在制造數(shù)字化趨勢以及業(yè)務(wù)發(fā)展的促進(jìn)下，某 以廚房衛(wèi)浴設(shè)備產(chǎn)業(yè)相關(guān)的裝飾品、設(shè)備的制造為主的金屬壓鑄產(chǎn)品制造商，通過加大投入，對制造系統(tǒng)持續(xù)升級，以保持企業(yè)的競爭力。在其新建大型廠區(qū)，全面導(dǎo)入自動化生產(chǎn)的系統(tǒng)，實現(xiàn)整體制造、廠務(wù)、能源的可視化管理，達(dá)成綠色智能工廠。

圖1 臺達(dá)綠色智能工廠解決方案

1 實施與應(yīng)用

此項目為新廠建設(shè)，預(yù)估投產(chǎn)后可為集團(tuán)再增加17%~18％的產(chǎn)能，成為公司未來幾年營運成長的動能。在整個導(dǎo)入的過程中，臺達(dá)業(yè)務(wù)工程團(tuán)隊積極與客戶溝通，多次實地診斷，精準(zhǔn)掌握現(xiàn)場情況以及客戶需求：為生產(chǎn)設(shè)備打造可視化平臺，通過數(shù)據(jù)收集和分析呈現(xiàn)實時運轉(zhuǎn)狀態(tài)、能耗情況，確保正常生產(chǎn)；針對空調(diào)、照明、電梯等廠務(wù)設(shè)施同步導(dǎo)入節(jié)能、智能監(jiān)控管理方案，在收集運行數(shù)據(jù)的同時，也可通過能源信息分析管理體系，規(guī)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(dá)階段性導(dǎo)入自動化驅(qū)動、控制、感 測、監(jiān)控等設(shè)備在各項廠務(wù)設(shè)備中，再將制程、廠務(wù)設(shè)備串連至中央監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA工業(yè)組態(tài)軟件DIAView) 以及能源管理系統(tǒng) (DIAEnergie)，通過數(shù)據(jù)收集和分析可以實時監(jiān)視廠區(qū)各設(shè)備的運轉(zhuǎn)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，一個專屬的綠色智能工廠逐漸成形。

項目開始實際執(zhí)行時，臺達(dá)依客戶需求和規(guī)劃， 首先進(jìn)行設(shè)備節(jié)能，將變頻器、電能回饋設(shè)備等提高能源使用效率、電能回饋的產(chǎn)品，導(dǎo)入在如空調(diào)、水處理等高能耗設(shè)備中，打造高效節(jié)能的廠務(wù)系統(tǒng)。其次，針對廠內(nèi)主要的油、電、水、氣等相關(guān)能耗設(shè)施，包括照明、空調(diào)、水處理、電力監(jiān)控等，安裝臺達(dá)的控制器及智能電表，進(jìn)行各項設(shè)備的運作控制、排程、以及用電監(jiān)測和收集等。這些設(shè)備的導(dǎo)入和應(yīng)用為下一個階段——設(shè)備信息與能耗可視化打下重要的基礎(chǔ)。

在項目執(zhí)行的中、后期，大部分的設(shè)備和子系統(tǒng)陸續(xù)開始試運轉(zhuǎn)及試產(chǎn)，客戶希望在試運轉(zhuǎn)的過程就開始針對制程相關(guān)的信息，進(jìn)行收集、統(tǒng)籌運用，并可以與各相關(guān)單位 (例如：生產(chǎn)、制程、財務(wù)等)針對整廠的各項能耗 (電、水、空壓氣流、天然氣等)提供密度指標(biāo)，以作為參考基準(zhǔn)，藉此調(diào)整/優(yōu)化運作及建立管理模式。對此，臺達(dá)團(tuán)隊藉由本身為電子制造業(yè)大廠的優(yōu)勢，善用在廠務(wù)、能源、可視化等層面多年導(dǎo)入經(jīng)驗，整合全廠各項設(shè)施能耗密度指標(biāo)、 產(chǎn)能等各項信息，提供有效數(shù)據(jù)給相關(guān)單位，為日后管理及建設(shè)改造提供參考依據(jù)。

２ 應(yīng)用創(chuàng)新性、重點與難點問題

整個導(dǎo)入過程，臺達(dá)以創(chuàng)新技術(shù)和自動化系統(tǒng)整合方案、產(chǎn)品，為客戶建置完整的監(jiān)視與控制平臺。舉例來說，在工廠管理的部分，臺達(dá)為客戶建置一套現(xiàn)場數(shù)據(jù)存取、制程視覺化及制程監(jiān)控軟件平臺，幫助客戶精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，且能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原料浪費、提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場反應(yīng)速度，提高獲利能力。

