کاهش کربن پشتیبانی می‌کند.

زیرساخت توان اغلب در بحث‌های مربوط به پایداری نادیده گرفته می‌شود. بااین‌حال، سیستم‌های توزیع الکتریکی ناکارآمد می‌توانند به میزان چشمگیری در اتلاف انرژی نقش داشته باشند.

سیستم‌های قدیمی توان ممکن است با کیفیت پایین توان، هارمونیک‌های بیش‌ازحد، ناپایداری ولتاژ و معماری‌های توزیع ناکارآمد مواجه باشند.

این مسائل هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند و هم‌زمان بهره‌وری کلی انرژی را کاهش می‌دهند.

فناوری‌های مدرن پایش توان، دید کاملی از عملکرد الکتریکی در سراسر یک مجموعه فراهم می‌کنند. سازمان‌ها با پایش مداوم کیفیت توان، متعادل‌سازی بار و الگوهای مصرف می‌توانند فرصت‌های بهبود بهره‌وری و قابلیت اطمینان را شناسایی کنند.

مجموعه‌هایی که طرح‌های نوسازی الکتریکی را دنبال می‌کنند، اغلب محصولاتی از اجزای توان و تجهیزات الکتریکی، از جمله موارد زیر، به‌کار می‌گیرند:

• منابع تغذیه
• مدارشکن‌ها
• رله‌ها
• ترمینال‌بلوک‌ها

تولیدکنندگانی که زیرساخت‌های حیاتی توان را اداره می‌کنند، اغلب برای بهبود بهره‌وری الکتریکی و قابلیت اطمینان سیستم به راهکارهای GE Multilin، ABB، Schneider Electric و Siemens Industrial Power متکی هستند.

تولید پایدار به کنترل هوشمند حرکت وابسته است

موتورهای الکتریکی در سراسر جهان درصد قابل‌توجهی از مصرف انرژی صنعتی را به خود اختصاص می‌دهند. در نتیجه، بهبود بهره‌وری موتور همچنان یکی از سریع‌ترین راه‌ها برای کاهش مصرف انرژی تولیدکنندگان است.

سیستم‌های موتور سنتی اغلب بدون توجه به نیازهای واقعی فرایند، با سرعت ثابت کار می‌کنند. این رویکرد مقدار قابل‌توجهی انرژی هدر می‌دهد، به‌ویژه در کاربردهای مربوط به پمپ‌ها، فن‌ها، نوار نقاله‌ها و کمپرسورها.

فناوری‌های سرعت متغیر به موتورها اجازه می‌دهند فقط با سرعت موردنیاز شرایط عملیاتی فعلی کار کنند.

راهکارهای مدرن کنترل حرکت می‌توانند عملکرد را به‌صورت پویا و بر اساس نیازهای فرایند تنظیم کنند و مصرف انرژی را به میزان چشمگیری کاهش دهند.

تولیدکنندگانی که برنامه‌های پایداری را اجرا می‌کنند، اغلب موارد زیر را به‌کار می‌گیرند:

• درایوهای AC با فرکانس متغیر
• درایوهای سروو
• بردهای درایو
• ماژول‌های توان

فناوری‌های پیشرو از ABB Motors & Drives، Siemens Drive Systems، Danfoss VLT Inverters، Delta VFD Series و Allen-Bradley PowerFlex همچنان به تولیدکنندگان کمک می‌کنند مصرف انرژی عملیاتی را کاهش دهند و هم‌زمان انعطاف‌پذیری فرایند را بهبود بخشند.

نقش سامانه‌های ایمنی در عملیات پایدار

پایداری اغلب با عملکرد زیست‌محیطی مرتبط دانسته می‌شود، اما ایمنی عملیاتی نیز نقشی به همان اندازه مهم دارد.

حوادث بزرگ صنعتی می‌توانند به آسیب‌های زیست‌محیطی، خسارت‌های تولید، نابودی تجهیزات و هدررفت قابل‌توجه منابع منجر شوند.

سامانه‌های مدرن ابزاردقیق ایمنی به سازمان‌ها کمک می‌کنند این خطرات را کاهش دهند و هم‌زمان از اهداف بلندمدت پایداری پشتیبانی کنند.

پلتفرم‌های پیشرفته ایمنی، شرایط حیاتی عملیاتی را پایش می‌کنند و پیش از تشدید موقعیت‌های خطرناک، اقدامات حفاظتی را آغاز می‌کنند.

