在各個行業(yè)中，電子及半導體、汽車工業(yè)領(lǐng)域?qū)禩CO的計算能力非常強，這是由這類行業(yè)的大規(guī)模客製化製造的特性決定的，每1%的品質(zhì)提升、1%的能耗節(jié)省，對於製造而言，其累計的成本節(jié)省都將是巨大的數(shù)位。

曲線的差異影響設(shè)備壽命

有一次，貝加萊的技術(shù)專家陳工被機器製造商邀請，一同去終端工廠參觀，那是一個電子產(chǎn)品工廠參觀，經(jīng)過一臺塑膠射出機的時候，他突然問工廠經(jīng)理，這個設(shè)備是不是經(jīng)常需要維修？

工廠經(jīng)理說道：「是的，這個設(shè)備經(jīng)常需要大修，更換其中的螺桿，大概這個時間比其它設(shè)備間隔少半年，就是其它需要2年更換一次，它需要1.5年就得更換一次」，他問陳工如何知道？陳工說：「我聽到它的聲音，顯然它的運動曲線比較『硬』，這會有比較大的機械衝擊，帶來了噪音，這種機器磨損就會比較大，壽命短，」他繼續(xù)說道：「其實，2階曲線和3階曲線雖然在定位精度、速度上沒有差別，但是，其對於機器的壽命影響卻是不同的，表面上看兩個設(shè)備看不到差異，但是，數(shù)學不會騙人」。

當然，後來這個機器製造商因此也選用了貝加萊的系統(tǒng)為其控制器系統(tǒng)方案，原因當然不僅包括陳工提到的ACOPOSmulti所提供的曲線能力，也包括製程、穩(wěn)定性等綜合能力。

半年的機器大修間隔差異以及所造成的浪費、機會成本損耗，對於工廠而言，不難計算其成本影響多大。

製造企業(yè)更關(guān)注長期營運成本

全球製造企業(yè)經(jīng)歷數(shù)十年乃至上百年的營運，在如何評估產(chǎn)線投資方面累積了豐富的經(jīng)驗，他們具有非常強的成本核算能力，並非是因為「財大氣粗」才買高端設(shè)備，而是他們經(jīng)過數(shù)十年的製造經(jīng)驗，建立了有效的評價體系，並不以價格作為唯一衡量指標，而是更為全域的看待成本。

對於工業(yè)裝備的採購而言，它是一個複雜、專業(yè)的過程，其使用者決策往往關(guān)乎企業(yè)未來的盈利，尤其對於較大規(guī)模的製造企業(yè)來說，更是一個長期投資回報的評估，除了初始採購成本，越來越多的製造企業(yè)關(guān)注在長期營運中的成本，市場競爭使得企業(yè)必須錙銖必較，而在大規(guī)模生產(chǎn)與製造領(lǐng)域，這個「錙銖」的累積，往往是巨大的成本節(jié)省，每個人工的節(jié)省、每個材料的節(jié)省 、每1%的能耗降低都是巨大的數(shù)位，都會轉(zhuǎn)為盈利，每個良品率甚至0.1%的提升，都會帶來利潤的提升。

01電子行業(yè)為什麼具有超強的成本評估能力？

在各個行業(yè)中，電子及半導體、汽車工業(yè)本身對於TCO的計算能力非常強，這是由這類行業(yè)本身的「大規(guī)模客製化」製造特性決定的，因為在這些領(lǐng)域，每1%的品質(zhì)提升、1%的能耗節(jié)省，對於製造而言，其累計的成本節(jié)省都將是巨大的數(shù)位。

TCO（Total Cost of ownership）也被稱為COO（Cost of Ownership），是在汽車、電子等離散製造領(lǐng)域里廣泛應用的指標，用於評估產(chǎn)線的綜合成本，在VDMA的SEMI 10規(guī)範中，定義了針對太陽光電、矽基相關(guān)電子半導體製造的TCO計算指南。

