ระบบควบคุมรุ่นเก่ายิ่งสร้างปัญหาใหญ่ขึ้นทุกวัน เนื่องจากผู้ผลิตเลิกให้การสนับสนุนแล้ว และชิ้นส่วนอะไหล่ก็หามาทดแทนได้ยากขึ้น ตามการศึกษาล่าสุดของ ARC Advisory Group ในปี 2023 ระบุว่า บริษัทผู้ผลิตเกือบสองในสามประสบปัญหาในการหามาเปลี่ยนทดแทน เมื่ออุปกรณ์ถึงอายุ 15 ปี ชิ้นส่วนสำหรับปรับปรุงระบบ (Retrofit components) สามารถแก้ไขปัญหาตรงนี้ได้โดยตรง ด้วยการให้โปรโตคอลการสื่อสารต่างชนิดกันทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่น เช่น การแปลงสัญญาณระหว่างมาตรฐาน Modbus RTU และ Ethernet/IP พร้อมทั้งรักษาระบบอินพุต/เอาต์พุตเดิมไว้ หากไม่มีการเปลี่ยนแปลง ระบบรุ่นเก่าเหล่านี้จะยังคงก่อให้เกิดการปิดระบบแบบไม่คาดคิด เป็นอันตรายต่อความปลอดภัย และไม่สามารถทำงานร่วมกับเทคโนโลยีโรงงานอัจฉริยะในปัจจุบันที่พึ่งพาการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตอย่างหนัก
เมื่อผู้ผลิตอุปกรณ์ต้นฉบับหยุดให้การสนับสนุนทางเทคนิค โรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงหันไปใช้ผู้ให้บริการจากบุคคลที่สาม หรือลองพัฒนาแนวทางแก้ไขปัญหาด้วยตนเองตามแนวทางการถอดแบบย้อนกลับ (reverse engineering) จากการวิจัยของสถาบันโพนีมอนในปี 2023 พบว่าวิธีการดังกล่าวมักจะเพิ่มระยะเวลาการซ่อมแซมเฉลี่ยประมาณ 34% การปรับตัวให้สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยใหม่ๆ จึงเป็นเรื่องยากขึ้นมาก โดยเฉพาะเมื่อต้องเผชิญกับข้อกำหนดต่างๆ เช่น ที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ISO 13849-1 ทางเลือกที่ดีกว่าคือการอัปเกรดระบบโดยใช้ PLC โปรแกรมเลียนแบบ (emulators) ร่วมกับเกตเวย์โปรโตคอลต่างๆ การอัปเกรดเหล่านี้ช่วยรักษาความพร้อมใช้งานในการสนับสนุนจากผู้ผลิตหลายราย โดยไม่สูญเสียความเข้ากันได้กับโมเดลเซ็นเซอร์และตัวขับเคลื่อนรุ่นเก่ายังคงใช้งานอยู่ นอกจากนี้ ยังช่วยลดการพึ่งพาชิ้นส่วนที่ไม่สามารถหาซื้อได้ง่ายผ่านช่องทางจัดหาแบบดั้งเดิม
ความท้าทาย | % ของโรงงานที่ได้รับผลกระทบ | ผลกระทบต่อต้นทุนเฉลี่ย |
---|---|---|
ฮาร์ดแวร์ควบคุมที่ล้าสมัย | 68% | $1.2M/ปี |
ซอฟต์แวร์รุ่นเก่ายังไม่ได้รับการสนับสนุน | 52% | $840k/ปี |
ไม่สอดคล้องตามมาตรฐานความปลอดภัย | 41% | $620k/ปี |
จุดอ่อนเชิงระบบเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความเร่งด่วนในการปรับปรุงใหม่ การอัพเกรดส่วนประกอบควบคุมช่วยยืดอายุการใช้งานสินทรัพย์และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ซึ่งโดยทั่วไปสามารถสร้างผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ภายใน 18 เดือน
