改造，升级和新版本：成功之路

工业机器是为长期使用而建造的。如果保养得当，它们可以使用30或40年。然而，随着时间的推移，部件开始磨损，停机时间增加，操作设备效率(OEE)下降，部件变得过时，供应商停止支持，最终，机器成为一种负债。与此同时，新的运动控制产品上市提供内置功能，以提高生产率和降低成本。定期的改造使电子子系统保持当前状态，同时提供新技术，如功能安全、预测性维护、能源分析等(见图1)。改造过程可能具有挑战性，但并非必须如此。通过遵循最佳实践，资产所有者可以对设备进行升级，延长其使用寿命，提高设备效率。

图1：改造可以为资产的寿命添加多年，提高OEE和增强功能。（由西门子行业，Inc。提供）

建立目标
许多因素可以推动推动升级或更换设备。“主要动机是现有控制的年龄，”机床研究（纽约罗彻斯特）销售经理Robert Smith说。“他们没有运行机器以及更新的控制。此外，该技术正在变化，即大量旧的组件 - 控制，电机和驱动器 - 不再可用。“

由于设备故障或恼人的故障，机器可能正在经历频繁的停机。维修人员也许能让机器重新运转起来，但每次都变得有点困难。可能有增加生产产量的需求。随着制造业越来越接近“一批批”的神话，机器需要更大的灵活性来加速转换。组织可能希望利用功能安全、预测性维护或能源分析等新功能。最后，但肯定不是最不重要的，原始设备可能已经过时，不再被供应商支持。零件变得越来越贵，越来越难买到。我们的客户要求翻新的主要原因是过时。因此，备件的可用性通常会促使客户投资升级。

本组织需要就改造或新机器的确切目标达成协议。量化改进 - 将停机时间减少20％，但部件成本为10％等。这将使更容易获得准确的出价并识别成功。

了解起点
是否决定改造机器或替换它取决于许多因素。联系系统集成商之前，进行机器的详细评估。是机械的声音？凡在产品生命周期方面的电子产品？什么是电机和传动的状态？如何执行机构？知道的出发点是决定一个改进是否有效至关重要。

考虑机器的规模和价值
框架是改造或新构建的决定有点误导。改造存在作为连续体。根据机器的目标和状态，升级可能只涉及控件。如果业务计划要求全年更换机器左右，则可以设计改装以提高机器条件足以保持其运行。如果机械师是声音，那么机器可以优于顶到底部的改造，这将支持长期操作。

决定是否完全使用改装或更换机器，主要由机器的成本驱动。大型，复杂，通常昂贵的 - 设备通常会被改装而不是更换。“如果它是75,000美元的机器，而且改装将花费40,000美元至50,000美元，更替换它更有意义，”Siemens Industral，Inc。“如果你有一百万美元加上机器，你可以以500,000美元的价格改造它，这更有意义。”执行良好的升级可以为机器的寿命添加十年或更长时间（见图2）。

图2:执行良好的改造可以增加OEE，节省零件成本，同时延长高价值资产的寿命。(博世力士乐提供)

如果问题是由磨损部件引起的停机时间，或其他问题，如安全问题、能源低效或设备整体效率，则改造可以提供成本效益和性能提高的最佳组合。一个例子是将交流感应电机和蜗轮与伺服变速箱的组合，以提高效率。

记住改造的局限性
如果一个组织想要达到显著提高生产力，一个新的版本可能是一个更好的选择。适度的生产率的提高可能与改造，但他们会通过机器本身的限制。ATLEBjånes，首席工程师，梯度工程（利蒂茨，宾夕法尼亚州）指向升级包装机的控制的例子。“在绝对意义上，会有一个性能升级，因为新的控件通常具有更高的可用性和运行多个进程越来越快，”他说。“[生产率的提高]是不正常的驱动力，因为机器已经有机械约束，你不能真的有这么大的多，即使你把它更新，更好，更快的组件。该机内置了一定的速度，如果你试图推除此之外，它很少顺利。这不是马达也是机械传动系统的局限性，只是速度“。

“现有的机械系统已经被设计为一个特定的速度，具体的耐用性和已经经历了一定程度的疲劳消失了，”达雷尔保罗，市场经理在欧姆龙自动化美洲运动和机器人（伊利诺伊州Hoffman Estates）说。“即使他们用新的工具改造，他们可能没有设计使生产另外20％的飞跃。”显著与旋转设备，例如，可以运行精彩的共振的风险变化的速度机器。“突然所有的机器的支撑结构开始振动，”他说。“你可能会超过在滚珠丝杠的加速水平，并开始剪切旋转螺母内的球，因为你真的需要移动到直线伺服才能有加速的那个水平。

