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 ثمنًا لسيارتك. ما هي المسافة التي تقطعها، وكم جالونًا من البنزين تستهلك أسبوعيًا؟ كم مرة تُغيّر الزيت، أو تُبدّل الإطارات، أو تُجري أي أعمال صيانة أخرى؟

على مدى خمس سنوات، قد تصل تكاليف تشغيل سيارتك بسهولة إلى ١٢,٠٠٠ دولار أمريكي، أي ما يعادل نصف سعرها تقريبًا. كما أن الوقت الذي تقضيه في البحث عبر الإنترنت، وقراءة تقييمات السيارات، ومعاينة السيارات المعروضة للشراء، يُسهم في تكلفة امتلاك السيارة.

وينطبق منطق مماثل على 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 تكلفةً أكبر على المدى الطويل. في هذه المقالة، سنستكشف كيفية تطبيق التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) على أنظمة الحركة الخطية.

أنظمة الحركة الخطية، والتي يشار إليها أيضًا باسم الوحدات الخطية أو المحركات الكهروميكانيكية، تجمع عادةً بين آلية محرك خطية، مثل مسمار كروي دقيق أو حزام مسنن، مع نظام توجيه خطي - غالبًا ما يكون عبارة عن مجموعة توجيه سكة الكرة أو بكرة الكاميرا - داخل غلاف لإنشاء محور خطي واحد.

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

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

للحصول على نظام أكثر تكاملاً، هناك حاجة إلى محركات ومضخمات قيادة ووحدات تحكم، ولتبسيط المواصفات والطلب، بدأت بعض شركات الحركة الخطية في تقديم أنظمة حركة ديكارتية كاملة ومُجهزة مسبقًا.

غالبًا ما تختار شركات التصنيع والتعبئة والتغليف الطبية هذه الأنظمة المعدة مسبقًا والمجمعة مسبقًا للتخلص من الوقت والمتاعب في تركيب ومحاذاة محاور متعددة، واختيار مجموعة المحرك والقيادة المناسبة، وتصميم واجهات التركيب، مما يسمح لهم بالتركيز على خبرتهم: تصنيع الأجهزة، أو الفحص عالي الإنتاجية، أو التعبئة والتغليف.

تطبيق TCO على الحركة الخطية
تم تعريف مبدأ التكلفة الإجمالية للملكية لأول مرة في ثمانينيات القرن العشرين لقياس تكلفة تنفيذ أجهزة الكمبيوتر الشخصية في مكان العمل.

منذ ذلك الحين، طُبّقت نظرية التكلفة الإجمالية للملكية على نطاق واسع في جميع الصناعات الرئيسية، بما في ذلك التصنيع، لتحليل تكاليف دورة حياة الأصول الرئيسية. على سبيل المثال، لا يقتصر دور الروبوت الديكارتي المُطبّق جيدًا أو أي نظام تصنيع متعدد المحاور آخر على تقصير وقت الإنتاج وزيادة الإنتاجية فحسب، بل يُحسّن أيضًا الجودة والأرباح.

مع ذلك، إذا لم يُنفَّذ النظام بشكل صحيح، فقد تتلاشى هذه الأرباح في تكاليف إعادة العمل أو إعادة التصميم أو الصيانة غير المتوقعة. في مثال سيارتنا، قيّمنا التكاليف المستمرة لتشغيل السيارة وصيانتها كاعتبارات مهمة تتجاوز سعر الشراء الأولي. ولكن ما العوامل التي يجب مراعاتها عند تقييم تكاليف نظام الحركة الخطية؟ في هذه الحالة، غالبًا ما توجد تكاليف غير مخطط لها أو نادرة التناول في ثلاث مراحل منفصلة من تنفيذ النظام.

أنشطة ما قبل الشراء مثل التصميم والمواصفات.
الشراء، والذي يشمل الطلب، والاستلام، وتجميع النظام، وبدء التشغيل.
مرحلة ما بعد الشراء، بما في ذلك صيانة نظامك وإعادة استخدامه.