在導(dǎo)入過程中，臺達(dá)也從安全性角度來為客戶考慮規(guī)劃，在項目中提供安全系統(tǒng)、電子簽名及記錄等功能，以確保系統(tǒng)的執(zhí)行安全，同時讓客戶可以快速獲取完整、準(zhǔn)確、開放及安全的數(shù)據(jù)截取，進(jìn)而控制整個現(xiàn)場制程。

臺達(dá)智能制造事業(yè)部系統(tǒng)整合部專案經(jīng)理吳仲祥表示，為了協(xié)助客戶克服智能工廠管理趨勢及挑戰(zhàn)及廠務(wù)難解的問題，制程參數(shù)、產(chǎn)能、良率、設(shè)備等信息的透明化是維持設(shè)備高效率生產(chǎn)運作的關(guān)鍵，也是確保人員、設(shè)備安全、以及提升事故災(zāi)害應(yīng)變能力重要防線。因此，臺達(dá)導(dǎo)入DIAView工業(yè)組態(tài)軟件，針對上述所有的制程、廠務(wù)設(shè)備，進(jìn)行全面的監(jiān)控和分析，為客戶解決最根本的整廠可視化問題。

圖2 臺達(dá)DIAView工業(yè)組態(tài)軟件針對制程、廠務(wù)設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)控和分析

節(jié)能和能源管理是此次項目的一大重點，因此臺達(dá)針對“設(shè)備節(jié)能”以及“能源可視化管理”兩大關(guān)鍵點著手。吳仲祥表示，在此案例中，空調(diào)、空壓、排氣、排水等一般常見的廠務(wù)設(shè)備，皆通過可編程控制器搭配電表，進(jìn)行排程控制和能耗信息收集。此外，為解決部分特殊場域、拉線不易的用電設(shè)備，臺達(dá)也協(xié)助安裝無線傳輸型的電表，通過臺達(dá)無線工業(yè)以太網(wǎng)交換機，可遠(yuǎn)端將用電信息回傳至DIAEnergie能源管理系統(tǒng)，確保各項設(shè)備用電信息皆可完整收集。

圖3 臺達(dá)DIAEnergie能源管理系統(tǒng)方案

另一項值得一提的是創(chuàng)意的節(jié)能設(shè)計，是臺達(dá)應(yīng)用在客戶電梯系統(tǒng)中的電能回饋方案。

一般的電梯系統(tǒng)對于電梯運行時，起停、特定移動過程中產(chǎn)生的位能，主要是采用剎車電阻將其轉(zhuǎn)換為熱能并散發(fā)抵消，以免因系統(tǒng)過熱、故障而給搭乘人員帶來危險。臺達(dá)為了實現(xiàn)電梯節(jié)能，導(dǎo)入電能回饋單元REG2000系列，能夠?qū)⑵鹬貦C、電梯等上下運行設(shè)備產(chǎn)生的位能，轉(zhuǎn)換為可利用電能，直接提供工廠或建筑中當(dāng)下的用電；此方案應(yīng)用在該客戶廠區(qū)的三臺電梯中，實現(xiàn)節(jié)電，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，實現(xiàn)設(shè)備節(jié)能。同時，通過電表將電梯的用電信息上傳至能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)實時能耗可視化、以及數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計，可根據(jù)不同的時段、區(qū)間分析電梯系統(tǒng)的使用和能耗情況，并進(jìn)行調(diào)整及改善，真正達(dá)到“能源可視化管理”。

３ 效益分析

談到效益的實現(xiàn)，吳仲祥認(rèn)為應(yīng)該回溯客戶最初期許方向。在這個項目中，客戶的目標(biāo)是：在建廠同時，實踐智能、科技、節(jié)能、環(huán)保等建廠典范，并符合安全指標(biāo)。因此，臺達(dá)為客戶建置DIAView工業(yè)組態(tài)軟件（SCADA）和DIAEnergie工業(yè)能源管理系統(tǒng)，便是針對這樣的目標(biāo)完成。建置完成后，實際運作效益主要為：

（1）創(chuàng)新高效自動化設(shè)備，打造綠色智能廠務(wù)設(shè)備

臺達(dá)應(yīng)用多能在自動化領(lǐng)域積累的經(jīng)驗和產(chǎn)品技術(shù)，針對多項高能耗廠務(wù)設(shè)備如水處理、電力、氣體、化學(xué)品、空調(diào)、照明等，提供高能源使用效率的產(chǎn)品，以及節(jié)能和能源回饋方案，并通過控制器的排程功能，讓整體設(shè)備運作更加自動化、有效率，且可進(jìn)行運行數(shù)據(jù)的收集。智能電表的導(dǎo)入更可以使所有設(shè)備的用電信息完全透明化，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)分析掌握關(guān)鍵因素、改善能源策略。以空調(diào)和空壓系統(tǒng)為例，通過高效省能的自動化產(chǎn)品導(dǎo)入，搭配優(yōu)化運轉(zhuǎn)模式，可達(dá)到22%節(jié)能成效，顯著降低工廠日常用電費用。