สะพานโปรโตคอลช่วยเชื่อมช่องว่างเมื่ออุปกรณ์ใหม่จำเป็นต้องสื่อสารกับระบบควบคุมรุ่นเก่า พวกมันทำหน้าที่แปลงโปรโตคอลที่แตกต่างกันให้ทำงานร่วมกันได้ ตัวอย่างเช่น สามารถแปลงสัญญาณ Modbus RTU ให้เป็นรูปแบบ TCP/IP หรือ Ethernet/IP ที่ระบบซีเรียลรุ่นเก่าสามารถเข้าใจได้ สิ่งนี้ทำให้อุปกรณ์รุ่นใหม่ที่ทันสมัย เซ็นเซอร์ สามารถสื่อสารกับ PLC ที่อาจมีอายุ 20 หรือ 30 ปีได้จริง ตัวแปลงโปรโตคอลเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกับล่ามแปลในระหว่างการสนทนา บริษัทต่างๆ รายงานว่าประหยัดค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงระบบได้ประมาณ 40% แทนที่จะต้องเปลี่ยนระบบทั้งหมดใหม่ นอกจากนี้ โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เดิมยังสามารถใช้งานต่อไปได้โดยไม่ต้องทิ้งของเดิมลง
การรักษาจุด I/O แบบอะนาล็อกและดิจิทัลไว้ระหว่างการอัปเกรดช่วยป้องกันการหยุดชะงักของการดำเนินงาน บล็อกขั้วต่อแบบโมดูลาร์และโมดูล I/O แบบสากลช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถ
วันนี้ ส่วนประกอบการควบคุม ทำให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกันได้ด้วยมาตรฐานอินเทอร์เฟซต่างๆ เช่น โปรโตคอล OPC UA และ MQTT อุปกรณ์เกตเวย์แบบเอจ (edge gateway) เหล่านี้จะนำข้อมูลจากระบบเครื่องจักรเก่าที่มีรูปแบบพิเศษเฉพาะ มาแปลงให้เป็นรูปแบบที่ทุกระบบสามารถเข้าใจได้ ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ในโรงงานรุ่นเก่ายังสามารถสื่อสารกับระบบ SCADA ใหม่ๆ แบบเรียลไทม์ได้ จากการวิจัยที่เผยแพร่โดย ARC Advisory Group เมื่อปีที่แล้ว ระบบที่นำเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้สามารถลดค่าใช้จ่ายในการผสานระบบลงได้ประมาณ 32 เปอร์เซ็นต์ ในขณะเดียวกันยังสามารถรักษาระดับการเข้าถึงข้อมูลได้สูงถึง 99.5% ตลอดทั้งสภาพแวดล้อมของระบบผสมแบบต่างๆ สมรรถนะในลักษณะนี้มีความสำคัญอย่างมากเมื่อต้องการให้การดำเนินงานดำเนินไปอย่างราบรื่น โดยไม่ต้องหยุดระบบเพื่ออัปเกรดบ่อยๆ
ชิ้นส่วนควบคุมที่รองรับ IoT สามารถแปลงสัญญาณแบบอะนาล็อกจากเครื่องจักรรุ่นเก่าให้เป็นสตรีมข้อมูลดิจิทัล ช่วยให้สามารถตรวจสอบสถานะแบบเรียลไทม์ผ่านแดชบอร์ดบนคลาวด์ โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงตรรกะการควบคุมเดิม จากการศึกษากรณีในปี 2024 โรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะสามารถลดการหยุดทำงานแบบฉุกเฉินลงได้ 58% หลังจากการติดตั้งคอนโทรลเลอร์ที่รองรับการประมวลผลแบบ Edge Computing บนเครื่องอัดขึ้นรูปแบบอะนาล็อก