مرحلة ما قبل الشراء: نقطة البداية الحاسمة
تُعد مرحلة ما قبل الشراء أهم مرحلة في تنفيذ نظام الحركة الخطية. في هذه المرحلة، تعتمد عناصر التكلفة المؤثرة على إجمالي تكلفة الملكية على الوقت اللازم لتصميم نظام الحركة الخطية المناسب وتحديده وشرائه. إن اتخاذ القرارات الصحيحة في مرحلة ما قبل الشراء يوفر الوقت في تصميم النظام وتوفير المكونات. كما يضمن التنفيذ المبكر بدء تشغيل سلسًا وتشغيلًا سلسًا. بالتخطيط الجيد، يُمكن توفير بعض المال دون التسبب في مشاكل لاحقًا.

مفتاح النجاح في هذه المرحلة هو تحديد حجم الوحدة أو الوحدات الخطية المناسبة لنظامك واختيارها. لتسهيل عملية تحديد الحجم والاختيار، توفر معظم شركات الحركة الخطية المرموقة موارد قيّمة في أدوات تحديد الحجم والاختيار عبر الإنترنت.

يتطلب نظام ديكارتي نموذجي ثلاثي المحاور عادةً ما لا يقل عن 17 ساعة من العمل الهندسي لتحديد حجم النظام لضمان الحصول على الوحدات المناسبة لتلبية متطلبات التطبيق - وليس وحدات صغيرة الحجم أو كبيرة الحجم. على سبيل المثال، غالبًا ما تتطلب أتمتة المختبرات أنظمة أصغر حجمًا. إذا كان النظام أكبر من متطلبات التطبيق، فقد أهدرت المال والمساحة.

يمكن لأدوات تحديد المقاسات الجيدة أن تُرشد المستخدم خلال العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها، ويمكنها اختصار هذا الوقت إلى ثلاث ساعات أو أقل. وباستخدام مُولّدات الرسومات الآلية، التي تُتيح الوصول الفوري إلى نماذج ثنائية وثلاثية الأبعاد حتى للأنظمة المعقدة، يُمكن للمستخدم توفير 1120 دولارًا أمريكيًا أو أكثر من تكاليف الهندسة وحدها.

إن وفورات التكلفة الناتجة عن التخطيط الجيد تتجاوز بكثير توفير وقت الهندسة. خذ في الاعتبار عواقب نظام هندسي رديء. فالنظام الذي لا يتمتع بالقوة الكافية للتعامل مع التطبيق، في حال تثبيته، يؤدي إلى هدر هائل بسبب ضعف الأداء، وانخفاض الإنتاجية، وخسارة الإيرادات نتيجة تفويت فرص إطلاق المنتجات في السوق.

بالإضافة إلى ذلك، ضع في اعتبارك التكلفة الإضافية والمتاعب المترتبة على إزالة النظام غير الفعال، وتغيير حجم التطبيق، وإعادة الطلب، وإعادة التثبيت، وبدء تشغيل نظام جديد. قد يتجاوز الوقت والمال الضائعان آلاف الدولارات، وإذا كنتَ من مُصنّعي الآلات، فقد تُخسر عميلاً.

بمجرد اختيار نظام الحركة الخطية وتصميمه للتطبيق، تبدأ إجراءات الشراء. يمكن لبعض الشركات توفير رقم قطعة واحد لنظام كهروميكانيكي كامل متعدد المحاور، مما يُسهّل عملية الطلب بتقليل عدد القطع من 20 أو 30 قطعة إلى قطعة واحدة.

النتيجة: توفير في عدد الموردين وطلبات الشراء والبنود، مما يؤدي إلى توفير الوقت خلال عمليات الموافقة والشراء والاستلام. بتكلفة معالجة قدرها 100 دولار أمريكي لكل طلب شراء، يمكن أن يصل إجمالي الوفورات إلى 2000 دولار أمريكي أو أكثر لكل نظام (انظر الجدول 1). وإذا كنت بحاجة إلى طلب نظام مكرر، فإن توفير تكلفة التكرار مُضمن بالفعل.

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

تقدم الوحدات الخطية المجمعة مسبقًا والأنظمة الديكارتية أقل قدر من التعقيد في هذا الصدد، حيث يقوم المصنع بنسبة 80 بالمائة من أعمال التجميع والتكامل والبرمجة.

وبإدراك هذه المدخرات في التكاليف، تستخدم العديد من شركات تكامل الأنظمة أنظمة ديكارتية مُهيأة مسبقًا لخفض تكاليفها وأوقات التسليم، وباعتبارها ميزة تنافسية، فإنها تمرر هذه المدخرات إلى المستخدمين النهائيين.