圖1 : VDMA-SEMI-E10規(guī)約

圖2則是VDMA SEMI對於設(shè)備的綜合使用能力評估，其與OEE有較多重合的計算，當然也會包含了工程時間（製程、裝備與軟體工程）幾個方面的差異，因此，其思想與OEE相同，而其計算又有著行業(yè)特殊屬性。

圖2 : VDMA-SEMI-E10指南

02 TCO是終端生產(chǎn)企業(yè)的核心關(guān)注點

對於機器製造商而言，必須滿足終端製造企業(yè)的需求，他們對於成本的綜合考量，而非僅僅是機器的價格—如果機器價格的話，因為如果僅僅考慮價格的話，那些高端設(shè)備沒有市場，因為他們贏得市場靠綜合成本，以及客戶價值的創(chuàng)造。

為什麼發(fā)展自動化、智慧化？因為其關(guān)乎設(shè)備的品質(zhì)、成本與交付能力，機器從最初的手動控制到基於繼電器邏輯的控制、PLC可程式邏輯控制，到今天基於智慧控制器的控制，它都是為了解決品質(zhì)、成本與交付問題，以伺服系統(tǒng)的工作任務(wù)來舉例：

1.運行成本才是最大的成本

一個伺服馬達，在其生命週期中，其最大的成本來自於電能的消耗，而其初始採購成本佔比僅在5%，因此，這意味著精準的選型會意味著更為長久的成本節(jié)省。

2.低品質(zhì)的產(chǎn)品就是成本

高性能的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它本身可以提供更高的採樣精度和控制精度，以及重複精度，控制精度和重複精度，保證了產(chǎn)品品質(zhì)的一致性，而人們採用自動化系統(tǒng)，不就是為了提供品質(zhì)一致性嗎？

高品質(zhì)，才能帶來低成本，因為不良品，本身就是成本。

3.控制品質(zhì)影響成本

貝加萊液壓控制專家李工精通在吹塑領(lǐng)域的壁厚控制，他對於技術(shù)對生產(chǎn)企業(yè)帶來的回報深有體會，按照他的較保守計算，對於一個桶裝水的塑膠桶生產(chǎn)過程，大概需要45S，而每個桶容積為5加侖的話，需要達到2 kG的塑膠顆粒，採用貝加萊的鏡像壁厚控制器，可以為其節(jié)省3~5%的材料成本，那麼，機器每小時可生產(chǎn)80個桶，給予機器合法的工作時間，每天只運作8小時，5天工作制，那麼一年可以生產(chǎn)的桶數(shù)量為166，400個，每個桶節(jié)省原料僅按照下限3%來計算，就節(jié)省了9.984噸的材料，這個成本對於壁厚控制器所需的採購成本而言，是一個非常好的回報，其實，而且，李工說「高重複精度可以保證產(chǎn)品品質(zhì)一致性， 不良品率低，本身又是一筆節(jié)省。」

03 TCO能夠反映更為真實的全域成本

對於機器製造商來說，考慮初始的採購成本，但是，對於終端生產(chǎn)企業(yè)來說，TCO是更為有效的評估指標，因為：

任何微小的成本都經(jīng)不起時間的積分;

今天，每kWh的能源節(jié)省、每g材料的節(jié)省、生產(chǎn)節(jié)拍中的每1秒鐘、每個人工的節(jié)省帶來的工時的節(jié)省，都會累積為巨大的成本節(jié)省。

在很多時候，初始的採購成本在整個機器的生命週期裡，佔據(jù)的成本反倒是最小的，而低端機器所帶來的浪費，卻是非常巨大的，因此，高性能的機器才能真正為企業(yè)帶來持續(xù)穩(wěn)定的收益。

做企業(yè)，是一項長期的投資工程，因此，高性能機器保障了高投資安全。

貝加萊如何為機器降低TCO？

貝加萊對於TCO的降低，其設(shè)計涵蓋整個機器的全生命週期的每個環(huán)節(jié)。

1設(shè)計與規(guī)劃環(huán)節(jié)的成本點擊樣式

01 通過精準選型

通常，在機器設(shè)計中，工程師會參考原有的機器選擇馬達或傳動機構(gòu)的參數(shù)，又為了考慮餘量，設(shè)計人員通常會在原有的基礎(chǔ)上選擇一定的放大係數(shù)，這會造成浪費，另一方面，為了獲得匹配的動態(tài)回應能力，如果這個選擇不是基於精確計算，則會造成不必要的返工，因此，必須對整個機械傳動鏈進行基於數(shù)位化設(shè)計軟體的精確選型。

