Quyết định đúng đắn sẽ phụ thuộc vào ứng dụng thực tế, chu kỳ hoạt động, cơ sở hạ tầng, mức sử dụng năng lượng, chi phí đầu tư và tổng chi phí sở hữu. Đây chính là lúc một quy trình đánh giá tự động hóa bài bản sẽ giúp tránh đưa ra những giả định gây tốn kém chi phí.

Cắt giảm OPEX là hạ thấp các khoản chi phí định kỳ phát sinh trong quá trình vận hành máy móc, hệ thống và quy trình sản xuất. Trong tự động hóa công nghiệp, các chi phí này có thể bao gồm mức sử dụng năng lượng, nguồn cấp khí nén, hoạt động bảo trì và bảo dưỡng, thời gian dừng máy, phụ tùng thay thế, nhân công và chi phí do các quy trình kém hiệu quả gây ra.Đối với các kỹ sư tự động hóa, việc cắt giảm OPEX phải bắt đầu từ cấp độ ứng dụng thực tế. Điều này đồng nghĩa với việc phải đặt câu hỏi xem năng lượng và chi phí vận hành đang tiêu tốn vào đâu, ở cấp độ máy hoặc mô-đun máy. Quy trình này cũng bao gồm việc kiểm tra xem liệu một thay đổi về công nghệ có giúp tiết kiệm được một khoản đáng kể trong suốt vòng đời hay không, hoặc liệu một giải pháp tối ưu hóa nhỏ hơn có mang lại kết quả tốt hơn hay không.

Điều này vô cùng quan trọng vì các ứng dụng khí nén thường ẩn chứa nhiều cơ hội tiềm năng để cắt giảm chi phí vận hành (OPEX). Trong nhiều trường hợp, bước đầu tiên không phải là thay thế công nghệ, mà là tìm hiểu xem mức tiêu thụ khí nén, các mức áp suất, tốc độ chu kỳ hay lượng khí nén sử dụng trong quy trình còn có thể tối ưu ở đâu để tiết kiệm chi phí. Những ứng dụng khí nén quy mô nhỏ và có chuyển động hành trình ngắn vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế và tiết kiệm năng lượng, trong khi các bộ truyền động lớn hoặc ứng dụng tiêu thụ lượng khí cao thường đòi hỏi một quy trình phân tích kỹ hơn.

CAPEX là chi phí đầu tư cần thiết để mua hoặc chế tạo một cỗ máy, hệ thống hay linh kiện. OPEX là chi phí vận hành thiết bị đó theo thời gian. Một quyết định công nghệ trông có vẻ hấp dẫn về mặt CAPEX đôi khi lại kéo theo chi phí vận hành cao hơn về sau. Ngược lại, một khoản đầu tư ban đầu cao hơn sẽ trở nên hợp lý nếu nó giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng, hạn chế thời gian dừng máy hoặc loại bỏ bớt công tác bảo trì trong suốt vòng đời thiết bị.

Đây chính là lý do vì sao tổng chi phí sở hữu trong tự động hóa lại đóng vai trò then chốt. Lựa chọn tốt nhất không chỉ đơn thuần là giải pháp có giá mua thấp nhất hay mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất. Đó phải là giải pháp phù hợp nhất với ứng dụng thực tế, cơ sở hạ tầng và mục tiêu chi phí theo thời gian.

Ví dụ, giải pháp điện khí hóa có thể mang lại hiệu quả kinh tế khi ứng dụng đòi hỏi mức sử dụng năng lượng cao, điều khiển chính xác, chuyển động thường xuyên hoặc cần cắt giảm nhu cầu sử dụng khí nén để có thể hoàn vốn nhanh chóng. Trong khi đó, giải pháp khí nén hiệu suất cao vẫn có thể là phương án tối ưu đối với những ứng dụng có chuyển động đơn giản, nhỏ gọn, tốc độ cao và tiết kiệm chi phí trong suốt vòng đời vận hành.

Những tác nhân lớn nhất đẩy chi phí vận hành trong tự động hóa tăng cao hiếm khi giống nhau ở mọi ứng dụng. Chúng phụ thuộc vào cách máy móc hoạt động, tần suất vận hành, tải trọng cần di chuyển và hiệu suất của cơ sở hạ tầng hiện có.

Những khu vực tiêu tốn khoản OPEX lớn có thể bao gồm các bộ truyền động khí nén cỡ lớn, các ứng dụng tiêu thụ lưu lượng cao, khí nén phục vụ quy trình, các ứng dụng chân không và các vị trí được cấp khí nén ở mức áp suất cao hơn nhu cầu thực tế. Việc này làm gia tăng cả lượng khí tiêu thụ lẫn chi phí vận hành. Khí nén phục vụ quy trình cần được chú ý đặc biệt vì trong nhiều môi trường sản xuất, lượng khí này thường tiêu tốn nhiều hơn cả lượng khí cấp cho các cơ cấu chấp hành khí nén.