تأسیساتی که فرایندهای پرخطر را اجرا می‌کنند، اغلب به فناوری‌هایی مانند Triconex، Honeywell Safety Manager، Yokogawa ProSafe-RS و راهکارهای سبدهای Safety Modules متکی هستند.

این سامانه‌ها با پیشگیری از حوادث و حفظ ثبات فرایند، مستقیماً به حفاظت از محیط‌زیست و پایداری عملیاتی کمک می‌کنند.

شکل ۳. تولید پایدار مستلزم همسویی افراد، فرایندها و فناوری در سراسر سازمان است.

چرا پایداری یک مزیت رقابتی بلندمدت است

تنها درصد اندکی از سازمان‌ها هنوز درباره ارزش سرمایه‌گذاری در پایداری تردید دارند. بیشتر تولیدکنندگان اکنون درک می‌کنند که ابتکارهای زیست‌محیطی می‌توانند فراتر از رعایت الزامات قانونی، مزایای تجاری قابل‌اندازه‌گیری ایجاد کنند.

برنامه‌های موفق پایداری معمولاً دستاوردهای زیر را به همراه دارند:

• کاهش هزینه‌های انرژی
• کاهش هزینه‌های نگهداری
• بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات
• بهره‌وری عملیاتی بالاتر
• کاهش تولید پسماند
• افزایش اعتماد سرمایه‌گذاران
• روابط مستحکم‌تر با مشتریان
• آمادگی بیشتر برای الزامات قانونی

موفق‌ترین تولیدکنندگان، پایداری را هم از طریق بازگشت سرمایه (ROI) و هم از طریق بازگشت ارزش (ROV) ارزیابی می‌کنند. این دیدگاه گسترده‌تر نشان می‌دهد که پایداری به تاب‌آوری بلندمدت، رقابت‌پذیری و تعالی عملیاتی کمک می‌کند.

تهیه نقشه‌راه پایداری برای تأسیسات صنعتی

یکی از رایج‌ترین دلایل شکست برنامه‌های پایداری، نبود نقشه‌راهی ساختاریافته برای اجراست. بسیاری از سازمان‌ها اهداف زیست‌محیطی بلندپروازانه‌ای تعیین می‌کنند، اما در تبدیل این اهداف به اقدامات عملی که کارکنان کارخانه بتوانند اجرا کنند، با مشکل مواجه می‌شوند.

تولیدکنندگان موفق معمولاً به پایداری به‌عنوان تحولی مرحله‌ای، نه یک پروژه واحد، نگاه می‌کنند.

مرحله اول بر ایجاد دیدپذیری تمرکز دارد. سازمان‌ها داده‌های پایه مربوط به مصرف انرژی، بهره‌برداری از دارایی‌ها، انتشار آلاینده‌ها، عملکرد نگهداری و بهره‌وری فرایند را جمع‌آوری می‌کنند. بدون اندازه‌گیری‌های پایه قابل‌اعتماد، کمّی‌سازی میزان بهبود تقریباً غیرممکن است.

مرحله دوم بر بهینه‌سازی تمرکز دارد. دارایی‌های موجود، سیستم‌های کنترل و فرایندهای تولید تحلیل می‌شوند تا ناکارآمدی‌هایی شناسایی شوند که بدون سرمایه‌گذاری عمده قابل اصلاح هستند.

مرحله سوم شامل نوسازی است. تأسیسات شروع به پیاده‌سازی فناوری‌های پیشرفته اتوماسیون، سیستم‌های کنترل هوشمند، برنامه‌های نگهداری پیش‌بینانه و راهکارهای مدیریت انرژی می‌کنند که از اهداف بلندمدت پایداری پشتیبانی می‌کنند.

مرحله نهایی بر بهبود مستمر تمرکز دارد. پایداری به‌جای آنکه صرفاً یک ابتکار مستقل شرکتی باشد، در تصمیم‌گیری‌های روزمره عملیاتی نهادینه می‌شود.

این رویکرد ساختاریافته، ریسک را به حداقل می‌رساند و هم‌زمان در سراسر مسیر تحول، بهبودهای قابل‌اندازه‌گیری ایجاد می‌کند.

نوسازی اتوماسیون از پایداری بدون جایگزینی کامل تأسیسات پشتیبانی می‌کند

بسیاری از تولیدکنندگان به‌اشتباه تصور می‌کنند که پایداری مستلزم جایگزینی بخش‌های بزرگی از زیرساخت موجود است. در واقع، اغلب می‌توان با تلاش‌های هدفمند برای نوسازی، بهبودهای چشمگیری ایجاد کرد.

