TCO w centrum uwagi: Jak dzięki odpowiedniej strategii obniżyć koszty i równocześnie zwiększyć efektywność
Czy wiesz, że dzięki odpowiedniej technice napędowej można znacznie obniżyć całkowity koszt posiadania (TCO)?
Efektywna technika napędowa jest motorem postępu. Każdy, kto przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnej kieruje się wyłącznie ceną zakupu i nie bierze pod uwagę kosztów następczych, popełnia poważny błąd. W końcu 80-85% całkowitych kosztów eksploatacji można przypisać późniejszym procesom, np. zużyciu prądu, procesom administracyjnym, serwisowi i konserwacji, magazynowaniu części zamiennych lub utylizacji. Staranne rozważenie wszystkich aspektów ekonomicznych jest zatem absolutną koniecznością. Koncepcja całkowitego kosztu posiadania (TCO) zapewnia tutaj wsparcie. Pokazujemy, jak dzięki odpowiedniej strategii obniżyć koszty i równocześnie zwiększyć efektywność systemu.
Obniżenie kosztów i zwiększenie efektywności produkcji: To cel wszystkich inwestycji. Technika napędowa odgrywa przy tym decydującą rolę. Jak pokazują badania, zużycie energii przez napędy elektryczne stanowi nawet 70% całkowitego zużycia energii w przemyśle. Mimo to wielu użytkowników przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych wciąż skupia się przede wszystkim na cenie zakupu, chociaż koszty eksploatacji i recyklingu odgrywają znacznie większą rolę. Jedno jest pewne: Jeżeli uwzględni się również takie aspekty jak efektywność energetyczna, niezawodność eksploatacji, koszty konserwacji i redukcja liczby wariantów, to w dłuższej perspektywie będzie się to opłacać. Dzięki zastosowaniu wysokowydajnych technologii w połączeniu z konsekwentną redukcją liczby wariantów i standaryzacją można znacznie zredukować całkowite koszty eksploatacji (całkowity koszt posiadania – TCO).
Co to jest całkowity koszt posiadania (TCO)?
Całkowity koszt posiadania to ekonomiczna metoda obliczania i analizowania wszystkich kosztów ponoszonych w całym cyklu życia dóbr inwestycyjnych. Oprócz ceny zakupu obejmuje on również wszystkie koszty związane z eksploatacją, recyklingiem i utylizacją. Celem analizy TCO jest dokonanie przeglądu wszystkich aspektów kosztowych związanych z użytkowaniem produktu. Analiza TCO jest ważnym narzędziem przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych i obliczaniu rentowności, ponieważ z wyprzedzeniem ujawnia czynniki kosztotwórcze, ukryte koszty i identyfikuje potencjalne oszczędności. Rozróżnia się koszty bezpośrednie i pośrednie. Koszty bezpośrednie mogą być bezpośrednio przypisane do produktu lub usługi i dlatego są od razu widoczne. Natomiast określanie kosztów pośrednich jest znacznie bardziej skomplikowane, ponieważ są one zazwyczaj trudne do przypisania do poszczególnych inwestycji.
Korzyści ze stosowania analizy TCO w obszarze techniki napędowej:
- Kompleksowa analiza napędów, które mają zostać zainstalowane lub są zainstalowane
- Określenie zużycia energii
- Obliczenia pod kątem optymalnej liczby wariantów napędów
- Identyfikacja ukrytych kosztów
- Ocena potencjalnych oszczędności
- Staranne rozważenie wszystkich aspektów ekonomicznych
- Ukierunkowane projektowanie i uwzględnienie całego systemu
Koszty cyklu życia systemów napędowych
Co to oznacza dla techniki napędowej? Jakie występują koszty bezpośrednie i pośrednie? W jaki sposób można obniżyć całkowity koszt posiadania systemów napędowych? Koszty cyklu życia rozwiązań napędowych obejmują wszystkie poniesione koszty – od nabycia poprzez uruchamianie, użytkowanie i konserwację aż do utylizacji. Cena zakupu stanowi przy tym jedynie 15% – i nigdy nie powinna być jedynym kryterium decyzyjnym. Ok. 85%, a zatem większość, wynika z późniejszych procesów: koszty energii, koszty administracyjne, koszty serwisu i konserwacji, szkolenia i dokumentacja, koszty osobowe, zapasy części zamiennych, awarie i przestoje oraz koszty recyklingu i utylizacji. Ważnym aspektem dla wizerunku w czasach zmian klimatycznych jest trwałość efektów całego projektu. Przy rosnących cenach surowców i energii zrównoważone działania zawsze będą miały pozytywny wpływ na koszty cyklu życia.