在貝加萊，可以通過MapleSim這樣的軟體介面，將機械的圖紙導入，並通過ServoSoft實現(xiàn)運動控制的精準選型，以獲得最優(yōu)的電機規(guī)格，如圖3所示，並且這些模擬所獲得的參數(shù)也可以與控制任務(wù)結(jié)合，通過FMU/FMI導入至Automation Studio開發(fā)平臺中，進行應用內(nèi)建。

圖3 : 通過ServoSoft元件可以實現(xiàn)精準選型

通過馬達精準選型，可以確保獲得最佳的傳動控制性能，以及最小的功耗，而這些都避免在設(shè)計階段，缺乏精準選型造成的過大、過小（造成返工）等損失。

02 建模仿真降低物理測試驗證成本

建模仿真，正是為了應對閉環(huán)，在機器開發(fā)的過程中，對機器的機械傳動、控制製程、流程的驗證通常需要大量的物理測試，即對材料的消耗，無論對於機器開發(fā)，還是對於生產(chǎn)，這筆費用都是用「燒錢」來形容而不過分的，如果可以通過虛擬的環(huán)境中進行的測試驗證，則可以降低大量的物理機器與材料、工時等的消耗，這包括幾個方面：

1.降低物理測試與驗證成本：通過虛擬環(huán)境下的模擬，可以避免直接的物理測試驗證中的材料消耗，並能夠獲得極限參數(shù)下的生產(chǎn)，挖掘機器潛能；

2.降低安全風險，對一些較難進行的測試，可以低風險實現(xiàn)驗證；

3.縮短機器的測試驗證時間，可以通過並行工程，在機械設(shè)計階段即可完成控制演算法的驗證，縮短機器的開發(fā)時間，就可以快速上市獲得領(lǐng)先所帶來的收益。

在圖4中，可以通過Simulink Target for Automation Studio，可以在MATLAB/Simulink中進行建模仿真，並可自動代碼生成，獲得在各種場景中的最優(yōu)匹配參數(shù)，以及控制演算法，在基本模型與參數(shù)穩(wěn)定下，進行少量物理測試即可獲得系列化的應用。

圖4 : 通過MATLAB/Simulink可以實現(xiàn)控制參數(shù)的虛擬測試驗證

2學習環(huán)節(jié)如何降低成本？

無論工程師學習新的平臺用於開發(fā)機器，還是機器到了現(xiàn)場需要對操作人員進行培訓，傳統(tǒng)的集中式的線下培訓，都會帶來大量的差旅成本，而2020年由於疫情，貝加萊的遠端能力得到了充分的發(fā)揮，貝加萊快速加強了在「遠端培訓」與「虛擬實驗室」方面的建設(shè)，利用無所不在的網(wǎng)路，讓大家可以不用差旅勞頓，就可以一起進行學習，項目討論， 即使對於工業(yè)這種系統(tǒng)，必須要「眼見為實」的學習，通過部署在用戶端的ETA（L）系統(tǒng)，我們的培訓師可以幫助工程師來學習。

圖5 : 貝加萊多層級學習與培訓系統(tǒng)降低學習成本

虛擬實驗室，則可以IndustrialPhysics進行建模仿真，通過這種方式來實現(xiàn)對機器的虛擬測試驗證，也可以通過這種方式對機器的培訓展開「可視化」的教學，可以通過AR/VR的方式直觀的練習對機器的操作，並反饋，安全又高效。

它帶來哪些成本的降低？

1.人員差旅成本：可以降低工程師的培訓成本

2.更為可視化的虛擬實驗室，提升了培訓效率

3如何在程式設(shè)計環(huán)節(jié)降低成本？

在中國，對「工業(yè)軟體」的討論非常熱烈，而就本質(zhì)來說，任何產(chǎn)品、技術(shù)，如果它沒有經(jīng)濟性的話，那麼，它就沒有推廣的意義。