PLCهای قدیمی، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده، رابط‌های اپراتوری و شبکه‌های ارتباطی صنعتی را اغلب می‌توان بدون جایگزینی کامل خطوط تولید ارتقا داد.

برای مثال، تأسیساتی که از پلتفرم‌های قدیمی اتوماسیون استفاده می‌کنند، اغلب به‌تدریج به سیستم‌های مدرنی مانند موارد زیر مهاجرت می‌کنند:

• ControlLogix شرکت Allen-Bradley
• CompactLogix شرکت Allen-Bradley
• SIMATIC S7 شرکت Siemens
• سیستم‌های PLC شرکت ABB
• PACSystemsهای GE RX3i و RX7i
• سری Mitsubishi MELSEC iQ-R
• سری Omron CJ و CS

سیستم‌های کنترل مدرن، عیب‌یابی پیشرفته‌تر، ارتباطات بهبودیافته، قابلیت‌های پیشرفته پایش انرژی و یکپارچگی بیشتر با ابتکارهای پایداری در سطح سازمان را فراهم می‌کنند.

سازمان‌ها اغلب درمی‌یابند که نوسازی سیستم‌های اتوماسیون، مدت‌ها پیش از آنکه پروژه‌های بزرگ‌تر جایگزینی زیرساخت از نظر مالی امکان‌پذیر شوند، مزایای پایداری ایجاد می‌کند.

اهمیت روزافزون بهره‌وری توربین‌ها و تجهیزات دوار

برای تأسیسات فعال در حوزه دارایی‌های تولید برق، کمپرسورهای بزرگ، توربین‌های گاز، توربین‌های بخار و تجهیزات دوار حیاتی، عملکرد پایداری تا حد زیادی به بهره‌وری ماشین‌آلات وابسته است.

حتی کاهش‌های اندک در بهره‌وری توربین می‌توانند به افزایش چشمگیر مصرف سوخت و انتشار کربن در طول زمان منجر شوند.

در نتیجه، سامانه‌های پیشرفته پایش ماشین‌آلات به اجزایی ضروری از برنامه‌های پایداری در صنایع انرژی‌بر تبدیل شده‌اند.

فناوری‌های مدرن پایش به‌طور پیوسته موارد زیر را ارزیابی می‌کنند:

• ارتعاش شفت
• دینامیک روتور
• وضعیت یاتاقان
• هم‌راستایی مکانیکی
• پروفایل‌های دما
• پایداری ماشین
• بهره‌وری عملیاتی

تأسیسات مسئول ماشین‌آلات حیاتی، اغلب فناوری‌های محیط‌های کنترل توربین و ماشین‌آلات را در کنار سامانه‌های حفاظتی Woodward، کنترل توربین GE، Alstom و General Electric به‌کار می‌گیرند.

این سامانه‌ها هنگامی که با برنامه‌های نگهداری پیش‌بینانه یکپارچه می‌شوند، به حداکثر رساندن بهره‌وری، کاهش مصرف سوخت و افزایش عمر تجهیزات کمک می‌کنند.

شکل ۴. فناوری‌های پیشرفته پایش و اتوماسیون به تأسیسات صنعتی کمک می‌کنند تا ضمن پشتیبانی از اهداف پایداری، بهره‌وری خود را بهبود دهند.

یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر چالش‌های جدیدی برای اتوماسیون ایجاد می‌کند

با افزایش استفاده تولیدکنندگان از منابع انرژی تجدیدپذیر، سامانه‌های اتوماسیون نقش مهم‌تری در حفظ پایداری عملیاتی ایفا می‌کنند.

تولید انرژی خورشیدی، انرژی بادی، سامانه‌های ذخیره‌سازی باتری و منابع انرژی توزیع‌شده، نوسان‌هایی ایجاد می‌کنند که سامانه‌های سنتی برق صنعتی در ابتدا برای مدیریت آن‌ها طراحی نشده بودند.

پلتفرم‌های مدرن اتوماسیون با پایش کیفیت توان، مدیریت توزیع بار و هماهنگ‌سازی مصرف انرژی در چندین سامانه تأسیسات، به متعادل‌سازی این منابع انرژی کمک می‌کنند.