การอัปเกรดเครื่องจักรเดิมเริ่มต้นด้วยการแทนที่รีเลย์แบบกลไกด้วยตัวแทนแบบ Solid-State และติดตั้งเซ็นเซอร์อัจฉริยะบนระบบไฮดรอลิกและระบบลม ผู้ปฏิบัติงานรายงานว่าประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 15–20% โดยการเพิ่มชิ้นส่วนตรวจสอบสภาพการทำงานบนเครื่องจักรที่ติดตั้งตั้งแต่ยุคปี 1960 เช่น ปั๊มสุญญากาศและเครื่องอัดอากาศ
ตลาดการปรับปรุงระบบ IoT ในอุตสาหกรรมมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี 42% โดยมีแรงผลักดันจากความต้องการชิ้นส่วนควบคุมที่สามารถขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลโดยไม่จำเป็นต้องทิ้งสินทรัพย์ที่ยังใช้งานได้ การนำระบบไปใช้งานสูงสุด (73%) เกิดในอุตสาหกรรมที่ต้องการดำเนินการต่อเนื่อง รวมถึงอุตสาหกรรมยาและอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร
สถาปัตยกรรมควบคุมแบบโมดูลาร์รองรับการเปลี่ยน PLC เป็นระยะ ๆ ผ่านชั้นวางแบบถอดเปลี่ยนได้ที่ใช้งานร่วมกับทั้งการ์ด I/O รุ่นเก่าและโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ได้ หนึ่งในซัพพลายเออร์ระดับ Tier-1 ของอุตสาหกรรมยานยนต์ได้ย้ายระบบ Siemens S5 จากรุ่นปี 1990 มาใช้คอนโทรลเลอร์ S7-1500 ภายใน 18 เดือน โดยใช้ตู้ควบคุมแบบไฮบริด ทำให้สามารถจำกัดการหยุดการผลิตไว้ไม่เกินสี่ชั่วโมงต่อแต่ละเฟส
การทันสมัยแบบค่อยเป็นค่อยไปรวมองค์ประกอบควบคุมแบบอีเธอร์เน็ตใหม่เข้ากับอุปกรณ์ฟิลด์บัสแบบเดิมที่ยังคงใช้งานอยู่ผ่านเกตเวย์โปรโตคอล วิธีการแบบ "ดูอัล สแตก" นี้ช่วยลดความเสี่ยง ช่วยให้โรงงานสามารถรักษาประสิทธิภาพการดำเนินงานไว้ได้ 85–90% ระหว่างช่วงเปลี่ยนผ่าน 12–24 เดือน การทดสอบความเข้ากันได้ระหว่างอุปกรณ์ที่ผลิตโดยผู้ขายต่างรายยังคงมีความสำคัญเมื่อรวมระบบที่ควบคุมรุ่นต่างๆ ไว้ด้วยกัน
เมื่อผู้ผลิตเปลี่ยนเฉพาะชิ้นส่วนควบคุมที่จำเป็นเท่านั้น แทนที่จะทำการปรับปรุงระบบโดยรวม ก็จะสามารถประหยัดทั้งค่าใช้จ่ายและปัญหาที่ตามมา การอัปเกรดเฉพาะส่วนที่จำเป็นจึงเป็นเรื่องที่มีเหตุผลมาก ตัวอย่างเช่น การอัปเดตโปรเซสเซอร์ PLC ให้ทันสมัย การติดตั้ง HMI ใหม่ในตู้ควบคุมเก่า หรือการเปลี่ยนอุปกรณ์เครือข่ายรุ่นเก่า สามารถช่วยให้ระบบทำงานต่อไปได้นานขึ้น โดยไม่ต้องรื้อทั้งระบบทิ้ง ส่วนที่ดีที่สุดคือ? บริษัทต่างๆ รายงานว่าสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้ประมาณ 60% เมื่อเลือกวิธีนี้แทนการเปลี่ยนแผงควบคุมทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่ติดตามข้อมูลเหล่านี้ ต่างก็สังเกตเห็นแนวโน้มนี้ในรายงานการบำรุงรักษาตลอดช่วงหลายปีที่ผ่านมา
