1 、電氣設備標準化
這究竟是什么意思？
"標準化 "是規劃者、制造商和運營商在談到技術標準或指令時使用的一個術語。但是，運營商自己的標準與普遍有效的標準或指令有何區別？標準和指令可以適用于全國甚至跨國。它們創建了一個技術框架，相關貿易各方可以在此框架內開展業務。由于它們具有普遍有效的特點，因此特意留出了解釋空間，制造商在實施機器時可以加以利用
這正是操作規范的作用所在。它詳細說明了標準中允許根據用戶需求進行解釋的項目。這樣就形成了機器電氣設備的技術實施標準，它比一般有效的文件更清楚地說明了操作人員的要求。
為什么要標準化？
在采購工廠設備時，工廠運營商依靠標準、指南和法律要求來保護其人員和工廠設備。
通過機器電氣設備的標準化降低總體成本
2 、獲得符合標準的機器電氣設備的兩種方法
無論操作人員是只規定了機器電氣設備的一般標準和指令，還是在符合其特定需求的操作規范中詳細說明了這些標準和指令，結果都必須是機器符合標準并滿足圖 1 中列出的安全目標。此外，還必須遵循 CE 標志所要求的步驟。
這兩種方法都要求操作者考慮到某些基本因素。下文將詳細介紹這些考慮因素
圖1：選擇適合當前運行條件的部件，結合正規儀器，有助于機器電氣設備達到總體安全目標。
運營商在招標購買符合標準并因此安全的機器時有兩種選擇。他們可以只規定一般有效的標準，也可以在這些標準的框架內，根據自己的需要制定技術規范。
2.1 方案1
完全通過國家/國際標準確定機器電氣設備的規格
如果經營者選擇在安裝機器電氣設備時只指定應遵守的標準和指令，則經營者必須確保通過其規格書足夠精確地定義所需的技術框架。在這方面，與外國供應商的全球合作可能會帶來特殊的挑戰。
例如，許多歐洲以外的制造商并不熟悉歐盟的產品安全管理制度和合格要求。如果運營商只是在招標書中注明 "符合 CE 標準"，一些供應商可能并不清楚其中的含義。
操作人員還必須檢查機器的計劃使用地點是否有不同于總體國際規范的當地標準。在這種情況下，必須確保相關制造商不僅熟悉當地要求，而且能夠獲得這些要求。例如，當地指令可能并不總是有合適的語言版本。
總之，操作人員在選擇和描述機器時應遵守的標準和指令時，必須準確和具體。只有在此基礎上，制造商才能設計出符合操作員期望的機器電氣設備。
2.2 方案2
通過操作規范更精確地指定機器的電氣設備
操作人員在選擇制定技術規范以規范機器的電氣工程和電氣設備時，必須廣泛考慮三個問題：
◆什么是標準化？
◆如何實現標準化？
◆標準化適用于哪些運行場所？
2.2.1 什么可以通過技術規范實現標準化？
機器的生命周期可以作為制定規范的指南。規范可包括與規劃、工程和建設以及調試、運行和維護相關的要求。還可以包括與未來擴展或改造活動相關的細節(參見圖2)。
圖2：機器的生命周期階段。操作員規范影響整個生命周期。特別是通過操作者發布的機器電氣設備標準，可以降低運營成本。
標準中僅有寬泛表述的參數尤其適合納入操作員規范。電磁兼容(EMC)措施的實施就是一個例子，它是適用標準中的一項要求，有很大的解釋空間。除其他外，運營商還可以要求對部件進行屏蔽(如總線電纜或變頻驅動器的電機電纜)。此外，還可以規定電氣設備是否適用于住宅或工業環境的 EMC 要求。
實用建議：使用技術規范將標準中的廣泛參數具體化
具體來說，技術規范可以包括與以下內容相關的要求：
◆軟件支持的工程工具：制造商使用的工具。需要提供的數據和文件格式。通過指定這些項目， 可為未來的改造項目等奠定基礎。操作人員以后可以使用現有的設計數據并在此基礎上開展工作。
◆發布可使用的產品和系統清單：限制可使用的產品和系統，減少工廠使用的多樣性。這有利于維護、修理和儲存。
◆文件的內容、格式和范圍 統一的文件可減少新員工的培訓費用，并確保文件既符合法律規定又方便用戶使用。
◆運行條件和環境條件：規定這些條件可避免因過度設計而造成不必要的高成本，并確保機器在實際條件下的長期運行和安全。
◆安全概念：類型和實施