Mọi quyết định cần phải dựa trên dữ liệu ứng dụng thực tế. Các yếu tố quan trọng bao gồm kích thước cơ cấu chấp hành, chiều dài hành trình, tốc độ chu kỳ, tải trọng, mức áp suất, lượng khí tiêu thụ, hiện tượng rò rỉ, nhu cầu sử dụng khí nén phục vụ quy trình, giá năng lượng, công sức bảo trì và rủi ro dừng máy.

Điểm mấu chốt rất đơn giản: muốn cắt giảm chi phí vận hành thì phải xác định đúng các điểm tiêu tốn chi phí lớn. Không nên bắt đầu bằng việc mặc định lựa chọn hay bài xích một công nghệ cụ thể nào.

Công nghệ tự động hóa có thể giảm OPEX khi nhắm trúng vào tác nhân gây phát sinh chi phí. Lộ trình hiệu quả nhất có thể là chuyển sang giải pháp điện khí hóa, sử dụng hệ thống khí nén hiệu quả hơn, tối ưu kiểm soát áp suất, giảm lượng khí tiêu thụ, cải thiện kế hoạch bảo trì hoặc so sánh minh bạch chi phí trong suốt vòng đời.

Việc đánh giá công nghệ một cách khách quan sẽ giúp xác định đâu là giả định và đâu là tiềm năng tiết kiệm chi phí thực sự. Thay vì hỏi liệu công nghệ khí nén hay công nghệ điện tốt hơn nói chung, câu hỏi phù hợp hơn là: công nghệ nào giảm chi phí vận hành trong ứng dụng cụ thể này mà không tạo ra sự phức tạp không cần thiết?

Thời gian dừng máy ảnh hưởng đến OPEX do máy móc bị dừng đột ngột hoặc phát sinh các công việc sửa chữa có thể tránh được, dẫn đến thiệt hại về sản lượng. Bảo trì dự đoán có thể giúp đội ngũ chuyển từ thế bị động sửa chữa sau khi phát sinh hư hỏng sang chủ động can thiệp theo kế hoạch, miễn là ứng dụng và dữ liệu cho phép.

Đối với các kỹ sư tự động hóa, điều này nghĩa là phải rà soát xem khâu giám sát tình trạng, chẩn đoán lỗi hay dữ liệu vận hành có thể hỗ trợ việc đưa ra quyết định bảo trì ở mức nào. Hiệu quả của giải pháp này phụ thuộc vào mức độ quan trọng của quy trình, tác động của sự cố và lượng dữ liệu sẵn có. Vì vậy, đây không phải là giải pháp chung áp dụng cho mọi linh kiện.

Có nhiều cách để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong tự động hóa. Đối với hệ thống khí nén, các phương án tiềm năng bao gồm giảm áp suất, kiểm soát áp suất theo nhu cầu, phân chia các vùng áp suất khác nhau, áp dụng các mạch tiết kiệm khí và sử dụng Controlled Pneumatics. Trong những trường hợp khác, hệ thống tự động hóa bằng điện có thể giúp giảm tiêu thụ năng lượng hoặc cải thiện khả năng điều khiển đến mức đủ để tối ưu hóa khoản đầu tư.

Yếu tố quan trọng nhất là phải dựa trên ứng dụng thực tế, chứ không phải nhãn mác của công nghệ. Việc tìm kiếm giải pháp tiết kiệm chi phí ở các chuyển động khí nén nhỏ chưa chắc đã là lựa chọn tối ưu. Thay vào đó, một bộ truyền động lớn, một chu kỳ chạy tốc độ cao hoặc ứng dụng khí nén phục vụ quy trình mới là những đối tượng cần được xem xét kỹ hơn.

Tự động hóa có thể giúp tăng năng suất khi giúp cắt giảm thao tác thủ công, nâng cao độ chính xác khi lặp lại hoặc duy trì hiệu suất vận hành máy ổn định hơn. Nhờ đó, OPEX cũng được giảm xuống. Tuy nhiên, mọi cải thiện về năng suất đều cần gắn liền với từng ứng dụng. Việc thay đổi về công nghệ phải phù hợp với yêu cầu về chuyển động, chất lượng quy trình, thời gian chu kỳ và môi trường vận hành.

Đối với nhiều đội ngũ, câu hỏi thực tế đặt ra là liệu giải pháp tự động hóa mới có giúp máy hoạt động hiệu quả hơn trong suốt vòng đời sử dụng hay không. Giải pháp đó có thể là hệ thống tự động hóa bằng điện, các thiết kế khí nén hiệu suất cao hoặc sự kết hợp của cả hai công nghệ.

Chi phí bảo trì và nhân công có thể tăng cao khi hệ thống quá phức tạp, khó chẩn đoán lỗi hoặc không được kiểm tra định kỳ. Chi phí vận hành cũng có thể tăng cao khi hạ tầng khí nén, mức áp suất cài đặt hoặc lượng khí nén tiêu thụ phục vụ quy trình không phù hợp với yêu cầu thực tế của ứng dụng.

