綠色智能工廠(chǎng)升級 實(shí)現節能及提高管理效率

面對制造數字化以及綠色制造趨勢，臺達與廚房衛浴設備金屬壓鑄產(chǎn)品制造商合作，在其大型新建廠(chǎng)區全面導入自動(dòng)化生產(chǎn)系統，實(shí)現整體制造、廠(chǎng)務(wù)、能源的可視化監控管理，達成綠色智慧工廠(chǎng)、提高企業(yè)的競爭力。
臺達近年來(lái)不斷推動(dòng)綠色智能制造概念，日前與臺灣一家知名的廚房衛浴設備金屬壓鑄產(chǎn)品制造商合作，在其位于臺灣中部的新廠(chǎng)導入工廠(chǎng)設備與能源監控方案。此工廠(chǎng)預估投產(chǎn)后可再增加17%-18％的產(chǎn)能，將成為客戶(hù)未來(lái)幾年營(yíng)運成長(cháng)的動(dòng)能。

在整個(gè)導入的過(guò)程中，臺達業(yè)務(wù)工程團隊經(jīng)過(guò)多次實(shí)地診斷，精準掌握現場(chǎng)情況以及客戶(hù)需求：為生產(chǎn)設備打造可視化平臺，通過(guò)資料收集和分析呈現實(shí)時(shí)運轉狀態(tài)、能耗情況，確保生產(chǎn)正常；針對空調、照明、電梯等廠(chǎng)務(wù)設施同步導入節能、智慧監控管理方案，在收集運行數據的同時(shí)，也可透過(guò)能源信息分析管理體系，規范能源使用的行為，降低能源消耗，提高能源使用效率。
對此，臺達階段性導入自動(dòng)化驅動(dòng)、控制、感測、監控等設備于各項廠(chǎng)務(wù)設備中，再將制程、廠(chǎng)務(wù)設備串連至中央監控系統（SCADA工業(yè)圖控系統） 以及能源管理系統。通過(guò)數據收集和分析，可以實(shí)時(shí)監視廠(chǎng)區各設備的運轉狀態(tài)、耗能狀況，確保生產(chǎn)正常。在雙方的協(xié)同合作之下，一個(gè)專(zhuān)屬的綠色智慧工廠(chǎng)逐漸成形。
項目開(kāi)始實(shí)際執行時(shí)，先依照客戶(hù)需求和規劃，首先進(jìn)行設備節能，將變頻器、電能回饋裝置等提高能源使用效率的產(chǎn)品，導入在如空調、水處理等高能耗設備中，打造高效節能的廠(chǎng)務(wù)系統。其次，針對廠(chǎng)內主要的油、電、水、氣等相關(guān)能耗設施，包括照明、空調、水處理、電力監控等，安裝控制器及智慧電表，進(jìn)行各項設備的運作控制、排程、以及用電量監測和收集等。這些設備的導入應用，為下一個(gè)階段?設備信息與能耗可視化打下重要的基礎。
在項目執行的中、后期，大部分的設備和子系統陸續開(kāi)始試運轉及試產(chǎn)，客戶(hù)希望在試運轉的過(guò)程就開(kāi)始針對制程相關(guān)的信息，進(jìn)行收集、統籌運用，并可以與各相關(guān)單位（例如生產(chǎn)、制程、財務(wù)等）針對整廠(chǎng)的各項能耗（包括電、水、空壓氣流、天然氣等）提供密度指針，以作為參考基準，藉此調整/優(yōu)化運作及建立管理模式。
對此，臺達團隊善用在廠(chǎng)務(wù)、能源、可視化等層面多年導入經(jīng)驗，整合全廠(chǎng)各項設施能耗密度指針、產(chǎn)能等各項信息，提供有效數據給相關(guān)單位，為日后管理及建設改造提供參考依據。



 
圖1 : 臺達的綠色智慧工廠(chǎng)解決方案，涵蓋制造、廠(chǎng)務(wù)設備，實(shí)現節能、可視化效益等。

應用創(chuàng )新性、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題及解決思路等分析
整個(gè)導入過(guò)程，臺達以創(chuàng )新技術(shù)和自動(dòng)化系統整合方案、產(chǎn)品，為客戶(hù)建置完整的監視與控制平臺。舉例來(lái)說(shuō)，在工廠(chǎng)管理的部分，為客戶(hù)建置一套現場(chǎng)資料存取、制程可視化及制程監控軟件平臺，可以精確地監視、控制生產(chǎn)過(guò)程，并且能夠對生產(chǎn)事件快速反應，減少原料浪費、提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場(chǎng)反應速度，提高獲利能力。
在導入過(guò)程中，從安全性角度來(lái)為客戶(hù)考慮規劃，在項目中提供安全系統、電子簽名及記錄等功能，以確保系統的執行安全，同時(shí)可以快速獲取完整、準確、開(kāi)放及安全的數據擷取，進(jìn)而控制整個(gè)現場(chǎng)制程。
臺達智能解決方案部系統整合項目經(jīng)理吳仲祥表示，為了協(xié)助客戶(hù)迅速掌握智慧工廠(chǎng)管理趨勢，并解決廠(chǎng)務(wù)難解的問(wèn)題，制程參數、產(chǎn)能、良率、設備等信息的透明化是維持設備高效率生產(chǎn)運作的關(guān)鍵，也是確保人員、設備安全、以及提升事故災害應變能力的重要防線(xiàn)。因此，導入DIAView工業(yè)圖控系統，能針對上述的制程、廠(chǎng)務(wù)設備進(jìn)行全面的監控和分析，解決最根本的整廠(chǎng)運作可視化問(wèn)題。