2.2.2 如何進行規范？
操作員規范的內容在詳細程度上可能有所不同。但是，必須始終保證符合相關標準、指令、法定要求和最低安全要求。在這方面，運營商可以利用外部檢測機構來檢查技術規格是否符合標準和指令等。
實用建議：將技術規范的制定和檢查工作外包出去
由于長期缺乏專業人員，可能需要將某些活動外包給第三方，例如創建技術規范和檢查機器的電氣設備，以有效執行標準。這可以節省資源，尤其是在那些希望專注于自身實際核心競爭力的部門。
服務提供商、顧問和獨立測試機構為運營商制定技術規范提供支持。合作伙伴應具備以下條件
◆深入了解標準和指令及其在現實世界中的實施情況
◆特定行業的專業知識(經客戶證明)
◆了解合適的產品和應用解決方案
◆對國際市場的深入了解
還需注意的是，運營商規范是 "活 "文件，應根據不斷變化的框架條件進行修訂和調整。因此，與服務提供商和顧問的合作也應作為一種長期伙伴關系來規劃。
3、 技術規格
操作員視角
如第 2.2.1節所述， 操作員規范會影響機器的所有生命周期階段。可以在不影響人員和設備安全或符合標準和指令的前提下，更有效地對機器進行招標、規劃和實施。在對機器的總生命周期成本(TLC)進行檢查后，就能清楚地看到其主要優勢。
在購買機器時，運營商通常將資本支出(CAPEX)視為決定性標準。然而，與機器整個生命周期中的運營支出(OPEX)相比，這些支出在總成本中所占的比例通常要小得多(參見圖 3)。操作員規范恰恰可以對這些運營支出產生積極影響。
圖 3：機器生命周期總成本 (TLC) 的細分
其原因是操作員的規范減少了設備的差異。有兩個例子可以說明這對運營支出的影響：
◆減少計劃外停機時間：統一的部件、文件和操作理念等意味著可以更快地進行維修。停機時間因此得以縮短。如果考慮到計劃外停機可能造成的巨大損失，那么潛在的節省規模就顯而易見了。例如，在汽車行業，一分鐘的生產中斷就會給公司造成數萬美元的損失(Advanced Technology Services, Inc.)
◆降低備件儲存成本：限制部件種類可減少運營商必須庫存的備件類型數量。根據優化潛力，備件存儲成本可降低 30%至 50%。
下文將詳細介紹操作員規范對機器電氣設備各個生命周期階段的影響(參見圖 2)。
3.1 規劃和采購
運營商可以將技術規范作為制作招標書的基礎。利用標準化規范的框架，編制精確的投標邀請書，進而可以便于比較不同的投標。根據經營者的規格進行招標，有助于透明的競爭，并簡化在每種情況下選擇最佳投標的程序。無論供應商和分包商是誰，技術規格都能確保達到最低質量要求，例如通過以下方式：
◆說明要使用的軟件工具
◆每個制造商都必須遵守的明確規定的設計規則
◆工廠驗收測試 (FAT1 ) (如適用
◆允許/規定組件的發布清單
◆在規劃和采購過程中操作人員規格的潛在風險
在工廠驗收測試(FAT)中，成品通常在制造商處接受驗收測試，以確定其是否符合投標書中提出的所有要求。這類工廠驗收測試通常由客戶和供應商或其代表共同進行。在出廠驗收測試中發現的任何缺陷都必須由制造商進行補救(補充性能)。
有了技術規范，運營商就只能從有限的幾家制造商那里購買元件，而且未來的擴展也要依賴這些制造商。此外，運營商的規格可能包括超出特定應用所需水平的規格(如電磁兼容措施或短路強度)。這就導致資本支出高于為特定應用量身定制的解決方案。不過，正如第 3 節所述，由于運營支出最終會降低，因此操作員規范對機器的總生命周期成本仍有積極影響。
實用建議：允許替代和創新
在制定機器電氣設備的技術規范時，應確保其結構不會過于僵化，而是具有適當的靈活性。考慮因素應包括以下幾點：
◆確定首選供應商和替代制造商：為了避免在未來的擴建中過于依賴個別制造商，運營商應在其規格中納入替代供應商。
◆定義發布列表：指定已發布的組件和系統
◆允許創新：操作員規范不應阻礙創新。如果由于技術規范中的要求而無法實施創新概念，則應采取以下措施運營商應愿意與制造商緊密合作，以找到使實施成為可能的方法。這種情況下的協商機會應直接納入規范中。