圖6 : 通過mapp來提升機器開發(fā)效率

mapp技術(shù)是貝加萊為提高機器開發(fā)效率，將過去數(shù)十年所積累與機器相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施（檔、配方、報警、趨勢等）、行業(yè)（專業(yè)、行業(yè)庫）、連接（網(wǎng)路與通訊、服務(wù)）、機電物件（運動控制、CNC、機器人等）進行了標準化封裝，成為可複用的模組，並提供給使用者開發(fā)。

工業(yè)軟體的本質(zhì)，在於「知識複用」，而知識複用的目的是什麼？

是的，軟體複用就是為了降低不必要的「重複勞動」、以及將高值的製程經(jīng)驗與知識進行複用，它有哪些成本可以降低？

??工程師不用頻繁的編寫代碼，通過mapp的模組可以快速「配置」機器的應用。

??工具本身也是「Know-How」，即如何高效開發(fā)機器的知識的封裝，包括為了複用的軟體開發(fā)；

??工欲善其事，必先利其器-Automation Studio本身就是一個整合工具，用於降低開發(fā)成本，包括其機電故障診斷、模組封裝、代碼測試、專案管理、版本控制等功能設(shè)計。

實際上，這些mapp的開發(fā)，較之以往的開發(fā)本身就可以降低67%的開發(fā)時間，同樣，對於每個機器製造商來說，在Automation Studio平臺，也可以為自身的應用提供自定義模組封裝能力。

4如何在調(diào)試環(huán)節(jié)降低成本？

基於在設(shè)計規(guī)劃階段的建模，在調(diào)試階段可以通過虛擬調(diào)試，提高效率，並降低物理材料浪費；在貝加萊，調(diào)試階段包括了各個層次的調(diào)試支援手段，提升調(diào)試效率：

1.Automation Studio提供的調(diào)試手段：包括I/O模擬、程式模擬、軸測試、傅里葉變換、訊號分析與處理等工具，可以協(xié)助更好的理解機器中存在的問題，無論是量測、控制還是機電傳動方面的問題，也包括程式本身的便捷調(diào)試工具。

2.數(shù)位孿生的虛擬調(diào)試：通過建構(gòu)數(shù)位孿生物件，如通過IndustrialPhysics，可以對機電物件建模，並通過與Automation Studio的控制邏輯、機電傳動交互，可以動態(tài)的觀測到程式的邏輯、機電傳動過程是否達到設(shè)計的要求，並進行調(diào)整，以獲得更優(yōu)的效果，如圖7所示。

圖7 : 通過數(shù)位孿生實現(xiàn)虛擬調(diào)試

3.貝加萊開發(fā)的機電產(chǎn)線優(yōu)化工具：通過自主開發(fā)的CTO軟體，可以針對SuperTrak進行產(chǎn)線的性能最優(yōu)規(guī)劃分析，並提供優(yōu)化建議，通過可視化的量化指標，為產(chǎn)線內(nèi)建人員提供智慧的決策支援。

5如何降低運營維護成本？

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，製造商的運營管理部門更為關(guān)注「人、機、料、法、環(huán)、測」，這些就包括了更為多樣與複雜的現(xiàn)場組合，而事實上，這一切都必須在機器的設(shè)計階段就予以考慮，而不是在現(xiàn)場再調(diào)整。

01材料消耗

更為精準的控制，可以帶來成本的節(jié)省，無論是傳動控制還是製程，例如前面所提及的壁厚控制技術(shù)，在材料上可以達到3-5%的節(jié)省。

02人工消耗

通過機器人、視覺、柔性輸送系統(tǒng)的集成，可以在個人化時代，仍然獲得人工較低的消耗。

03能源消耗

解決能源消耗的辦法有很多種，比如：

1.更好的溫度控制演算法

最有效的節(jié)能來自於「製程」的節(jié)能，在實際中，一個「能用」的溫度控制，與一個「好用」的溫度控制，對於機器來說，有著很大的差別，一個好用的溫度控制，具有極強的自適應力，並能夠精準而不浪費的提供能量輸出。