Zwiększanie potencjału efektywności
Co może zrobić użytkownik systemu? W przypadku nowych obiektów powinien odpowiednio uwzględnić w specyfikacjach przetargowych takie aspekty jak zrównoważony rozwój i koszty cyklu życia. W przypadku istniejących systemów zaleca się przeprowadzenie audytu energetycznego w celu określenia punktów wyjścia dla ukierunkowanej optymalizacji. Najlepszą podstawą optymalnego projektowania napędu, a tym samym obniżenia całkowitego kosztu posiadania, jest dokładna analiza projektu i jego wymagań, a także staranne rozważenie wszystkich aspektów ekonomicznych. Dlatego inżynierowie aplikacyjni firmy NORD wspierają swoich klientów już na etapie planowania, oferując kompleksowe analizy i usługi doradcze. Firma z północnych Niemiec specjalizująca się w napędach stosuje podejście holistyczne w odniesieniu do redukcji całkowitego kosztu posiadania, wykorzystując cały zakres strategii optymalizacji w celu identyfikacji i zwiększenia potencjału efektywności – od modułowego systemu produktów poprzez wykorzystanie wysokowydajnej, trwałej i ekonomicznej techniki napędowej aż po indywidualne obliczenia TCO oraz przemyślane koncepcje serwisowe i konserwacyjne.
Należy to uwzględnić, aby obniżyć całkowity koszt posiadania systemów napędowych
Technika napędowa kluczem do obniżenia całkowitego kosztu posiadania Optymalny system napędowy dla dedykowanego zastosowania zależy od wymagań aplikacji i warunków otoczenia i musi być dokładnie określony dla każdego projektu. Ogólnie rzecz biorąc, można jednak zidentyfikować szereg czynników, które skutkują szybkim zwrotem z inwestycji (ROI) i dlatego powinny być wykorzystywane do redukcji całkowitego kosztu posiadania.
Właściwości techniki napędowej, które przyczyniają się do obniżenia całkowitego kosztu posiadania:
- Najniższe możliwe zużycie energii
- Stała sprawność w szerokim zakresie prędkości obrotowych i momentu obrotowego
- Wysoka przeciążalność
- Duże możliwości regulacji
- Jak najmniejsza liczba stopni reduktora
- Położenia montażowe z minimalną objętością oleju, zwłaszcza przy małych przełożeniach (słowo kluczowe: redukcja strat podczas rozbryzgiwania)
- Kompaktowa konstrukcja
- Najniższe możliwe koszty konserwacji
- Duża niezawodność eksploatacji
- Duża trwałość
- Możliwość stosowania na całym świecie
- Konstrukcja zoptymalizowana pod kątem liczby wariantów
- Modułowy system produktów
TCO w obszarze konfliktu celów między efektywnością energetyczną i redukcją liczby wariantów
Dwa najważniejsze czynniki wpływające na zmniejszenie całkowitego kosztu posiadania to zużycie energii i liczba stosowanych wariantów napędów. Istnieje jednak konflikt celów między optymalizacją efektywności energetycznej i ograniczaniem liczby wariantów. Jeżeli system zaplanowano z napędami, które są zaprojektowane dla najbardziej energooszczędnego punktu pracy, to koszty inwestycyjne są optymalne, a silniki pracują stosunkowo energooszczędnie, niezależnie od ich klasy efektywności. W zamian za to trzeba jednak zarządzać i konserwować wiele różnych wariantów napędów przez cały cykl życia systemu. Podczas gdy koncepcja napędu, której głównym celem jest oszczędność kosztów energii, prowadzi do dużej liczby wariantów, redukcja liczby wariantów ma dokładnie odwrotny cel, a mianowicie zapewnienie wymaganych momentów obrotowych i prędkości obrotowych w systemie przy wykorzystaniu jak najmniejszej liczby różnych wariantów napędu, jaka jest ekonomicznie uzasadniona. Można w ten sposób zaoszczędzić koszty administracji, serwisu i magazynowania, ale zazwyczaj zwiększają się koszty energii. Z punktu widzenia kosztów cyklu życia zrównoważone połączenie redukcji liczby wariantów i efektywności energetycznej może spowodować dużą redukcję TCO, szczególnie w przypadku dużych projektów intralogistycznych dla portów lotniczych lub centrów dystrybucji paczek, gdzie zespoły napędowe są instalowane w dużych ilościach.