（2）廠務(wù)設(shè)備信息自動實時搜集，快速掌握設(shè)備運轉(zhuǎn)動態(tài)和長期信息

臺達(dá)方案可提供實時數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)可迅速提供異常追蹤、協(xié)助現(xiàn)場快速排除異常；而長期保留的歷史數(shù)據(jù)可供分析比對，從而找出設(shè)備運作問題和盲點，進(jìn)而提高設(shè)備管理效率，延長設(shè)備壽命。

（3）維持設(shè)備最佳運轉(zhuǎn)狀態(tài)

通過實時監(jiān)控和預(yù)警機制，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，減少設(shè)備停機時間，降低工廠管理成本并提升設(shè)備使用率。例如工廠的排水系統(tǒng)，通過監(jiān)控設(shè)備以及平臺，實時監(jiān)視全廠給排水水泵運轉(zhuǎn)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。

（4）詳盡的設(shè)備信息，可供企業(yè)管理者隨時查閱

比較各設(shè)備溫度、流量、壓力、振動、電流性能趨勢等信息，持續(xù)優(yōu)化操作條件。以客戶工廠中的空壓設(shè)備為例，人員可通過DIAView工業(yè)組態(tài)軟件，實時監(jiān)視全廠空壓出氣狀況，并依據(jù)現(xiàn)場需求調(diào)整出氣壓力設(shè)定值，也可遠(yuǎn)端控制空壓機、干燥機等設(shè)備啟停，取得能耗與生產(chǎn)條件的平衡。由于DIAView支持Web瀏覽器瀏覽，使用者只需上線輸入網(wǎng)址后即能立刻登入系統(tǒng)，獲得詳細(xì)設(shè)備狀況，與實時能耗數(shù)據(jù)；同時提供適用于智能型可攜裝置的簡便系統(tǒng)，提供管理人員隨時隨地掌握能源最新信息 與異常狀況。

（5）實時警報系統(tǒng)，快速排除異常

廠區(qū)所有系統(tǒng)警報儲存于警報數(shù)據(jù)庫，通過警報發(fā)布管理平臺將警報通過電子郵件、短信通知值班或管理人員；值班或管理人員得以了解異常設(shè)備最新狀態(tài)，并快速處理、減少損失，也方便后續(xù)調(diào)查和追蹤。

（6）掌握完整能耗信息、擬定優(yōu)化能源策略

以DIAEnergie能源管理系統(tǒng)搭配電表信息收集，監(jiān)看多廠區(qū)的用水、電力、空壓氣體、天然氣等四大能源消耗狀況，長時間的記錄分析各回路用電信息，有助于提供系統(tǒng)涵蓋需量控制所需的電力量測、需量預(yù)測。同時可根據(jù)各回路用電狀況，進(jìn)行用電需量預(yù)測，當(dāng)發(fā)覺超過預(yù)設(shè)目標(biāo)時即發(fā)出警報信號，為值班主管提供卸載參考依據(jù)。

此外，DIAEnergie還能分析各設(shè)備、各時段、各季節(jié)能源的消耗數(shù)據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)能源不合理使用狀況，可進(jìn)行有效地管理和電力調(diào)配，提高系統(tǒng)效率及節(jié)省能源費用。

4 案例意義

除了導(dǎo)入廠務(wù)監(jiān)控和能源管理方案，臺達(dá)也協(xié)助客戶建置監(jiān)控中心，針對客戶日常運作需求呈現(xiàn)專屬的信息頁面。對于客戶來說，臺達(dá)提供完整的一站式專屬服務(wù)，從開始的現(xiàn)場診斷、設(shè)備/平臺導(dǎo)入及設(shè)定、測試驗收、后續(xù)的維護(hù)和技術(shù)支援，臺達(dá)專業(yè)的服務(wù)團(tuán)隊在耗時2年的過程中全程參與、協(xié)助，幫助客戶解決問題、打造切合的綠色智造工廠方案。

此外，整體方案效益高，除了空調(diào)系統(tǒng)和空壓系統(tǒng)節(jié)能達(dá)22％、降低用電成本外，最重要的是在導(dǎo)入智能廠務(wù)系統(tǒng)后，各項數(shù)據(jù)獲得自動、實時的監(jiān)測、分析，使廠務(wù)管理人力得以彈性運用。同時，系統(tǒng)提供了對于人員安全、設(shè)備安全保護(hù)的機制，使產(chǎn)線生產(chǎn)順利，異常發(fā)生時可迅速掌握狀況，大幅減少停線時間。在管理方面也可每日自動產(chǎn)出相關(guān)報表，管理效率提升30%以上。更讓客戶滿意的是，整體系統(tǒng)靈活度高、擴充性佳，若后續(xù) 客戶要擴充廠區(qū)或調(diào)整配置，亦可無縫整合、輕松完成，提高整體方案的附加價值。

摘自《自動化博覽》2020年8月刊