3.2 運行
高系統可用性和資源效率
有了技術規范，操作員就能在運行階段優化機器的性能。能源成本、空間需求和材料使用減少，系統生產率提高。除其他外，操作人員的技術規范可通過以下方式長期提高工廠的生產率和效率：
◆降低停機成本
◆能源監測
◆狀態監測和預測性維護
◆減少空間需求
◆減少材料使用
實用建議：通過操作員規范確保系統可用性和資源效率
下文舉例說明了運營商通過技術規范提高系統可用性和優化資源使用的措施。全面考察將超出本白皮書的范圍。
◆降低停機成本
◆控制柜冷卻規格可確保組件在最佳溫度范圍內運行。這樣可以防止在極限溫度下運行，從而縮短使用壽命。
◆電磁兼容(EMC)措施的實施要求系統地降低了短路和電磁兼容干擾(抗干擾性和發射)的風險，這些干擾可能會損壞機器。
◆能源監測
◆運營商可規定將測量儀器集成到總線和/或網絡結構中進行數據管理。
◆通過規定所使用的硬件必須與特定的能源管理軟件兼容，以及必須使用某些接口和通信協議， 可以確保整個工廠的兼容性和集成能力。
◆通過記錄能源流動和消耗情況， 可以優化負荷周期，從而避免出現消耗高峰，避免能源網超負荷運行。
◆狀態監測和預測性維護
◆能源監控系統為預測性維護提供了一個起點，因為它可以更好地規劃維護周期。例如，電機的功率需求增加可能是需要維護的信號。
◆此外，操作員還可以指定將現代組件與狀態監測功能集成在一起。
◆這樣就可以提前計劃好停機維修時間， 以便在無生產的日子或班次中進行維修。
◆減少空間需求
◆例如，操作員可以指定一個節省空間的進料系統，而不是傳統的接線方式。
◆不同制造商生產的產品尺寸各異。指定一家首選供應商提供節省空間的模塊化系統，可減少電氣設備的空間需求。
◆減少材料使用
◆可規定使用兼具多種技術功能的產品(例如，可同時獲取能源監控數據的斷路器)。
更高效的服務和維護流程
在工廠內的所有機器中使用統一的電氣設備可以有效地對維修人員進行資格認證和培訓。此外，操作人員還可以要求使用維護人員已經熟悉的特定技術、制造商和產品。服務和維護人員可從完整統一的文檔中獲益，這些文檔可通過結構化的產品資料庫進行檢索。技術規范也為此奠定了基礎：運營商可以要求提供所有技術文件，包括次級供應商的組件和裝配文件。如第 3 節所述，還可進一步節省備件存儲費用。
實用建議：明確服務和維護的文檔要求
為確保高效、安全的服務和維護，操作員規范應要求完整的文檔，包括以下項目：
◆安全說明
◆安裝
◆功能和操作
◆維護
◆處理、運輸和儲存
◆組件的拆卸和處理/處置
◆次級供應商提供的組件的調整說明和功能描述
服務和維護期間操作員規范的潛在風險
機器電氣設備的維護工作要求維護人員高度謹慎和集中精力。統一的機器概念和較高的安全標準可能會將這項工作變成更常規的任務。例如，如果公司的電工習慣于在所有帶電部件都已隔離的控制面板上工作， 那么電工仍然必須保持警惕。因此，為了避免事故，熟練的電工和其他維護人員必須不斷接受培訓，以遵守相關的安全要求。
3.3 改造
由于機器的原始資本支出較高，而當前市場價值尚存，因此運營商在機器使用壽命結束時對其進行改造以實現現代化可能會有利可圖。然后，可以繼續使用或轉售。運營商可以在技術規格中明確規定空間、進料功率和冷卻能力方面的儲備。在規劃和制造機器時，這些預留空間就已整合在一起，使未來的擴展和改造變得更加容易。
通常情況下，從最初的調試到現代化需要15到20年的時間。包括所有技術文件在內的完整文檔可確保未參與最初規劃的工程師在此之后仍能執行改造措施。
標準允許制造商自行保留熱量計算等專業知識。技術規范允許運營商要求以特定文件格式提供此類數據。這樣，運營商就可以在擴建過程中以原始計算結果為基礎。
實用建議：在確定文件要求時考慮到改裝問題
以下文件可減少改裝所需的工作量和成本，應在規范中予以要求：
◆安全理念和措施
◆如果原部件不再可用，則提供推薦備件文件