การเปลี่ยนชิ้นส่วนอิเล็กโทรเมคคานิคแบบเชิงกลยุทธ์ ช่วยลดการหยุดชะงักในการผลิต สายรัดสายไฟแบบพรีแฟบริเคตและเทอร์มินอลบล็อกแบบปลั๊กแอนด์เพล ทำให้ช่างเทคนิคสามารถเปลี่ยนรีเลย์ที่เสียหายหรือเปลี่ยนพาวเวอร์ซัพพลายที่ล้าสมัยได้ภายในเวลาไม่ถึง 30 นาที—รวดเร็วกว่าการเดินสายใหม่แบบดั้งเดิมถึง 75% สถานประกอบการที่มีวิสัยทัศน์ในอนาคตได้จัดให้มีมาตรฐานของรูปทรงชิ้นส่วนที่ใช้ได้กับทุกรุ่น ช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ระหว่างชิ้นส่วนควบคุมรุ่นเก่าและชิ้นส่วนควบคุมรุ่นใหม่
ประเด็นหลักในการอภิปรายคือความท้าทายในการชั่งน้ำหนักศักยภาพการเติบโตในอนาคต กับข้อพิจารณาด้านการเงินในทันที การเปลี่ยนระบบแบบครบวงจรนั้นมีประโยชน์หลายประการ เช่น การผสานเทคโนโลยีการประมวลผลแบบเอจ (edge computing) แต่จากผลการวิจัยอุตสาหกรรมล่าสุดในปี 2024 พบว่ามีผู้จัดการโรงงานประมาณ 8 ใน 10 คน ยังคงเลือกปรับปรุงทีละขั้นเมื่ออยู่ภายใต้ข้อจำกัดด้านงบประมาณ การปรับปรุงชิ้นส่วนแต่ละตัวช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงซอฟต์แวร์ แม้ว่าจะต้องมีการตรวจสอบอย่างละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานร่วมกันได้อย่างเหมาะสม ข้ามรุ่นของอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ในปัจจุบัน
โมดูลควบคุมที่สามารถเปลี่ยนขณะทำงานได้ช่วยให้สามารถเปลี่ยนการ์ด I/O, เกตเวย์สื่อสาร และหน่วยจ่ายไฟได้โดยไม่ต้องปิดระบบลง ผู้ผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์รายหนึ่งสามารถลดเวลาการหยุดทำงานลงได้ปีละ 420 ชั่วโมง โดยใช้ชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์ที่มีระบบเปลี่ยนการทำงานอัตโนมัติ ทำให้สามารถใช้งานได้ต่อเนื่อง 99.98% ระหว่างการปรับปรุงระบบแผงควบคุมเป็นระยะ
การอัพเกรดอุปกรณ์อุตสาหกรรมเก่าด้วยชิ้นส่วนควบคุมใหม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ทันที เมื่อโรงงานปรับปรุงระบบของตนเอง โดยทั่วไปจะเห็นการลดการใช้พลังงานลงประมาณ 12 ถึงแม้แต่ 18 เปอร์เซ็นต์ ด้วยระบบควบคุมมอเตอร์ที่ดีขึ้นและการจัดการพลังงานอัจฉริยะ นอกจากนี้ การติดตั้งเซ็นเซอร์และระบบอัตโนมัติยังช่วยเพิ่มผลผลิตขึ้นประมาณ 15 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ บริษัทส่วนใหญ่ยังพบว่าการลงทุนเหล่านี้เริ่มให้ผลตอบแทนที่รวดเร็วอีกด้วย เช่น โรงงานบรรจุภัณฑ์ที่ติดตั้งรีเลย์อัจฉริยะพร้อมไดรฟ์ความถี่แปรผันเมื่อปีที่แล้ว ผลคือสามารถลดการใช้ไฟฟ้ารายปีลงได้ 410 ล้านวัตต์ชั่วโมง ซึ่งส่งผลอย่างชัดเจนต่อผลกำไร
