چرا پایداری به اولویتی راهبردی برای تولیدکنندگان مدرن تبدیل شده است

پایداری دیگر ابتکاری تخصصی نیست که صرفاً دغدغه‌های زیست‌محیطی آن را هدایت کنند. این مفهوم به راهبردی محوری برای 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 صنعت، بیش از نیمی از سازمان‌های صنعتی پیشرو اهداف کربن‌خنثی تعیین کرده‌اند و بسیاری نیز به پذیرش انرژی‌های تجدیدپذیر و برنامه‌های کاهش انتشار مبتنی بر علم متعهد شده‌اند. این تعهدات بازتاب‌دهنده تغییری گسترده‌تر در بخش تولید هستند. شرکت‌ها بیش‌ازپیش 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، بین میزان تولید، الزامات کیفیت، قابلیت اطمینان دارایی‌ها، نیازهای نیروی کار، نگرانی‌های امنیت سایبری و محدودیت‌های هزینه‌های سرمایه‌ای تعادل برقرار کنند.

در نتیجه، پایداری دیگر صرفاً به کاهش اثرات زیست‌محیطی محدود نمی‌شود. این مفهوم 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. اگرچه این سامانه‌ها اغلب همچنان قابل‌اعتماد هستند، بسیار پیش از رواج استانداردهای مدرن 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 هم‌زمان اختلال عملیاتی قابل‌توجهی ایجاد کنند.

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

به‌جای دنبال کردن راهبردهای جایگزینی کامل، تولیدکنندگان بیش‌ازپیش 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 اساسی تأسیسات، پایداری خود را افزایش دهند.

برای مثال، تأسیساتی که سیستم‌های کنترلی فرسوده خود را ارتقا می‌دهند، اغلب سیستم‌های PLC و PAC مدرنی را به کار می‌گیرند که قابلیت‌های پیشرفته تشخیص عیب، مشاهده‌پذیری فرایند و پایش انرژی را ارائه 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 به سازمان‌ها امکان داد ضمن افزایش بهره‌وری، عمر تجهیزات را نیز افزایش دهند.

سیستم‌های مدیریت انرژی به ابزارهای حیاتی پایداری تبدیل شده‌اند

بسیاری از سازمان‌ها میزان انرژی هدررفته را دست‌کم می‌گیرند، زیرا الگوهای مصرف به‌سادگی قابل مشاهده نیستند.

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

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

پلتفرم‌های مدرن EMS اطلاعات را از منابع زیر جمع‌آوری می‌کنند:

• کنترلرهای 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 باقی می‌ماندند.

برای مثال، ممکن است موتورها زمانی که تولید متوقف است همچنان کار کنند. کمپرسورها ممکن است خارج از محدوده بهینه بهره‌وری خود کار کنند. سیستم‌های گرمایش و سرمایش نیز ممکن است به دلیل راهبردهای کنترلی قدیمی، انرژی غیرضروری مصرف کنند.

وقتی این ناکارآمدی‌ها آشکار می‌شوند، اقدامات اصلاحی اغلب صرفه‌جویی فوری ایجاد می‌کنند.

بسیاری از تأسیسات با استفاده از فناوری‌های هوشمند کنترل حرکت مانند درایوهای AC با فرکانس متغیر، درایوهای DC و راهکارهای پیشرفته حرکت که در مجموعه درایوها و کنترل حرکت ارائه می‌شوند، 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 چشمگیری در مصرف انرژی دست می‌یابند.

بهینه‌سازی کنترل فرایند، دستاوردهای فوری برای پایداری به همراه دارد

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

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

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

سیستم‌های کنترل توزیع‌شده همچنان در صنایع فرایندمحور اهمیت ویژه‌ای دارند.

سیستم‌های کنترل DCS مدرن، دید متمرکز و قابلیت‌های پیشرفته کنترل را فراهم می‌کنند که از عملکرد عملیاتی و اهداف پایداری به‌طور هم‌زمان 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 فرایند برای بهینه‌سازی عملیات انرژی‌بر بهره می‌گیرند.

این سیستم‌ها به کاهش نوسان فرایند، افزایش 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 خروجی‌های کم‌کیفیت‌تری تولید می‌کنند. قطعاتی مانند یاتاقان‌ها، پمپ‌ها، کمپرسورها، توربین‌ها، موتورها و گیربکس‌ها اغلب مدت‌ها پیش از آنکه خرابی‌ها قابل مشاهده شوند، کاهش بهره‌وری را تجربه می‌کنند.

فناوری‌های نگهداری پیش‌بینانه به سازمان‌ها امکان می‌دهند این مشکلات را پیش از تأثیرگذاری بر تولید شناسایی کنند.

