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廠務能源管理可視化 建置更輕鬆、快速見效
 

【作者: 黃世貴】   2019年07月10日 星期三

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如火如荼開展的工業4.0驅動著製造業朝向智慧工廠邁進。但實現智慧製造不能只著眼於生產線的優化,更需將輔助生產的部門納入轉型升級,提出相應的配套措施,才能雙管齊下發揮運籌帷幄的綜效。其中,廠務能源管理就是智慧製造中不可忽視的重要一環。


有數據有真相 對症下藥才能真節能

然而,不少製造業對廠務能源管理的認知其實相當浮面且有盲點,以為只要在內部要求員工隨手關燈、關電腦、拔插頭,或是在用電尖峰期強制停用某些耗電的設施,亦或者全面汰換為節能設備就可以達到節省用電的目的。事實上,這種缺乏具體數據佐證而單靠呼籲員工自律或僅憑管理者自由心證的做法,可能投入了心力或花了大錢卻得不到預期的節能效果。


而且,目前許多工廠普通存在的現象不外乎:因為缺乏詳實的用電資訊,致使廠內潛藏用電浪費的情況卻渾然不覺;有心節能的工廠同樣也在資訊貧乏下無法釐清耗電的原因而不知該從何下手;也有工廠雖然有人工手抄的資料,但往往因為人員抄表無法即時同步紀錄資料在第一時間發現問題,甚至在帳單出現用電超約需繳罰款時想回溯資料也有所困難,最後淪為例行公事的紀錄行為。


用電數據是工廠落實節能的關鍵第一步!研華以多年推行iFactory智慧工廠的實務經驗,提供了廠務能源管理解決方案(Factory Energy Management Solution,FEMS)。透過這套FEMS可將工廠的用電情況予以可視化與透明化,管理者即能清楚了解工廠內電力使用流向,從資料中找出異常能耗與低運轉效率之處,並尋找可節能改善的方向,藉此消除不必要的虛耗或浪費以降低用電成本,從而進一步規劃出合理的能源策略。


只花三分力 輕鬆建置廠務能源管理

研華的FEMS是套軟硬整合的完整解決方案(Solution Ready Package,SRP)。在硬體方面,從底層的數據採集、到中層的資料預處理、再到最上層的戰情室集中管理全都囊括在內。(圖1)



圖1
圖1

在軟體方面,用戶不僅能直接套用內建的標準公板,也可將數據資料依所需的呈現方式來客製圖表;還能按企業的規模選擇將系統裝設在地端或雲端;亦可與第三方系統MES或EPR、或是研華的設備稼動管理方案(OEE)無縫串接;更提供了包括Email、簡訊、LINE、Wechat等通知功能,讓管理者絕不漏接任何一條警示訊息。(圖2)



圖2
圖2

這套完成度高達七成的SRP中讓系統整合廠商與使用者最便利的就是可視化儀表板(Visualized Dashboard)提供了十多種現成可用的公板。設計者幾乎不用花太多心力,只要透過設定就能以趨勢分析、圖表、數據等型態呈現用電結果,快速地導入廠務能源管理系統,讓工廠管理者可以依時間別、部門別或設施類別隨時掌握即時用電狀況。


其中像是透過「能耗總覽」可監視各廠區或辦公處的累積用電量,並得知電力消耗是來自於照明、插座、空調、製造、空壓或消防設施,在進行各分區差異比較後找出不合理的能耗。



圖3
圖3

還有透過「能源KPI管理」可將總耗電分攤至各個單位,藉此制定節能KPI,以耗能責任制來檢視用電合理性,同時也加大鼓勵全員節能的力度。(圖4)



圖4
圖4

在用電與生產整合方面,用戶可透過「能耗及成本分析」將產量、產值、電費、工時等與能耗相關的資料彙整分析,藉此從能耗的變動中得知生產效率,譬如在相同能耗下產值是否提高了,或是相同能耗下費用是否減少了。(圖5)



圖5
圖5

而「機台稼動率及能源效率」則是將兩者結合後藉以監視生產線機台的能耗效率,當出現設備耗損預警時,可提前安排維護檢修,降低設備突然故障造成生產線停擺的風險。(圖6)



圖6
圖6

而除了上述四種常用的標準公板之外,可視化儀表板還提供許多有助於了解工廠用電情況能的公板,像是可查閱能源歷史資料的趨勢圖、可遠端監看各地用電狀況的能源地圖、可查每生產一件或一批產品所消耗的能源用量、照明/空調/空壓/消防等各種設施的耗電趨勢圖等等,設計者都能直接套用並輕鬆地將用電資訊可視化。


節省一成能源成本 短期就能看見成效

至於硬體部份,研華為大中小型工廠與跨國工廠提供了支援200組電錶的輕量版、支援2000組電錶的企業版、以及支援無上限的雲端平台三種版本的選項。而且,由於研華SRP具有無痛搬移資料的特色,因此當企業欲從輕量版轉換至企業版或雲端版以擴大廠務能源管理範圍時,只需簡單執行必要程序就能完成,不用重新來過,實在是相當省時省力。



圖7 : FEMS輕量型伺服器(左),FEMS企業型伺服器(中),FEMS雲端服務(右)
圖7 : FEMS輕量型伺服器(左),FEMS企業型伺服器(中),FEMS雲端服務(右)

數據採集方面,研華提供了物聯網閘道器ECU-1051與物聯網控制器ADAM-3600兩種配置選項。透過其所搭載的WISE-PaaS/EdgeLink讓兩款產品可以連接不同品牌的電錶,並將能源數據進行通訊協定轉換後再上傳給系統主機。另外,受惠於ADAM-3600既能收集電錶資料、也能採集機台資訊,所以對需要同時管理能源與設備的用戶來說,可謂是一舉兩得的資料擷取好幫手。



圖8 : 適用於生產設備的物聯網控制器(左),適用於廠務設施的物聯網閘道器(右)
圖8 : 適用於生產設備的物聯網控制器(左),適用於廠務設施的物聯網閘道器(右)

目前已有半導體廠、電子組裝廠、玻璃工廠、機械廠、塑化廠利用FEMS SRP在很短的時間內就完成了廠務能源管理的建置,而且也讓工廠減少了7%~10%的能耗成本,其中一些過去從未進行能源管理的工廠,其節省的電費更遠高於一成以上。


消弭隱形浪費 能源精實管理


圖9 : FEMS SRP讓工廠可以透過用電資訊可視化,使潛藏的隱形浪費無所遁形,進而有效降低能源成本並提升生產效率。
圖9 : FEMS SRP讓工廠可以透過用電資訊可視化,使潛藏的隱形浪費無所遁形,進而有效降低能源成本並提升生產效率。

製造業是個高度依賴電力供應來完成生產計劃的產業。儘管用電量大,但企業對於工廠內的電力使用情況一知半解的現象,勢必會成為智慧製造轉型升級的絆腳石。


所幸,研華低度投資的FEMS SRP讓工廠可以透過用電資訊可視化,使潛藏的隱形浪費無所遁形,進而有效降低能源成本並提升生產效率。同時,也以軟硬體兼具、開放整合架構和易學易用工具等特色讓系統整合廠商可以迅速完成專案開發,協助製造業對廠務能源進行精實管理,早日排除轉型升級的路障,更順暢無阻地邁向智慧製造之路。


(本文作者為研華科技工業物聯網事業群市場開發經理黃世貴)


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