2.更好的能源計量

除了有專用的能源計量模組來獲得能源數(shù)據(jù)，以獲得精準的「單位產(chǎn)品能耗」計量，能源數(shù)據(jù)還為生產(chǎn)者提供「可視化」的能源趨勢分析，以獲得商業(yè)BI，進而改進營運效率。

3.更好的設(shè)備節(jié)能

例如採用更為高速動態(tài)回應能力的伺服泵技術(shù)、更高功率密度的ACOPOS系列伺服驅(qū)動系統(tǒng)、支援能源再生的共直流母線技術(shù)，都可以為能源節(jié)省獲得支撐。

04 數(shù)位化技術(shù)提升運營效率

今天，工業(yè)互聯(lián)技術(shù)，使得這些數(shù)據(jù)都可以被有效利用，貝加萊提供更為便捷的「數(shù)位化」收段，用於設(shè)備製造商來提供更為高效的數(shù)位化「監(jiān)測」，以使得整個生產(chǎn)製造過程被「監(jiān)測」，以實現(xiàn)「能觀能控」這樣的格局。

數(shù)位化的轉(zhuǎn)型，本身是指通過數(shù)位化手段來不斷反覆運算營運過程，通過可計量、可觀測的手段來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)營運中的問題。

圖8 : IT與OT融合的營運提升意義

通過數(shù)位化互聯(lián)，可以在多個方面提供成本優(yōu)化之道：

1.對全域的生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化，帶來的最優(yōu)成本，例如：時間的匹配避免了不必要的浪費，來自一個機器的空轉(zhuǎn)等待的成本，通過發(fā)現(xiàn)其中的節(jié)拍不匹配，來提升整體協(xié)同效率。

2.通過對生產(chǎn)中的故障進行監(jiān)測，實現(xiàn)預測性維護；

3.發(fā)現(xiàn)更優(yōu)的參數(shù)：通過對運行過程的數(shù)位化監(jiān)測，尋找獲得品質(zhì)的最優(yōu)參數(shù)，並持續(xù)改善；

4.數(shù)據(jù)透明，以獲得溝通的成本下降，數(shù)位化的方式，提升了生產(chǎn)中的溝通成本，通過數(shù)位化方式，快速發(fā)現(xiàn)問題，並推動持續(xù)改善。

貝加萊通過OPC UA規(guī)範的內(nèi)建，使得產(chǎn)線可以獲得連接，並可實現(xiàn)Pub/Sub機制的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫?yún)端、邊緣側(cè)，以實現(xiàn)整體的優(yōu)化潛力。

如何降低維護成本？

如果系統(tǒng)是穩(wěn)定的，那麼維護是少的，那麼，高可靠的系統(tǒng)帶來了生產(chǎn)的高度一致性，也降低了不良品帶來的成本，並通過相應的維護技術(shù)來實現(xiàn)整體運營效率的提升。

01預測性維護

預測性維護技術(shù)，不僅藉助於機理模型的分析，通過對振動、溫度等生產(chǎn)機器參數(shù)的監(jiān)測來反饋故障，也可以通過機器學習（監(jiān)督、非監(jiān)督學習、強化學習）手段來獲得預測性維護的方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預防性維護的事後處理機制，進而提升非計劃的宕機，也延長機器的壽命，提升投資回報。

圖9 : 通過預測性維護降低維護成本

02 安全的遠程診斷技術(shù)

基於貝加萊的安全遠端維護技術(shù)，工程師可以通過IE瀏覽器，遠端對機器的故障進行診斷，並可以進行遠端故障診斷、程序升級等動作，這一切都是在安全（Security & Safety）的情況下進行。

整體而言，貝加萊的技術(shù)在不同的層面，不同的維度，不同的時間，採用不同的手法，來實現(xiàn)對整個機器從設(shè)計規(guī)劃到最終現(xiàn)場運行的全流程成本優(yōu)化。

綜合以上，我們用表一說明貝加萊的成本解決方案。