وبالاشتراك مع الأنظمة المجمعة مسبقًا، يمكن لواجهات الآلة البشرية سهلة الاستخدام وبروتوكولات البرمجة أن توفر المزيد من الوقت والمال من خلال توفير خيارات برمجة بسيطة مفتوحة المصدر لمنشئي الآلات والمستخدمين النهائيين.

مرحلة ما بعد الشراء
أو ماذا يعني "مُزَلَّق مدى الحياة"؟
بعد تشغيل النظام، قد تُضيف أعمال الصيانة آلاف الدولارات إلى تكلفة الملكية طوال عمره الافتراضي. وهذا جانب رئيسي غالبًا ما يُقلل مصممو الآلات (وقسم المشتريات) من شأنه. تُسوّق بعض المنتجات الخطية بذكاء على أنها "مشحمة مدى الحياة".

مع ذلك، من المهم ملاحظة أن العمر الافتراضي (عدد الأمتار أو الدورات المقطوعة) يُحدد عادةً دون تطبيق أي حمل على النظام. تأكد من فهمك لشروط الشركة المصنعة. عند تطبيق حمل يبلغ 100 رطل فقط، يمكن تقليل عمر هذه المكونات "المُشحمة مدى الحياة" بمقدار خمسة أضعاف، على سبيل المثال، من 25,000 كم إلى 5,000 كم.

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

لتقليل تكاليف الصيانة أو الاستبدال، اختر نظام حركة خطية مزودًا بسدادات تلامس كاملة، مما يحافظ على التزييت داخل المكونات المتحركة ويمنع دخول التلوث. كما يمكن تقليل وقت وجهد إعادة التزييت باختيار نظام مزود بمنافذ تزييت سهلة الوصول أو مزود بإمكانية استخدام نظام تزييت أوتوماتيكي. سيُقدّر فنيو الصيانة هذا التصميم.

بالإضافة إلى التزييت والصيانة الوقائية، قد يكون من الضروري أحيانًا إصلاح أو ترقية الآلة لتحسين أدائها، وهو ما يتطلب غالبًا تغيير أو ترقية نظام الحركة الخطية. في كثير من الحالات، لا يحتاج النظام الخطي بأكمله إلى ترقية أو استبدال، بل إلى مكون واحد أو اثنين فقط.

يُسهّل بعض مُصنّعي المنتجات الخطية استبدال جزء واحد فقط من نظامهم بتوفير مكونات قابلة للتبديل، مثل القضبان المُشكّلة وكتل المجرى. هذا لا يُقلّل فقط من تكلفة القطع اللازمة، 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 كانت كتلة المجرى فقط هي التي تحتاج إلى الاستبدال، وليس القضبان المُشكّلة.

تضع TCO السعر المنخفض في السياق
تُعرف بيئة التصنيع اليوم بشكل متزايد بمبادرات التصنيع الرشيق، التي تهدف إلى تقليل الهدر قدر الإمكان. ولكن غالبًا ما يُستخدم التفكير الرشيق لإعادة تنظيم عمليات التصنيع فقط.

كما رأينا، يُمكن تقليل الهدر لتحسين التكلفة الإجمالية للملكية في كل مرحلة من مراحل مشروع المعدات الرأسمالية. فكل شيء، بدءًا من البحث والتصميم الأولي، مرورًا بتكاليف الاستحواذ والبدء، وصولًا إلى تشغيل وصيانة نظامك، يُساهم في إجمالي تكلفة الملكية.

لا تنظر إلى السعر المذكور في عرض سعر البائع فحسب، بل تأمل التكاليف المرتبطة بتحديد النظام وتصميمه وشرائه وصيانته. فالوفرات قصيرة الأجل التي تتحقق بمجرد شراء المنتجات بأقل سعر شراء أولي سرعان ما تتلاشى أمام التكاليف غير المتوقعة التي تنشأ في هذه المجالات الأخرى.

إن تحقيق التميز في التصنيع، والقضاء على النفايات، وتحسين رضا العمال، وتعزيز الإيرادات والأرباح، وزيادة الجودة كلها يمكن أن تكون نتيجة إذا تم تطبيق اعتبارات إجمالي تكلفة الملكية عند تحديد وشراء تقنيات التصنيع.