Kluczem są wysokowydajne silniki synchroniczne
Niezwykle skutecznym środkiem prowadzącym do obniżenia całkowitego kosztu posiadania jest zastosowanie wysokowydajnych silników synchronicznych. Dzięki technologii PMSM (technologia silników synchronicznych z magnesami trwałymi) charakteryzują się one wysoką i względnie stałą sprawnością w szerokim zakresie prędkości obrotowych i momentów obrotowych, a tym samym oferują optymalne zużycie energii w zakresie obciążeń częściowych i częściowych prędkości obrotowych – stanowi to wyraźną przewagę nad konwencjonalnymi silnikami asynchronicznymi IE1, IE2 i IE3. W związku z tym są one nie tylko bardziej energooszczędne w tych punktach pracy, ale również dzięki redukcji liczby wariantów pomagają utrzymać sprawność na wysokim poziomie pomimo przewymiarowania. W rezultacie całkowite koszty eksploatacji pozostają niskie. Silniki synchroniczne rozwijają swój pełny potencjał w zastosowaniach w zakresie obciążenia częściowego i niskich zakresów prędkości obrotowych, co ma miejsce np. w obszarach obsługi bagażu, poczty i paczek. Dlatego dzięki zastosowaniu silników synchronicznych można uzyskać znaczne oszczędności kosztów. Znacząca redukcja kosztów ma miejsce w całym cyklu życia produktu.
Porównanie: Silnik asynchroniczny IE3 i silnik synchroniczny IE5+
W szczególności technologia IE5+prowadzi do znacznej redukcji całkowitego kosztu posiadania. Ogromny potencjał oszczędności widać wyraźnie w bezpośrednim porównaniu konwencjonalnego silnika asynchronicznego IE3 (0,75 kW, sprawność silnika 83%, reduktor walcowo-stożkowy) z odpowiadającym mu silnikiem synchronicznym IE5+ (0,75 kW, sprawność silnika 93%, reduktor walcowo-stożkowy). Przy 16 godzinach pracy dziennie (4000 h/rok) można zaoszczędzić ok. 400 kWh/rok. Odpowiada to 0,15 tony CO2 (współczynnik emisji 366 g/kWh) i ok. 11%. Można to pomnożyć przez liczbę używanych napędów (np. przy 20 000 napędów odpowiada to 3000 ton CO2 rocznie). W zakresie obciążenia częściowego daje to oszczędność rzędu 18%. Im dłuższy czas pracy napędów w zakresie obciążenia częściowego, tym większa oszczędność energii wynikająca z doboru napędu i tym lepsze osiągi nowoczesnych silników synchronicznych z magnesami trwałymi o klasie efektywności IE5+.
Silnik IE5+: Wysoka gęstość mocy w najmniejszej przestrzeni montażowej
Dzięki zoptymalizowanej gęstości mocy kompaktowy silnik IE5+ pozwala również zaoszczędzić do 40% miejsca w porównaniu z konwencjonalnymi silnikami asynchronicznymi. Oznacza to, że w takiej samej przestrzeni montażowej można zamontować mocniejszy silnik o większej efektywności energetycznej. Np. silnik synchroniczny IE5+, który zapewnia moment obrotowy do 4,8 Nm, ma taki sam rozmiar jak wcześniejszy silnik IE1 o momencie obrotowym 1,24 Nm. Dzięki efektywnemu wykorzystaniu materiałów i kompaktowej przestrzeni montażowej generacja silników IE5+ ma o ponad 50% mniejszy ciężar w porównaniu do silników asynchronicznych IE3 o takim samym zakresie mocy. Mniejsza objętość i mniejszy ciężar dodatkowo prowadzą do zmniejszenia kosztów transportu, a tym samym dodatkowo chronią środowisko. Wspomniany silnik o mocy 0,75 kW w wersji IE3 waży ok. 10 kg, a porównywalny silnik IE5+ tylko ok. 6 kg. Jeżeli silnik IE5+ zostanie dostarczony ciężarówką z Hamburga do Stuttgartu zamiast silnika IE3, ilość emitowanego CO2 zmniejszy się o ok. 120 g na każdy silnik. Biorąc pod uwagę, że systemy obejmujące do 20 000 napędów nie są rzadkością, a także że wielu producentów napędów zapewnia globalne dostawy, staje się jasne, że wysokowydajne silniki nie tylko wnoszą bezpośredni wkład w zrównoważony rozwój poprzez redukcję zużycia energii, ale również pośredni ze względu na ich mniejszą objętość i ciężar.
