قد لا تدرك ذلك، لكن العديد من المنتجات التي تشتريها تكلف في الواقع أكثر بكثير من سعرها الأصلي. على سبيل المثال، لنفترض أنك دفعت 25,000 دولار أمريكي ثمناً لسيارتك. ما المسافة التي تقطعها بالسيارة وكم جالوناً من البنزين تستهلك أسبوعياً؟ كم مرة تقوم بتغيير الزيت، وتدوير الإطارات، أو إجراء أعمال الصيانة الأخرى؟

على مدى خمس سنوات، قد تصل نفقات تشغيل سيارتك بسهولة إلى 12,000 دولار، أي ما يقارب نصف سعرها. كما أن الوقت الذي تقضيه في البحث عبر الإنترنت، وقراءة تقييمات السيارات، ومعاينة السيارات التي تنوي شراءها، يُساهم أيضاً في تكلفة امتلاك السيارة.

وينطبق منطق مماثل في شراء المعدات الرأسمالية: فمن السهل إضافة تكاليف غير متوقعة إلى تجربة الملكية، سواء قبل الشراء أو بعده، إذا نظرت فقط إلى سعر الشراء الأولي.

قد يكلفك الحل "الرخيص" على المدى القصير أكثر على المدى الطويل. في هذه المقالة، سنستكشف كيفية تطبيق التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) على أنظمة الحركة الخطية.

تجمع أنظمة الحركة الخطية، والتي يشار إليها أيضًا باسم الوحدات الخطية أو المشغلات الكهروميكانيكية، عادةً بين آلية قيادة خطية، مثل برغي كروي دقيق أو حزام مسنن، مع نظام توجيه خطي - غالبًا ما يكون مجموعة توجيه بكرة كروية أو بكرة كامة - داخل غلاف لإنشاء محور خطي واحد.

تتوفر العديد من الأحجام والأنماط، مما يسهل دمجها في أنظمة روبوتية متعددة المحاور مخصصة لمجموعة واسعة من التطبيقات.

يمكن دمج الأنظمة الصغيرة للغاية لإنشاء نظام توزيع ثلاثي المحاور لأتمتة المختبرات، على سبيل المثال، أو يمكن استخدام أنظمة كبيرة جدًا لبناء نظام مناولة لمكونات السيارات الثقيلة.

للحصول على نظام أكثر تكاملاً، يلزم وجود محركات ومضخمات قيادة ووحدات تحكم، ولتبسيط عملية تحديد المواصفات والطلب، بدأت بعض شركات الحركة الخطية في تقديم أنظمة حركة كارتيزية كاملة ومجهزة مسبقًا.

غالباً ما تختار شركات تصنيع وتغليف الأجهزة الطبية هذه الأنظمة المجهزة مسبقاً والمجمعة مسبقاً للتخلص من الوقت والجهد المبذول في تركيب ومحاذاة محاور متعددة، واختيار مجموعة المحرك والمحرك المناسبة، وتصميم واجهات التركيب، مما يسمح لهم بالتركيز على خبراتهم: تصنيع الأجهزة، أو الفحص عالي الإنتاجية، أو التغليف.

تطبيق TCO على الحركة الخطية
تم تعريف مبدأ التكلفة الإجمالية للملكية لأول مرة في الثمانينيات لتحديد تكلفة تطبيق أجهزة الكمبيوتر الشخصية في مكان العمل.

منذ ذلك الحين، تم تطبيق نظرية التكلفة الإجمالية للملكية على نطاق واسع في جميع الصناعات الرئيسية، بما في ذلك التصنيع، لتحليل تكاليف دورة حياة الأصول الرئيسية. فعلى سبيل المثال، لا يمكن للروبوت الكارتيزي المُنفذ بشكل جيد أو أي نظام تصنيع متعدد المحاور آخر أن يقلل وقت الإنتاج ويزيد الإنتاجية فحسب، بل يمكنه أيضًا تحسين الجودة والأرباح.

مع ذلك، إذا لم يُنفذ النظام بشكل جيد، فقد تتبدد هذه الأرباح في تكاليف إعادة العمل أو إعادة التصميم أو تكاليف الصيانة غير المتوقعة. في مثال السيارة، قيّمنا التكاليف المستمرة لتشغيل وصيانة السيارة كاعتبارات مهمة تتجاوز سعر الشراء الأولي. ولكن ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند تقييم تكاليف نظام الحركة الخطية؟ في هذه الحالة، غالبًا ما توجد تكاليف غير مخططة أو نادرًا ما تُؤخذ في الحسبان في ثلاث مراحل منفصلة من تنفيذ النظام.

أنشطة ما قبل الشراء مثل التصميم والمواصفات.
يشمل الشراء الطلب، واستلام الشحنة، وتجميع النظام، والتشغيل.
مرحلة ما بعد الشراء، بما في ذلك صيانة النظام وإعادة استخدامه لأغراض أخرى.