 
圖2 : DIAView工業(yè)圖控系統針對制程、廠(chǎng)務(wù)設備，進(jìn)行全面的監控和分析，實(shí)現整廠(chǎng)可視化管理。

節能和能源管理是此項目的一大重點(diǎn)，臺達針對「設備節能」以及「能源可視化管理」兩大關(guān)鍵點(diǎn)著(zhù)手。其中，空調、空壓、排氣、排水等一般常見(jiàn)的廠(chǎng)務(wù)設備，皆通過(guò)可程控器搭配電表，進(jìn)行排程控和能耗資訊收集。此外，為解決部份裝設于特殊場(chǎng)域、拉線(xiàn)不易的用電設備，也協(xié)助安裝無(wú)線(xiàn)傳輸型的電表，通過(guò)無(wú)線(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )交換機，可遠程將用電信息回傳至DIAEnergie能源管理系統，確保各項設備用電信息皆可完整收集。



 
圖3 : DIAEnergie能源管理系統從各個(gè)設備的電表收集能耗資料，實(shí)時(shí)分析、可視化呈現、發(fā)送異常警報，提供實(shí)時(shí)、及時(shí)的全方位用電數據，進(jìn)而調整、改善能源策略。

能源可視化管理
另一項值得一提的創(chuàng )意節能設計，是臺達應用在客戶(hù)電梯系統中的電能回饋方案。
一般的電梯系統對于電梯運行時(shí)，啟停、特定移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的位能，主要是采用?車(chē)電阻將其轉換為熱能并散發(fā)抵消，以免因系統過(guò)熱、故障而給搭乘人員帶來(lái)危險。臺達為了實(shí)現電梯節能，導入電能回饋單元REG2000系列，能夠將起重機、電梯等上下運行設備產(chǎn)生的位能，轉換為可利用電能，直接提供工廠(chǎng)或建筑中當下的用電。
此方案應用在該廠(chǎng)區的三臺電梯中，再搭配控制器將用電信息回饋給管理平臺，優(yōu)化電梯的用電效率，實(shí)現節約用電的目的。同時(shí)，通過(guò)電表將電梯的用電信息上傳至能源管理系統，實(shí)現實(shí)時(shí)能耗可視化、再加上長(cháng)時(shí)間的資料分析統計，可根據不同的時(shí)段、區間分析電梯系統的使用和能耗情況具體呈現，并進(jìn)行調整及改善，真正達到「能源可視化管理」。

實(shí)現效益分析
談到效益的實(shí)現，在此項目中，客戶(hù)的目標是在建廠(chǎng)同時(shí)，實(shí)踐智慧、科技、節能、環(huán)保等理念，并符合安全指標。因此，臺達針對此目標建置SCADA工業(yè)圖控系統（DIAView）和工業(yè)能源管理系統（DIAEnergie）。當建置完成后，實(shí)際運作效益主要為：
1.創(chuàng )新高效自動(dòng)化設備，打造綠色智慧廠(chǎng)務(wù)設備
臺達針對多項高能耗廠(chǎng)務(wù)設備，如水處理、電力、氣體、化學(xué)品、空調、照明等，提供高能源使用效率的產(chǎn)品，以及節能和能源回饋方案，并通過(guò)控制器的排程功能，讓整體設備運作更加自動(dòng)化、有效率，并且可進(jìn)行運行數據的收集。
智慧電表的導入，更可以使所有設備的用電信息完全透明化，進(jìn)而通過(guò)資料分析掌握關(guān)鍵因素、改善能源策略。以空調和空壓系統為例，通過(guò)高效省能的自動(dòng)化產(chǎn)品導入，搭配優(yōu)化運轉模式，可達到節能成效22%，顯著(zhù)降低工廠(chǎng)日常用電費用。

2.廠(chǎng)務(wù)設備信息自動(dòng)實(shí)時(shí)搜集，快速掌握設備運轉動(dòng)態(tài)和長(cháng)期信息
提供實(shí)時(shí)數據以及歷史數據。實(shí)時(shí)數據可迅速提供異常追蹤、協(xié)助現場(chǎng)快速排除異常；而長(cháng)期保留的歷史數據可供分析比對，從而找出設備運作問(wèn)題和盲點(diǎn)，進(jìn)而提高設備管理效率，延長(cháng)設備壽命。