Để cắt giảm các chi phí này, có thể cần xem xét lại mức áp suất, xác định các điểm rò rỉ, cải thiện chức năng chẩn đoán lỗi, sử dụng các linh kiện chuẩn hóa, phân chia các vùng áp suất rõ ràng hơn hoặc chuyển hẳn sang một công nghệ khác nếu việc đó mang lại lợi ích cho ứng dụng. Giải pháp chính xác nhất sẽ phụ thuộc vào bối cảnh vận hành tổng thể, chứ không dựa trên một yếu tố chi phí riêng lẻ nào.

Việc lựa chọn công nghệ tự động hóa phù hợp phải bắt đầu từ chính ứng dụng thực tế. Trước khi thay thế một giải pháp hiện có, các kỹ sư cần nắm rõ các dữ liệu về chuyển động, tải trọng, chu kỳ hoạt động, nhu cầu năng lượng, cơ sở hạ tầng và chi phí vòng đời.

Một quy trình ra quyết định hiệu quả sẽ bao gồm năm câu hỏi.

1. Chi phí vận hành thực tế đang tiêu tốn ở đâu?
Hãy kiểm tra kỹ mức sử dụng năng lượng, mức tiêu thụ khí nén, lượng khí phục vụ quy trình, công sức bảo trì và rủi ro dừng máy.

2. Ứng dụng này có thực sự là một điểm phát sinh OPEX cao không?
Các bộ truyền động cỡ lớn, các chu kỳ chạy tốc độ cao, lượng tiêu thụ khí phục vụ quy trình và việc sử dụng khí nén kém hiệu quả thường có nhiều tiềm năng tối ưu hơn so với các chuyển động khí nén nhỏ và đơn giản.

3. Chỉ tối ưu hóa liệu đã đủ chưa?
Việc giảm áp suất, phân vùng áp suất, ứng dụng mạch tiết kiệm khí hoặc các giải pháp Controlled Pneumatics thường tạo ra sự cân bằng tốt giữa công sức bỏ ra và mức chi phí tiết kiệm được mà không cần phải thay đổi hoàn toàn công nghệ.

4. Giải pháp điện khí hóa có thể tự thu hồi vốn hay không?
Tự động hóa bằng điện có thể là lựa chọn phù hợp khi mức tiết kiệm năng lượng, độ chính xác, khả năng điều khiển hoặc nhu cầu cắt giảm khí nén chứng minh được hiệu quả xứng đáng với khoản đầu tư.

5. Tổng chi phí sở hữu cho thấy điều gì?
Quyết định cuối cùng cần phải cân nhắc chi phí đầu tư, chi phí vận hành, công tác bảo trì, năng lượng tiêu thụ, cơ sở hạ tầng và hiệu suất kỳ vọng trong suốt vòng đời thiết bị.

Festo cung cấp cả giải pháp tự động hóa bằng điện lẫn khí nén. Lợi thế này rất quan trọng khi mục tiêu là giảm chi phí vận hành, bởi vì giải pháp tối ưu nhất có thể không chỉ bó hẹp ở một loại công nghệ cụ thể.

Đối với các ứng dụng khí nén, Festo có thể triển khai nhiều biện pháp như giảm áp suất, kiểm soát áp suất theo nhu cầu, phân vùng áp suất, áp dụng mạch tiết kiệm khí và sử dụng Controlled Pneumatics. Còn đối với các ứng dụng mà giải pháp điện khí hóa mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, Festo cũng có thể hỗ trợ dịch chuyển sang hệ thống tự động hóa bằng điện.

Góc nhìn trung lập về công nghệ này giúp các nhà sản xuất xác định liệu OPEX có thực sự là vấn đề đáng lưu tâm trong một ứng dụng cụ thể hay không và phương án nào là phù hợp nhất.

Mục tiêu không phải là thay thế các giải pháp vốn đang vận hành ổn định. Đó chính là làm cho chi phí vận hành trở nên minh bạch, từ đó lựa chọn giải pháp tự động hóa phù hợp nhất với quy trình, cơ sở hạ tầng và tổng chi phí sở hữu.

Việc cắt giảm chi phí vận hành trong tự động hóa luôn bắt đầu với việc đánh giá rõ ràng ứng dụng thực tế. Những chuyển động khí nén nhỏ có thể không phải tác nhân thực sự gây tốn kém chi phí. Thay vào đó, các bộ truyền động cỡ lớn, hệ thống khí phục vụ quy trình, ứng dụng có tiêu thụ cao, việc sử dụng khí nén kém hiệu quả hoặc các vùng áp suất được kiểm soát lỏng lẻo mới là những nơi cần tối ưu OPEX.

Lộ trình đúng đắn có thể là giải pháp khí nén hiệu suất cao, điện khí hóa hoặc một phương án tự động hóa phù hợp khác. Điều quan trọng là lựa chọn đúng công nghệ phù hợp với mục tiêu cắt giảm chi phí và điều kiện vận hành thực tế.

Hãy tiến hành bước tiếp theo để đánh giá ứng dụng thực tế, xác định các điểm phát sinh chi phí lớn nhất và đánh giá tổng chi phí sở hữu cùng với Festo.