مرحلة ما قبل الشراء: نقطة البداية الحاسمة
تُعدّ مرحلة ما قبل الشراء أهم مراحل تنفيذ نظام الحركة الخطية. في هذه المرحلة، تعتمد عناصر التكلفة المؤثرة على التكلفة الإجمالية للملكية على الوقت اللازم لتصميم وتحديد وشراء نظام الحركة الخطية المناسب. يُمكن للاختيارات الموفقة في مرحلة ما قبل الشراء توفير الوقت في تصميم النظام وتوفير المكونات. كما يضمن التخطيط الجيد في البداية بدء تشغيل سلسًا وتشغيلًا خاليًا من الأعطال. مع التخطيط الجيد، يُمكن توفير بعض المال في هذه المرحلة دون التسبب في مشاكل لاحقًا.

يكمن مفتاح النجاح في هذه المرحلة في تحديد حجم واختيار وحدة أو وحدات الحركة الخطية المناسبة لنظامك. ولتسهيل عملية تحديد الحجم والاختيار، توفر معظم شركات الحركة الخطية الموثوقة موارد كبيرة من أدوات تحديد الحجم والاختيار عبر الإنترنت.

يتطلب نظام الإحداثيات الديكارتية ثلاثي المحاور عادةً ما لا يقل عن 17 ساعة من العمل الهندسي لتحديد حجم النظام بدقة، لضمان الحصول على الوحدات المناسبة لتلبية متطلبات التطبيق، دون أن تكون أصغر أو أكبر من اللازم. على سبيل المثال، تتطلب أنظمة أتمتة المختبرات غالبًا أنظمة أصغر حجمًا. فإذا كان النظام أكبر من متطلبات التطبيق، فإنك تهدر المال والمساحة.

تُساعد أدوات تحديد المقاسات الجيدة المستخدم على تحديد العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها، مما يُقلل وقت التحديد إلى ثلاث ساعات أو أقل. وبالاقتران مع مولدات الرسومات الآلية، التي تُتيح الوصول الفوري إلى نماذج ثنائية وثلاثية الأبعاد حتى للأنظمة المعقدة، يُمكن للمستخدم توفير 1120 دولارًا أو أكثر في تكاليف الهندسة وحدها.

إن وفورات التكاليف الناتجة عن التخطيط الجيد تتجاوز بكثير مجرد توفير وقت الهندسة. لننظر إلى عواقب نظام مصمم بشكل سيئ. فالنظام غير المتين بما يكفي للتعامل مع التطبيق، في حال تركيبه، يؤدي إلى هدر فادح بسبب ضعف الأداء، وانخفاض الإنتاجية، وضياع فرص إطلاق المنتجات في السوق.

بالإضافة إلى ذلك، ضع في اعتبارك التكلفة الإضافية والمتاعب المصاحبة لإزالة النظام غير الفعال، وإعادة تصميم التطبيق، وإعادة الطلب، وإعادة التثبيت، وبدء تشغيل نظام جديد. قد يتجاوز الوقت والمال الضائعان آلاف الدولارات، وإذا كنتَ مُصنِّع آلات، فقد يكلفك ذلك خسارة عميل.

بمجرد اختيار نظام الحركة الخطية وتصميمه في التطبيق، تبدأ عمليات الشراء. يمكن لبعض الشركات توفير رقم قطعة واحد لنظام كهروميكانيكي كامل متعدد المحاور، مما يُسهّل عملية الطلب عن طريق اختصار 20 أو 30 رقم قطعة إلى رقم واحد.

والنتيجة: توفير في عدد الموردين، وأوامر الشراء، وبنودها، مما يُسهم في توفير الوقت خلال عمليات الموافقة والشراء والاستلام. وبتكلفة معالجة تبلغ 100 دولار أمريكي لكل أمر شراء، يمكن أن تصل الوفورات إلى 2000 دولار أمريكي أو أكثر لكل نظام (انظر الجدول 1). وإذا احتجت إلى طلب نظام مُكرر، فإن وفورات التكلفة المتكررة مُضمنة بالفعل.

بعد استلام نظام الحركة الخطية، قد يستغرق تجميع النظام وتشغيله وقتاً طويلاً. ولتقليل التكاليف في هذه المرحلة من دورة حياة المنتج، من المهم اختيار نظام سهل التركيب ولا يتطلب إجراءات تشغيل معقدة.

توفر الوحدات الخطية المجمعة مسبقًا والأنظمة الكارتيزية أقل قدر من التعقيد في هذا الصدد، حيث يتم تنفيذ 80 بالمائة من أعمال التجميع والتكامل والبرمجة من قبل الشركة المصنعة.

وإدراكاً لهذه الوفورات في التكاليف، تستخدم العديد من شركات تكامل الأنظمة أنظمة كارتيزية مُعدة مسبقاً لخفض تكاليفها وأوقات التسليم، وكخاصية تنافسية، تقوم بتمرير هذه الوفورات إلى مستخدميها النهائيين.