سیستم‌های مدرن پایش وضعیت، سلامت ماشین‌آلات را به‌طور پیوسته 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 مربوط به تجهیزات دوار، از جمله توربین‌ها، کمپرسورها، ژنراتورها، پمپ‌ها و ماشین‌آلات حیاتی فرایندی، ارزشمند است.

تأسیسات مجری راهبردهای تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه، اغلب راهکارهایی از مجموعه پایش ماشین‌آلات، از جمله پلتفرم‌های Bently Nevada، Vibro-Meter، epro و Emerson CSI 6500 را به کار می‌گیرند.

سیستم‌های حفاظتی پیشرفته، مانند سیستم Bently Nevada 3500، سیستم Bently Nevada 3300 و انواع ترانسمیترهای ارتعاش، به سازمان‌ها کمک می‌کنند بهره‌وری دارایی‌ها را به حداکثر برسانند و در عین حال فعالیت‌های تعمیر و نگهداری غیرضروری 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 نگهداری می‌شوند، در حالی که شاخص‌های محیطی از طریق برنامه‌هایی 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 بی‌وقفه داده میان سیستم‌های اتوماسیون، نرم‌افزارهای سازمانی، پلتفرم‌های مدیریت انرژی و برنامه‌های تحلیل ابری را امکان‌پذیر می‌کنند.

تأسیسات در حال نوسازی زیرساخت دیجیتال خود، به‌طور فزاینده 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 به طرح‌های پایداری امکان می‌دهند از سطح فرضیات فراتر بروند و واقعاً داده‌محور شوند.

رابط‌های انسان‌وماشین و رایانش صنعتی، دیدپذیری پایداری را بهبود می‌دهند

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

بسیاری از تولیدکنندگان همچنان در تأسیساتی فعالیت می‌کنند که اطلاعات عملیاتی حیاتی در میان چندین صفحه، پلتفرم نرم‌افزاری مجزا و سیستم‌های کنترلی منفصل پراکنده است.

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

پلتفرم‌های مدرن رابط انسان‌وماشین (HMI) و سیستم‌های رایانش صنعتی، دسترسی متمرکز به اطلاعات عملیاتی را فراهم می‌کنند و به کارکنان امکان 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
• الزامات 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 فزاینده راهکارهایی از HMI و رایانش صنعتی، 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 برق از اهداف کاهش کربن پشتیبانی می‌کند

زیرساخت برق اغلب در بحث‌های پایداری نادیده گرفته می‌شود. بااین‌حال، سیستم‌های توزیع برق ناکارآمد می‌توانند سهم قابل‌توجهی در اتلاف انرژی داشته باشند.

سیستم‌های برق قدیمی ممکن است از کیفیت نامطلوب برق، هارمونیک‌های بیش از حد، ناپایداری ولتاژ و معماری‌های توزیع ناکارآمد رنج ببرند.

این مشکلات هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند و در عین حال بهره‌وری کلی انرژی را کاهش می‌دهند.

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

مجموعه‌هایی که طرح‌های نوسازی برق را دنبال می‌کنند، اغلب محصولاتی از قطعات قدرت و برق را به کار می‌گیرند، از جمله:

• منابع تغذیه
• مدارشکن‌ها
• رله‌ها
• ترمینال‌بلوک‌ها

تولیدکنندگانی که زیرساخت‌های حیاتی برق 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 حرکت هوشمندانه وابسته است

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

سیستم‌های سنتی موتور 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 امکان می‌دهند فقط با سرعت موردنیاز شرایط فعلی کار کنند.

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

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

• درایوهای AC با فرکانس متغیر (VFD)
• درایوهای سروو
• بردهای درایو
• ماژول‌های قدرت

فناوری‌های پیشرفته موتورها و درایوهای ABB، سیستم‌های درایو زیمنس، اینورترهای VLT دانفوس، سری اینورترهای VFD دلتا و PowerFlex آلن-بردلی همچنان به تولیدکنندگان کمک می‌کنند تا مصرف انرژی عملیاتی را کاهش دهند و هم‌زمان انعطاف‌پذیری فرایند را بهبود بخشند.

نقش سیستم‌های 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، زیان‌های تولید، تخریب تجهیزات و هدررفت قابل‌توجه منابع منجر شوند.

سیستم‌های مدرن ابزار دقیق ایمنی به سازمان‌ها کمک می‌کنند این خطرات را کاهش دهند و در عین حال از اهداف بلندمدت پایداری پشتیبانی می‌کنند.

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

تأسیسات دارای فرایندهای پرخطر اغلب به فناوری‌هایی مانند Triconex، Honeywell Safety Manager، Yokogawa ProSafe-RS و راهکارهای مجموعه‌های Safety Modules متکی هستند.