فناوری‌های کنترل صنعتی از موارد زیر پشتیبانی می‌کنند:

• مدیریت ذخیره‌سازی انرژی
• متعادل‌سازی بار
• برنامه‌های پاسخ‌گویی به تقاضا
• پایش کیفیت توان
• هماهنگی ریزشبکه
• راهبردهای یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر

با افزایش پذیرش انرژی‌های تجدیدپذیر، راهکارهای پیشرفته مدیریت توان برای حفظ عملکرد پایدار و قابلیت اطمینان عملیاتی اهمیت فزاینده‌ای پیدا خواهند کرد.

تحلیل داده‌های صنعتی آینده پایداری را شکل خواهد داد

نسل بعدی ابتکارات پایداری با تحلیل داده‌ها و هوش مصنوعی هدایت خواهد شد.

برنامه‌های سنتی پایداری اغلب بر گزارش‌دهی تاریخی و ممیزی‌های دوره‌ای متکی هستند. اگرچه این روش‌ها اطلاعات مفیدی ارائه می‌دهند، به‌ندرت امکان بهینه‌سازی بلادرنگ را فراهم می‌کنند.

پلتفرم‌های پیشرفته تحلیل داده به تولیدکنندگان امکان می‌دهند از گزارش‌دهی گذشته‌نگر فراتر رفته و به‌سوی تصمیم‌گیری پیشگویانه حرکت کنند.

کاربردهای یادگیری ماشین می‌توانند ناکارآمدی‌های پنهان را شناسایی کنند، الگوهای مصرف انرژی را پیش‌بینی کنند، بهبودهای فرایندی را پیشنهاد دهند و مشکلات تجهیزات را پیش از تأثیرگذاری بر تولید تشخیص دهند.

هوش مصنوعی به‌طور فزاینده‌ای برای بهینه‌سازی موارد زیر به کار می‌رود:

• مصرف انرژی
• زمان‌بندی تولید
• بهره‌برداری از دارایی‌ها
• برنامه‌ریزی نگهداری
• عملیات زنجیره تأمین
• راهبردهای کنترل فرایند

این قابلیت‌ها به سازمان‌ها امکان می‌دهند عملکرد پایداری خود را به‌طور مستمر بهبود دهند و در عین حال بهره‌وری و سودآوری را حفظ کنند.

مجموعه‌هایی که پلتفرم‌های پیشرفته اتوماسیون را از اتوماسیون بکهوف، اتوماسیون B&R، میتسوبیشی الکتریک و اومرون به کار می‌گیرند، به‌طور فزاینده‌ای قابلیت‌های تحلیل داده را مستقیماً در محیط‌های تولیدی ادغام می‌کنند.

نتیجه‌گیری

مسیر دستیابی به تولید پایدار با یک فناوری، ارتقای تجهیزات یا ابتکار زیست‌محیطی واحد تعریف نمی‌شود؛ بلکه حاصل هزاران تصمیم عملیاتی است که در مجموع بهره‌وری، قابلیت اطمینان و استفاده از منابع را بهبود می‌دهند.

تولیدکنندگان با چالش‌های متعددی، از جمله زیرساخت‌های فرسوده، بودجه‌های محدود، داده‌های پراکنده، مقاومت سازمانی و الزامات نظارتی فزاینده، مواجه‌اند. بااین‌حال، فناوری‌های نوین صنعتی راهکارهای عملی ارائه می‌دهند که به سازمان‌ها کمک می‌کنند بر این موانع غلبه کنند.

سیستم‌های اتوماسیون، پلتفرم‌های مدیریت انرژی، فناوری‌های نگهداری پیشگویانه، درایوهای هوشمند، زیرساخت شبکه‌سازی صنعتی و ابزارهای پیشرفته تحلیل داده، همگی به ایجاد مدلی عملیاتی پایدارتر کمک می‌کنند.

مهم‌تر از همه، پایداری نباید به‌عنوان هزینه تلقی شود؛ بلکه باید آن را سرمایه‌گذاری راهبردی در تعالی عملیاتی دانست.

سازمان‌هایی که پایداری را با بهره‌وری، قابلیت اطمینان و عملکرد کسب‌وکار با موفقیت همسو می‌کنند، برای رقابت در بازار جهانیِ روزافزوناً demanding موقعیت بهتری خواهند داشت.

تولیدکنندگانی که امروز بهینه‌سازی مبتنی بر داده، اتوماسیون هوشمند و بهبود مستمر را به کار می‌گیرند، رهبران صنعت فردا خواهند شد و به هزینه‌های عملیاتی کمتر، اثرات زیست‌محیطی کاهش‌یافته، تاب‌آوری بیشتر و رشد بلندمدت قوی‌تر دست خواهند یافت.