بالإضافة إلى الأنظمة المجمعة مسبقًا، يمكن لواجهات الإنسان والآلة سهلة الاستخدام وبروتوكولات البرمجة أن توفر المزيد من الوقت والمال من خلال تزويد مصنعي الآلات والمستخدمين النهائيين بخيارات برمجة بسيطة مفتوحة المصدر.

مرحلة ما بعد الشراء
أو ماذا تعني عبارة "مُشحّم مدى الحياة"؟
بعد تشغيل النظام، قد تُضيف أعمال الصيانة آلاف الدولارات إلى تكلفة امتلاكه طوال عمره الافتراضي. وهذا جانبٌ رئيسيٌّ غالبًا ما يُستهان به من قِبل مُصمّمي الآلات (وقسم المشتريات). تُسوَّق بعض المنتجات الخطية بذكاء على أنها "مُشحَّمة مدى الحياة".

مع ذلك، من المهم ملاحظة أن عمر هذه المكونات (عدد الأمتار أو الدورات المقطوعة) يُحدد غالبًا دون تحميل على النظام. تأكد من فهمك للشروط والأحكام الدقيقة للشركة المصنعة. عند تطبيق حمل مقداره 100 رطل فقط، قد ينخفض ​​عمر هذه المكونات "المشحمة مدى الحياة" إلى النصف، على سبيل المثال، من 25000 كم إلى 5000 كم.

بالنسبة لآلة ذات شوط بطول متر واحد، تتحرك بسرعة متر واحد في الثانية لمدة 16 ساعة يوميًا، فإن هذا يعادل فقدان سنة كاملة تقريبًا من عمرها الافتراضي. إذا كان الاستبدال المقرر لنظام الحركة الخطية كل ثلاث سنوات، فإن فقدان سنة واحدة من عمره الافتراضي يزيد من وتيرة الاستبدال بنسبة 33%.

لتقليل تكاليف الصيانة أو الاستبدال، اختر نظام حركة خطية مزودًا بأختام تلامس كاملة، تحافظ على التشحيم داخل الأجزاء المتحركة وتمنع دخول الملوثات. كما يمكن تقليل وقت وجهد إعادة التشحيم باختيار نظام مزود بمنافذ تشحيم سهلة الوصول أو نظام تشحيم أوتوماتيكي. سيُقدّر فنيو الصيانة هذا التصميم.

إلى جانب التشحيم والصيانة الوقائية، قد يكون من الضروري أحيانًا إصلاح الآلة أو تحديثها لزيادة أدائها، وهو ما يتضمن غالبًا تغيير نظام الحركة الخطية أو تحديثه. في كثير من الحالات، لا يحتاج النظام الخطي بأكمله إلى التحديث أو الاستبدال، بل يكفي استبدال مكون أو اثنين منه فقط.

تُسهّل بعض الشركات المصنّعة للمنتجات الخطية استبدال جزء فقط من نظامها من خلال توفير مكونات قابلة للتبديل، مثل القضبان المُشكّلة ووحدات الانزلاق. هذا لا يُقلّل فقط من تكلفة القطع المطلوبة، بل يُقلّل أيضًا من الوقت اللازم لإجراء التغييرات في الآلة. مع المكونات القابلة للتبديل، يُمكن خفض تكلفة استبدال أو ترقية نظام الحركة الخطية بنسبة 75%، على سبيل المثال، إذا اقتصر الأمر على استبدال وحدة الانزلاق فقط دون القضيب المُشكّل.

تضع التكلفة الإجمالية للملكية السعر المنخفض في سياقه الصحيح.
يتسم قطاع التصنيع اليوم بشكل متزايد بمبادرات الإنتاج الرشيق، التي تهدف إلى تقليل الهدر قدر الإمكان. إلا أن مفهوم الإنتاج الرشيق غالباً ما يُستخدم لإعادة تنظيم عمليات التصنيع فقط.

كما رأينا، يمكن تقليل الهدر لتحسين التكلفة الإجمالية للملكية في كل مرحلة من مراحل مشروع المعدات الرأسمالية. فكل شيء بدءًا من البحث والتصميم الأوليين، مرورًا بتكاليف الشراء والتشغيل، وصولًا إلى تشغيل وصيانة النظام، يساهم في التكلفة الإجمالية للملكية.

لا تكتفِ بالنظر إلى السعر المذكور في عرض المورّد، بل ضع في اعتبارك التكاليف المرتبطة بتحديد مواصفات النظام وتصميمه وشرائه وصيانته. فالوفورات قصيرة الأجل التي تتحقق بمجرد شراء المنتجات ذات أقل سعر مبدئي سرعان ما تتلاشى أمام التكاليف غير المتوقعة التي تظهر في هذه الجوانب الأخرى.

إن تحقيق التميز في التصنيع، والقضاء على الهدر، وتحسين رضا العمال، وتعزيز الإيرادات والأرباح، وزيادة الجودة، كلها أمور يمكن أن تتحقق إذا تم تطبيق اعتبارات التكلفة الإجمالية للملكية عند تحديد وشراء تقنيات التصنيع.