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智慧厂务系统开始启动
提升工安 节能永续

【作者: 王明德】2018年03月22日 星期四

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智慧化是制造业近年来的重要趋势,不过现在的智慧制造议题多以制程改善为主,厂务系统讨论度较低,不过智慧厂房也是制造智慧化的一环,而且相对於制程,厂务端的投资回报速度更快,各厂商也早有针对此领域推出多款解决方案。


就目前发展来看,智慧厂房系统的建置目标会以工安与节能为主,透过IT系统的建置,提升安全与能源使用效能,而在其中,安全通常是系统架构的第一步,像是气体管线监测、消防系统、紧急通报与影像监控等,再来才是节能环保,如水电节能及照明系统等,如果工厂使用的设备,无法满足前述的要求,就得寻找适当的解决方案来解决。


善用IT架构 打造安全环境

如物联网已是当前科技的趋势,而从经营者及管理者的角度,会希??能透过手持装置随时掌握生产状况,配合云端应用,许多工厂的管理者与经营者的想法,也开始有了变化,工厂也开始走向数位化及智慧化。


智慧厂务系统的主要诉求,分别是打造安全环境、确保产品品质、降低能源成本、增加工作效率,进而达到产能提升、利润增加的目标,但工厂设备摊提多半长达20年,有些设备甚至可能更久,要监测管理这些老旧设备的难度,通常也会比较高,也成为智慧厂务安全管理的困难点。


以整压站监测为例,由於整压站主要分布在户外,使用者会希??在本地端搜集完资料後,本地及远端都能够做记录,因为所有的讯息如果都要先回到中控室才处理,会影响时效性,所以在减压站就设计有控制器,可以根据搜集到的资讯来回应,以确认管线气体状态及系统安全。


类似的设计,也可以应用在火灾警报系统,管理人员可以用电脑来监控所有厂房的现场资讯,现场也一样可以反应。但其实,紧急通报系统不只是搜集现场资讯,或是控制现场开关,还必须加入简单的逻辑判断,可以进行简单的自动控制,这种分散式的安全管控设计,可以在中控室有状况时,一样可以紧急处置,减少上位断线风险,也更可以考量时效性。


厂区安全监控方面,则可以与图控系统的高度整合,进行整厂监控,配合现场的I/O监控,还可以搜集特定时间及范围的画面,减少检索所需资讯的时间,机台电流检测也可用来完善智慧工厂解决方案。由於机台如果突然坏掉,会造成生产损失,因此必须做到损坏预警。何坤鑫指出,其实只要利用智慧电表来监测,从耗电量变化就可以早期发现机台是否异常,若机台耗电状况出现不稳定或是超过上下限值时,就会提早发出警告,让管理人员及时处理,而且这种解决方案,即使是很旧的厂房也可以应用,就不用担心不预期当机而造成的损失。


机台电力监控方面,只要用小型面板就可以在现场监测,而且可以同时搜集不同协定的资讯,统一在面板上处理,透过触控介面还可以换页,处理更多的资讯,免费开发软体则可以整合及处理客户所需要的资讯,早期有许多机台状态会用3色灯监控,但如果管理者不在现场就看不到,改造的方向,就是可以在中控室监测,还可以透过无线方式来控制机台状态。


让能源使用最隹化

除了电力监控外,节能与绿能也是近年来厂务系统的重点设计,随着全球能源成本上升,加上台湾近年工业用电的价格逐渐调涨,对於生产线用电需求量甚大的产业,像是电子、钢铁、电器及电力机械、金属制品制造及纺织等,压力均相当可观,这亦使得与节能有关的议题,开始受到管理高层重视。



图1 : 产业节能需求与生活环境节能的目标设定大不相同,其出发点的确来自於成本考量。(Source: Siemens)
图1 : 产业节能需求与生活环境节能的目标设定大不相同,其出发点的确来自於成本考量。(Source: Siemens)

产业节能需求与生活环境节能的目标设定大不相同,其出发点的确来自於成本考量,基於能源费用上涨後节省成本的目的,一般企业可能由「减少能源的消耗量」及「提高用电的成本效益」两处着手,进行所谓能源的管理。


这表示管理者必须先从能源运用的「可视化」方向着手,而後才能思考可从何处减少不必要的能源开支和成本,并由此规划出工厂未来能源需求组合,与公司相关用电策略,简单来说,智慧工厂的「能源管理」,可从用电「透明化」开始,透过感测机制搜集用电详细资料,并透过清楚的方式了解工厂内能源流向,而後将所发生的能源成本费用对应,再视负载状况藉由流程控制系统的资料交换,自动调节其电力负载,以优化工厂内的能源消耗量及用电效率。



图2 : 智慧厂务系统的主要诉求,分别是打造安全环境、确保产品品质、降低能源成本、增加工作效率。(Source: Engineers Journal)
图2 : 智慧厂务系统的主要诉求,分别是打造安全环境、确保产品品质、降低能源成本、增加工作效率。(Source: Engineers Journal)

工厂内能源的优化,虽然会依各企业的标准不一而有不同,不过各国政府也有推出制定的节能标准,像是包括欧盟CoC、美国CEC、美国EISA 2007、美国DOE、加拿大NRCan、墨西哥能耗标签、南韩MEPS、e-Standby、台湾节能标章及纽澳MEPS等标准,均是以国家为基础所设定的节能相关规范。


能源管理 让工厂与环境双赢

就整体发展来看,现在各国有将节能规范强制化的趋势,像加拿大与南韩在近几年规范相关要求,而纽澳等国也颁布了EPS,从各国政府及相关机构均以颁布节能与环境法规,如碳揭露专案、电子产业行为准则,或是像是绿色和平颁布的绿色电子指南等,都从节能议题出发,整合性的探讨如何减少温室气体的排放,以因应环境变迁。


此一趋势,也影响到生产管理时的相关标准,由於在生产过程中,能源的消耗是排碳的重要部分,因此在减少排碳得前提下,能源管理也成为一项重要的系统,从节能到环境永续是一条直线道路,但其中仍有许多让产品应用及生产流程改善的环结,透过如节能标准及碳足迹盘查等作为,整合系统管理技术持续精进,环境得以永续发展,企业也会因节能投入而产生效益。


**刊头图(Source: Enterprise IoT Insights)


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