เครื่องจักรเก่ายังมีชีวิตใหม่ได้ด้วยระบบ PLC แบบโมดูลาร์ และโมดูลอินพุต/เอาต์พุตที่ยืดหยุ่น ซึ่งสามารถกำหนดค่าผ่านซอฟต์แวร์ได้ จากข้อมูลอุตสาหกรรมล่าสุดในช่วงต้นปี 2024 ระบุว่า โรงงานที่อัปเกรดระบบควบคุมไปแล้วประมาณสามในสี่ของทั้งหมด พบว่าเวลาในการตั้งค่าใหม่ลดลงระหว่าง 60 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนสายการผลิตได้รวดเร็วขึ้นมาก โดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วนทางกายภาพใดๆ อุตสาหกรรมยานยนต์เองก็ยอมรับแนวทางนี้เช่นกัน โรงงานหลายแห่งตอนนี้ยังคงใช้เครื่องจักรกดโลหะที่ให้บริการมานานหลายทศวรรษ แต่สามารถรองรับการออกแบบแบตเตอรี่ EV ที่แตกต่างกันได้เพียงแค่อัปเดตซอฟต์แวร์บนตัวควบคุมแบบโปรแกรมได้ ไม่จำเป็นต้องลงทุนปรับปรุงฮาร์ดแวร์ที่มีราคาแพงอีกต่อไป
แม้ว่าจะมีอุปสรรคในการผสานรวมบ้าง แต่การอัพเกรดชิ้นส่วนควบคุมเฉพาะจุดกลับให้ผลตอบแทนที่ดีกว่าการเปลี่ยนระบบทั้งหมดอย่างชัดเจน การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับวิธีการที่ภาคอุตสาหกรรมดำเนินการบำรุงรักษาอุปกรณ์ของตน แสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงชิ้นส่วนเดี่ยว ๆ สามารถนำไปสู่ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ระหว่าง 300 ถึง 400 เปอร์เซ็นต์ เมื่อพิจารณาจากเงินที่ประหยัดได้จากค่าพลังงาน ป้องกันการหยุดการผลิต และยืดอายุการใช้งานของสินทรัพย์ที่มีอยู่ นี่จึงเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ผู้ผลิตประมาณสองในสามเริ่มให้ความสำคัญกับการอัพเกรดในระดับเล็กน้อยมากกว่าการทำระบบใหม่ทั้งหมด แม้แต่ในโรงงานที่โครงสร้างพื้นฐานมีอายุเกิน 25 ปีแล้ว
การปรับปรุงเครื่องจักรเดิมหมายถึงการอัพเกรดระบบอุตสาหกรรมที่ใช้งานมานานโดยใช้ชิ้นส่วนควบคุมใหม่ โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ทั้งหมด ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานร่วมกันและประสิทธิภาพ
การปรับปรุงระบบมีความสำคัญเนื่องจากช่วยแก้ไขปัญหาความล้าสมัย ลดความยุ่งยากในการบำรุงรักษา และรับประกันความสอดคล้องตามมาตรฐานความปลอดภัย จึงยืดอายุการใช้งานและเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ล้าสมัย
สะพานโปรโตคอลทำหน้าที่เป็นตัวแปลระหว่างมาตรฐานการสื่อสารที่ต่างกัน ทำให้อุปกรณ์รุ่นใหม่สามารถสื่อสารกับระบบควบคุมรุ่นเก่าได้ จึงเชื่อมช่องว่างระหว่างความแตกต่างของรุ่นหรือยุค
การปรับปรุงระบบสามารถนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมาก ลดการใช้พลังงาน เพิ่มความสามารถในการดำเนินงาน และเพิ่มผลตอบแทนจากการลงทุนโดยการยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่มีอยู่เดิม
2024-09-20
2024-09-20
2024-09-20
ลิขสิทธิ์ © TECKON ELECTRIC (SHANGHAI) CO., LTD Privacy policy