◆有關可用儲備(電力供應、空間等)的信息
◆詳細文件，如熱量計算，可作為未來改造的規劃基礎。
4 、技術規格(制造商觀點)
不精確的招標往往導致制造商和運營商之間需要更多的協調。規劃者和運營商可以避免這一問題，方法是使用定義更窄的運營商規范作為招標的基礎，而不是使用寬泛的標準和指令。規劃過程會產生更精確的招標書，從而提高制造商方面的工作效率。
下文將詳細介紹機器電氣設備的操作規范如何影響增值流程的各個生命周期階段(圖4)。
圖4：機械電氣設備制造商的價值鏈
4.1 投標階段
操作人員可在技術規格書中更準確地確定他們對機器電氣設備的期望和所需的交付范圍(參見第 3 節)。制造商可以清楚地了解對他們的服務要求，從而確定出價。此外，操作規范還規定了供應鏈上的責任。這種透明度避免了分歧和可能的額外開支。
實用建議：確定供應鏈上的角色、責任和接口
通過在技術規范中加入明確的定義，所有相關方都能了解誰負責什么。確定由哪些方面(如機器制造商、次級供應商)負責風險分析和評估、符合性評估以及附加文件的準備等活動。
4.2 規劃和電氣工程
在機器電氣設備的規劃和電氣工程中，技術規范中的明確要求可減少選擇產品和系統所需的工作量。制造商可以精確了解系統運行的環境條件(如溫度、濕度、污染程度等)。制造商可以從操作規范中的發布列表中選擇合適的組件。
此外，當工程設計按照操作人員的規范進行時，還可在工作成果和規劃文件的可重用性方面獲益：
◆減少文檔編制工作：
根據定義的操作員規范編寫的文檔始終具有相同的布局和結構。因此，在后續項目或改造中，只需調整內容，就能輕松修改和重復使用現有機器的文檔。
◆將符合市場要求、經過驗證的先進標準轉讓給其他合適的項目：
在執行只需按照標準實施的訂單時，制造商仍可使用符合操作員規范的程序，以降低成本。因此，一次性支出，如在生產過程中實施特定的軟件或新的工作流程，在特定項目之后也能得到回報。
如果制造商已經建立了操作規范所要求的工作流程和工藝，他們就可以借此機會將這一程序普遍應用到生產中，只在客戶需要時才進行調整。這樣，制造商就可以在所有項目中建立統一的質量標準，展示其專業技能并提高其聲譽。
4.3 交付和驗收
操作員規范通過各種機制提高驗收流程的效率：
◆避免工期延誤和額外開支：
根據相同的操作員規格實施電氣設備的機器，由于設計不同，很少需要重復驗收測試。
◆減少投訴，從而減少索賠：
操作員規范包括對制造商必須提供的確切服務的明確要求。這簡化了要求與交付產品之間的比較。
◆簡化第三方(如測試實驗室)的驗收：
如果技術規范已經過測試實驗室的評估，那么在驗收測試期間，根據該規范制造的電氣設備就不太可能出現缺陷。
操作員規范對制造商的潛在風險
操作員規范可能要求制造商調整既定的工藝和工作流程。例如，如果制造商必須使用以前未使用過的軟件進行熱量計算，或使用以前沒有經驗的組件，則可能會產生額外的費用。如果制造商希望使用幾種不同的操作員規格，就必須準備更多的產品和軟件工具。這將增加成本，降低利潤率。小規模制造商可能沒有足夠的資源來承擔額外的管理費用。不過，對于通常使用各種供應商的機器電氣設備制造商來說，這個問題要小于那些通常作為全方位服務供應商的制造商(如自動化和驅動部門)。允許使用不同供應商部件的放行清單為制造商在操作規范范圍內提供了一定的靈活性。
5、 結論
機器電氣設備的操作規范可在整個產品生命周期中帶來潛在效益。即使在招標和規劃、電氣工程和電氣設備制造的早期階段，操作人員、規劃人員和制造商也能從減少支出中獲益。在運行過程中，甚至幾十年后需要進行改造時，還能獲得更多好處。因此，在計算運營商規范的效益時，應采用全生命周期成本分析法，不僅要考慮資本支出(CAPEX)，還要考慮運營支出(OPEX)。
本白皮書只能粗略地介紹使用電氣設備操作規范對工廠進行標準化所能帶來的全部益處。實際的標準化潛力和標準化的適當程度取決于操作人員的具體情況。必須根據具體情況權衡操作員規范中的固定要求可能帶來的潛在風險和益處。