考虑到机器通常是更大的过程的一部分，这也很重要。“即使你能加快那台机器，你也不会很好，因为你的上游处理或下游精加工无法相应地加速，”Bjånes补充道。

翻新可以增加惊人数量的功能
关于改造和新构建的一个常见误解是，只有新机器才能显著增加功能。虽然改造通常不适合显著提高生产率，但它们可以用来增加相当多的能力。它们可以用于增加安全功能，改善通信，甚至用于预测性维护的智能驱动器。

在机床领域，例如，改装可用于提供各种增强。“大多数客户认为，他们必须以获得他们对当今机床看到的高级功能购买新机，”内森佩特里说，业务开发/在MasterControls OEM销售（彭德尔顿，印第安纳州）。“同时作为改装或重建，我们可以集成其他配件。这些可以包括附加轴控制，旋转台，部分的探针，激光对刀或其它机床附件，以进一步提高了机器的能力。

通过呈现总成本节约得到管理层的支持
找到改造的美元可能是挑战。特别是因为已经支付了长时间的设备并继续运行，即使与OE之后一样，某些惯性也发挥作用。“假设机械机械合理，改装设备可以以成本的一小部分延长机器正常运行时间，”英格德尔生产系统（Rockford，Illinois）的总经理Todd Whiteman表示。“但是，在项目资助之前可能需要数年。当资本可用时，生产限制机器停机时间。当生产需求削弱时，资本投资难以采购。“

采购和管理部门之间存在一个典型的脱节，后者专注于最小化资本支出，而维护部门和运营部门专注于产生运营成本。不同的预算，不同的优先事项。博世力士乐(Bosch Rexroth，宾夕法尼亚州伯利恒)的应用工程师纳赛尔•苏莱曼(Naser Suleiman)表示:“当你与维修人员和采购人员交谈时，这是两个不同的世界。”“如果维修部对如何花钱有更多的控制，就会有更多的动力进行改造。否则，人们的反应就是，‘它没有坏。我们会把它推迟到明年。’”

关键是通过基于意外停机时间的真正成本呈现详细的投资回报率预测来获得管理层（不仅仅降低生产但总费用，增加了零件成本，支持人员的费用，空缺运营商的费用，成本废料，清除机器的成本，用于重启等）的现代驱动器和控制器包含功能安全性，预测性维护和分析的数据收集可以提供额外的节省。净结果降低了所有权成本，可能导致Roi令人惊讶。

是现实的关于时间轴
改造所需的时间长短取决于项目的范围和推出的细节。在许多情况下，机器需要在项目期间(从几周到几个月不等)离线。大多数集成商通过构建试验台和模拟来减少延迟。

史密斯指出，一个机床升级项目涉及驱动和电机的两轴，新的主轴驱动，和一个新的数控控制器。为了减少延迟，他们在工厂模拟了机器(见图3)。“我们在客户安装系统之前预构建并测试了系统，这样我们就知道它是正常运行的。”“模拟能解决99%的问题。”

图3：CNC升级的仿真包括八个伺服驱动器，新的主轴驱动电机和新的CNC控制器（未示出）。（由机床研究提供）

博世力士乐安全产品产品支持工程师和产品经理Tim Loria说:“我们的软件可以模拟程序，因此即使没有硬件，我们也可以看到它将如何与现场设备、输入和输出等发生反应。”

考虑分段推出
降低风险，并限制停机时间的一种方法是分阶段进行改造。这种方法并不适用于所有情况 - 许多非常大的机器必须关闭和升级的一次。在某些情况下，但是，分阶段推出，可以在周末或假日期间停产进行，以尽量减少对生产的影响。

考虑一个改造项目安全添加到传输线具有10个独立站点。“不要试图做整个机器上周末，我们将在同一时间做一个站，”洛里亚说。“我们会看到什么需要，并在几个周末的过程中，把工作机器上的每个站。”

多阶段方法还可以用于引入更复杂的功能，如预测维护。许多较新的驱动器、电机和编码器能够收集数据，并对这些数据进行处理，以监控机器的运行状况。在初始安装期间，重点将是简单地安装硬件和软件并开始操作。集成的功能可以随后实现。Suleiman说:“驱动器和软件将使电机成为传感器。”“这是分阶段完成的，首先，你基本上让机器启动并运行，然后其他功能作为预测性维护在不同阶段实施。”

工业机器的设计寿命长达几十年。然而，过了某个点，电子设备就不再像设计的那样工作了。零件更经常失效，更换也变得越来越昂贵。停工时间增加，生产率下降。改造提供了一种解决这些问题的方法，以合理的价格削减运营成本。另外，在某些情况下，购买一台新机器可能是最合适的做法。为您的操作做出正确的选择，回顾您的目标，研究您的机器，并与系统集成商密切合作，他们可以指导您取得成功的结论。