Opatentowany motoreduktor DuoDrive pozwala na prawdziwą redukcję kosztów
Dzięki DuoDrive firma NORD idzie o krok dalej. Opatentowany motoreduktor integruje silnik synchroniczny IE5+ z jednostopniowym reduktorem walcowym, dzięki czemu osiąga jedną z najwyższych sprawności na rynku do 92% w tej klasie mocy. Bardzo dużą efektywność systemu osiąga się również przy obciążeniu częściowym. Jest to rozwiązanie przyszłościowe, pozwalające na prawdziwą redukcję kosztów. Stały moment obrotowy silnika w szerokim zakresie prędkości obrotowych umożliwia konsekwentną redukcję liczby wariantów i obniżenie kosztów eksploatacji. W połączeniu z łatwym uruchamianiem dzięki technologii Plug and Play pozwala to znacząco obniżyć całkowity koszt posiadania (TCO) w porównaniu z dotychczasowymi systemami napędowymi. Inne ważne właściwości to gładka, niewentylowana i kompaktowa konstrukcja, a także bardzo spokojna praca przy minimalnej emisji hałasu. Ponieważ wyeliminowano wiele części podlegających zużyciu, mniejsze są również koszty konserwacji. DuoDrive jest dostępny do mocy 3 kW z ciągłym momentem obrotowym do 250 Nm i prędkościami obrotowymi do 1000 obr/min i obejmuje przełożenia reduktora od i=3 do i=18. Zgodne ze standardami rynku wymiary przyłączeniowe ułatwiają wymianę i integrację z istniejącymi konstrukcjami systemów.
Integracja silnika i reduktora ma pozytywny wpływ na TCO
Dzięki integracji silnika i reduktora w jednym korpusie DuoDrive jest wyjątkowo lekki i kompaktowy, zapewniając wysoką gęstość mocy. Liczne części podlegające zużyciu, takie jak pierścienie uszczelniające wał, nie są już potrzebne, co oznacza mniejsze koszty konserwacji i mniejsze straty wynikające z tarcia. Mniejsza liczba punktów zazębień i łożysk stanowi dodatkowy atut. Zminimalizowana objętość oleju zmniejsza również straty podczas rozbryzgiwania. Konstrukcję DuoDrive można instalować w różnych położeniach montażowych bez żadnych modyfikacji i przy takiej samej objętości oleju. Zmniejsza to dodatkowo liczbę wariantów. Dodatkową zaletą są kompaktowe wymiary korpusu: DuoDrive jest znacznie węższy od konkurencyjnych produktów, dzięki czemu zapewnia mały wymiar korytarza w instalacjach systemów transportowych. Ponieważ moc motoreduktora może być skalowana w ramach tej samej konstrukcji bez zmiany wymiarów zewnętrznych, nie są wymagane modyfikacje układu instalacji w celu dostosowania mocy.
Mniejszy całkowity koszt posiadania dzięki celowej redukcji liczby wariantów
Oprócz zużycia energii celowa redukcja liczby stosowanych wariantów napędów zapewnia duży potencjał w zakresie optymalizacji całkowitego kosztu posiadania. Jeden wariant to kombinacja reduktora, silnika i przetwornicy częstotliwości, która różni się wielkością i przełożeniami. Liczbę wariantów można zredukować przez zastosowanie tylko jednego wymiaru motoreduktora i przetwornicy częstotliwości dla określonego zakresu obciążenia i prędkości obrotowych. W przypadku mniejszych wymagań dotyczących wydajności lub innych zakresów prędkości obrotowych zespół napędowy sterowany przez przetwornicę częstotliwości może objąć wszystkie wymagane punkty pracy.