این سیستم‌ها با پیشگیری از حوادث و حفظ پایداری فرایند، مستقیماً هم به حفاظت از محیط زیست و هم به 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 کمی از سازمان‌ها هنوز درباره ارزش سرمایه‌گذاری در پایداری تردید دارند. اکنون بیشتر تولیدکنندگان درک می‌کنند که ابتکارهای زیست‌محیطی می‌توانند فراتر از رعایت مقررات، مزایای تجاری قابل‌اندازه‌گیری ایجاد کنند.

برنامه‌های موفق پایداری معمولاً این نتایج را به همراه دارند:

• کاهش هزینه‌های انرژی
• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
• بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات
• بهره‌وری عملیاتی بالاتر
• کاهش تولید پسماند
• افزایش اعتماد سرمایه‌گذاران
• روابط قوی‌تر با مشتریان
• آمادگی بیشتر برای رعایت مقررات

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

تدوین نقشه‌راه پایداری برای تأسیسات صنعتی

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

تولیدکنندگان موفق معمولاً به پایداری به‌عنوان یک تحول مرحله‌ای نگاه می‌کنند، نه یک پروژه منفرد.

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

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

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

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

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

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 اپراتور و شبکه‌های ارتباطی صنعتی را اغلب می‌توان بدون تعویض کامل خطوط تولید ارتقا داد.

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

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

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

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

اهمیت روزافزون بهره‌وری توربین و تجهیزات دوار

برای تأسیساتی که دارایی‌های تولید برق، کمپرسورهای بزرگ، توربین‌های گازی، توربین‌های بخار و تجهیزات دوار حیاتی را بهره‌برداری می‌کنند، عملکرد پایداری تا حد زیادی به بهره‌وری ماشین‌آلات وابسته است.

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

در نتیجه، سیستم‌های پیشرفته پایش ماشین‌آلات به اجزای ضروری برنامه‌های پایداری در صنایع انرژی‌بر تبدیل شده‌اند.

فناوری‌های پایش مدرن 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 در کنار سامانه‌های حفاظتی وودوارد، کنترل توربین GE، آلستوم و جنرال الکتریک، از فناوری‌های محیط‌های کنترل توربین و ماشین‌آلات استفاده می‌کنند.

این سامانه‌ها هنگامی که با برنامه‌های نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه یکپارچه شوند، 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 را بهبود دهند.

یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر چالش‌های جدیدی برای اتوماسیون ایجاد می‌کند

با افزایش استفاده تولیدکنندگان از منابع انرژی تجدیدپذیر، سامانه‌های اتوماسیون نقشی روزافزون 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 نوین اتوماسیون با پایش کیفیت توان، مدیریت توزیع بار و هماهنگ‌سازی مصرف انرژی میان 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 استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، راهکارهای پیشرفته مدیریت توان برای حفظ عملکرد پایدار و قابلیت اطمینان عملیاتی، هر دو، اهمیت فزاینده‌ای پیدا خواهند کرد.

تحلیل داده‌های صنعتی آینده پایداری را شکل خواهد داد

نسل بعدی ابتکارهای پایداری با تحلیل داده و هوش مصنوعی هدایت خواهد شد.

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

پلتفرم‌های تحلیل پیشرفته به تولیدکنندگان امکان می‌دهند از گزارش‌دهی گذشته‌نگر فراتر رفته و به‌سوی تصمیم‌گیری پیش‌بینانه 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 گرفته می‌شود:

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

این قابلیت‌ها به سازمان‌ها اجازه 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 Beckhoff Automation، B&R Automation، Mitsubishi Electric و Omron به کار گرفته‌اند، به‌طور فزاینده‌ای قابلیت‌های تحلیل داده را مستقیماً در محیط‌های تولیدی ادغام می‌کنند.

نتیجه‌گیری

مسیر دستیابی به تولید پایدار با یک فناوری واحد، ارتقای تجهیزات یا ابتکار زیست‌محیطی منفرد 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 قانونی فزاینده مواجه‌اند. بااین‌حال، فناوری‌های صنعتی مدرن راهکارهای عملی‌ای ارائه می‌دهند که به سازمان‌ها در غلبه بر این موانع کمک می‌کنند.

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

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

سازمان‌هایی که پایداری را با بهره‌وری، قابلیت اطمینان و عملکرد کسب‌وکار به‌درستی همسو می‌کنند، آمادگی بیشتری برای رقابت در بازار جهانیِ روزبه‌روز demandingتر 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، تأثیرات زیست‌محیطی کاهش‌یافته، تاب‌آوری بیشتر و رشد بلندمدت قدرتمندتر دست خواهند یافت.