3.維持設備最佳運轉狀態(tài)
通過(guò)實(shí)時(shí)監控和預警機制，確保設備正常運轉，減少設備停機時(shí)間，降低工廠(chǎng)管理成本并提升設備使用率。例如工廠(chǎng)的排水系統，通過(guò)監控設備以及平臺，實(shí)時(shí)監視全廠(chǎng)給排水水泵運轉狀況及水槽液位高度警報，藉此判斷水泵運作是否正常，避免水位溢出或供水不足的狀況發(fā)生。

4.詳盡的設備信息，可供企業(yè)管理者隨時(shí)查閱
比較各設備溫度、流量、壓力、振動(dòng)、電流性能趨勢等信息，持續優(yōu)化操作條件。以客戶(hù)工廠(chǎng)中的空壓設備為例，人員可通過(guò)DIAView工業(yè)圖控系統，實(shí)時(shí)監視全廠(chǎng)空壓出氣狀況，并依據現場(chǎng)需求調整出氣壓力設定值，也可遠程控制空壓機、干燥機等設備啟停，取得能耗與生產(chǎn)條件的平衡。
由于DIAView工業(yè)圖控系統支持Web瀏覽器瀏覽，使用者只需上線(xiàn)輸入網(wǎng)址后即能立刻登入系統，獲得詳細設備狀況和實(shí)時(shí)能耗資料；同時(shí)提供適用于智能型可攜裝置的操作系統，提供管理人員隨時(shí)隨地掌握能源最新信息與異常狀況。

5.實(shí)時(shí)警報系統，快速排除異常
廠(chǎng)區所有系統警報儲存于警報數據庫，通過(guò)警報發(fā)布管理平臺將警報通過(guò)電子郵件、手機簡(jiǎn)訊通知值班或管理人員；值班或管理人員得以了解異常設備最新?tīng)顟B(tài)，并快速處理、減少損失，也方便后續調查和追蹤。

6.掌握完整能耗資訊、擬定優(yōu)化能源策略
以DIAEnergie能源管理系統搭配電表信息收集，監看多廠(chǎng)區的用水、電力、空壓氣體、天然氣等四大能源消耗狀況，長(cháng)時(shí)間的記錄分析各回路用電信息，有助于提供系統涵蓋需量控制所需的電力量測、需量預測。同時(shí)可根據各回路用電狀況，進(jìn)行用電需量預測，當發(fā)覺(jué)超過(guò)默認目標時(shí)即發(fā)出警報信號，為值班主管提供卸除參考依據。
此外，DIAEnergie能源管理系統還能分析各設備、各時(shí)段、各季節能源的消耗資料。一旦發(fā)現能源不合理使用狀況，可進(jìn)行有效的管理和電力調配，提高系統效率及節省能源費用。

案例意義概述
除了導入廠(chǎng)務(wù)監控和能源管理方案，臺達也協(xié)助客戶(hù)建置監控中心，針對客戶(hù)日常運作需求呈現專(zhuān)屬的信息頁(yè)面。對于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，臺達提供完整的一站式專(zhuān)屬服務(wù)，從開(kāi)始的現場(chǎng)診斷、設備／平臺導入及設定、系統的測試運行與驗收、后續的維護和技術(shù)支持，臺達專(zhuān)業(yè)的服務(wù)團隊在耗時(shí)2年的過(guò)程中全程參與、?明并提供專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持，為客戶(hù)解決問(wèn)題并創(chuàng )造價(jià)值、打造最切合需求的綠色智造工廠(chǎng)方案。


 
圖4 : 臺達一站式服務(wù)，從現場(chǎng)診斷、方案規劃／設計、施工／調試，到售后的保養／維護、教育訓練等服務(wù)皆一手包辦，打造專(zhuān)屬的綠色智造工廠(chǎng)方案，同時(shí)節省客戶(hù)開(kāi)發(fā)、建置時(shí)間。

此外，整體方案效益高，除了空調系統和空壓系統節能達22％、降低用電成本外，最重要的是在導入智能廠(chǎng)務(wù)系統后，各項數據獲得自動(dòng)、實(shí)時(shí)的監測、分析，使廠(chǎng)務(wù)管理人力得以彈性運用。同時(shí)，系統提供了對于人員安全、設備安全保護的機制，使產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)順利，異常發(fā)生時(shí)可迅速掌握狀況，大幅減少停線(xiàn)時(shí)間。
在管理方面，也可每日自動(dòng)產(chǎn)出相關(guān)報表，管理效率提升30%以上。整體系統靈活度高、擴充性佳，后續如果客戶(hù)要擴充廠(chǎng)區或調整配置，亦可無(wú)縫整合、迅速完成，提高整體方案的附加價(jià)值。