Znaczne oszczędności kosztów
W przypadku redukcji liczby wariantów koszty projektu zwykle nieznacznie rosną, ponieważ czasami stosuje się większe napędy, co prowadzi do wyższej ceny w porównaniu z wymiarowaniem dostosowanym do potrzeb. Jednak w zamian użytkownik korzysta w całym okresie eksploatacji napędu z optymalizacji pracy swojego systemu i uzyskuje znaczne oszczędności w zakresie administrowania, serwisu i magazynowania części zamiennych. Również integrator systemów obniża koszty przez celową redukcję liczby wariantów, np. w zakresie inżynierii.
Korzyści wynikające z redukcji liczby wariantów:
- Koszty energii: Dzięki analizie i uwzględnieniu rzeczywistych obciążeń (słowo kluczowe: obciążenie częściowe) można zaoszczędzić koszty energii w perspektywie długoterminowej. Pozytywny efekt uboczny: mniejszy ślad CO2.
- Koszty inżynieryjne: W procesie inżynieryjnym należy zaprojektować i opracować mniejszą liczbę wariantów. Upraszcza to dobór napędu i wizualizację systemu.
- Koszty administracyjne: Zarządzania wymaga mniejsza liczba numerów części i mniejsza liczba wariantów. Ułatwia to obsługę list części i zmniejsza koszty związane z zakupem. Równocześnie mniejsze są koszty błędów wynikających z nieprawidłowych instalacji i nieprawidłowych zamówień.
- Koszty dokumentacji: Koszty dokumentacji są znacznie mniejsze dzięki standaryzacji i redukcji liczby wariantów.
- Koszty szkoleń: Łatwiejsza konserwacja, uruchamianie i parametryzacja oznacza również mniejsze koszty szkoleń.
- Koszty części zamiennych: Mniejsza liczba typów części zamiennych i mniejsza liczba części w magazynie prowadzi do mniejszego zamrożenia kapitału związanego z zapasem części zamiennych i mniejszej liczby błędów podczas zamawiania i instalacji.
- Uruchamianie, serwis i konserwacja: Łatwiejsza konserwacja i uruchamianie dzięki standaryzacji, modułowości i bogatym możliwościom podłączania ułatwia naprawy. Częstotliwości przeglądów i usługi serwisowe są łatwiejsze do zaplanowania, a instalacja typu Plug and Play również oszczędza wiele czasu i kosztów. Do tego dochodzi doskonałe wsparcie zapewniane przez globalną sieć serwisową firmy NORD DRIVESYSTEMS.
LogiDrive: Standardowe warianty motoreduktorów
Standardowe warianty motoreduktorów, takie jak systemy napędowe LogiDrive firmy NORD, doskonale nadają się do redukcji liczby wariantów i pozwalają na znaczne obniżenie kosztów w całym okresie użytkowania produktu (całkowity koszt posiadania – TCO). LogiDrive to energooszczędny, przyjazny dla serwisu i standardowy system modułowy. W zależności od branży i celu różne produkty firmy NORD można łączyć w rozwiązanie napędowe, które jest w 100% dostosowane do wymagań zastosowań transportowych w przypadku usług pocztowo-paczkowych, portów lotniczych i magazynów. Wszystkie systemy LogiDrive są efektywne i niezwykle łatwe w konserwacji i instalacji dzięki technologii Plug and Play. Wykorzystując wysoką przeciążalność silników i duży zakres regulacji systemu, są one indywidualnie dostosowane do każdego klienta i specjalnie zaprojektowane dla indywidualnego spektrum obciążeń systemu.
Dowiedz się więcej o całkowitym koszcie posiadania TCO
Chcesz dowiedzieć się więcej, jak technika napędowa może przyczynić się do redukcji całkowitego kosztu posiadania? Pobierz naszą broszurę informacyjną „Całkowity koszt posiadania: Technika napędowa kluczem do obniżenia całkowitych kosztów eksploatacji ” i dowiedz się o potencjalnych oszczędnościach, metodach optymalizacji i sposobie, w jaki firma NORD wdraża redukcję TCO.
