绿色智能工厂升级 实现节能及提高管理效率

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绿色智能工厂升级 实现节能及提高管理效率

导语:面对制造数字化以及绿色制造趋势,台达与厨房卫浴设备金属压铸产品制造商合作,在其大型新建厂区全面导入自动化生产系统,实现整体制造、厂务、能源的可视化监控管理,达成绿色智慧工厂、提高企业的竞争力。


  面对制造数字化以及绿色制造趋势,台达与厨房卫浴设备金属压铸产品制造商合作,在其大型新建厂区全面导入自动化生产系统,实现整体制造、厂务、能源的可视化监控管理,达成绿色智慧工厂、提高企业的竞争力。


  台达近年来不断推动绿色智能制造概念,日前与台湾一家知名的厨房卫浴设备金属压铸产品制造商合作,在其位于台湾中部的新厂导入工厂设备与能源监控方案。此工厂预估投产后可再增加17%-18%的产能,将成为客户未来几年营运成长的动能。


  在整个导入的过程中,台达业务工程团队经过多次实地诊断,精准掌握现场情况以及客户需求:为生产设备打造可视化平台,通过资料收集和分析呈现实时运转状态、能耗情况,确保生产正常;针对空调、照明、电梯等厂务设施同步导入节能、智慧监控管理方案,在收集运行数据的同时,也可透过能源信息分析管理体系,规范能源使用的行为,降低能源消耗,提高能源使用效率。


  对此,台达阶段性导入自动化驱动、控制、感测、监控等设备于各项厂务设备中,再将制程、厂务设备串连至中央监控系统(SCADA工业图控系统) 以及能源管理系统。通过数据收集和分析,可以实时监视厂区各设备的运转状态、耗能状况,确保生产正常。在双方的协同合作之下,一个专属的绿色智慧工厂逐渐成形。


  项目开始实际执行时,先依照客户需求和规划,首先进行设备节能,将变频器、电能回馈装置等提高能源使用效率的产品,导入在如空调、水处理等高能耗设备中,打造高效节能的厂务系统。其次,针对厂内主要的油、电、水、气等相关能耗设施,包括照明、空调、水处理、电力监控等,安装控制器及智慧电表,进行各项设备的运作控制、排程、以及用电量监测和收集等。这些设备的导入应用,为下一个阶段?设备信息与能耗可视化打下重要的基础。


  在项目执行的中、后期,大部分的设备和子系统陆续开始试运转及试产,客户希望在试运转的过程就开始针对制程相关的信息,进行收集、统筹运用,并可以与各相关单位(例如生产、制程、财务等)针对整厂的各项能耗(包括电、水、空压气流、天然气等)提供密度指针,以作为参考基准,藉此调整/优化运作及建立管理模式。


  对此,台达团队善用在厂务、能源、可视化等层面多年导入经验,整合全厂各项设施能耗密度指针、产能等各项信息,提供有效数据给相关单位,为日后管理及建设改造提供参考依据。


  应用创新性、重点与难点问题及解决思路等分析


  整个导入过程,台达以创新技术和自动化系统整合方案、产品,为客户建置完整的监视与控制平台。举例来说,在工厂管理的部分,为客户建置一套现场资料存取、制程可视化及制程监控软件平台,可以精确地监视、控制生产过程,并且能够对生产事件快速反应,减少原料浪费、提高生产率,从而加快产品对市场反应速度,提高获利能力。


  在导入过程中,从安全性角度来为客户考虑规划,在项目中提供安全系统、电子签名及记录等功能,以确保系统的执行安全,同时可以快速获取完整、准确、开放及安全的数据撷取,进而控制整个现场制程。


  台达智能解决方案部系统整合项目经理吴仲祥表示,为了协助客户迅速掌握智慧工厂管理趋势,并解决厂务难解的问题,制程参数、产能、良率、设备等信息的透明化是维持设备高效率生产运作的关键,也是确保人员、设备安全、以及提升事故灾害应变能力的重要防线。因此,导入DIAView工业图控系统,能针对上述的制程、厂务设备进行全面的监控和分析,解决最根本的整厂运作可视化问题。


  节能和能源管理是此项目的一大重点,台达针对「设备节能」以及「能源可视化管理」两大关键点着手。其中,空调、空压、排气、排水等一般常见的厂务设备,皆通过可程控器搭配电表,进行排程控和能耗资讯收集。此外,为解决部份装设于特殊场域、拉线不易的用电设备,也协助安装无线传输型的电表,通过无线工业以太网络交换机,可远程将用电信息回传至DIAEnergie能源管理系统,确保各项设备用电信息皆可完整收集。


  能源可视化管理


  另一项值得一提的创意节能设计,是台达应用在客户电梯系统中的电能回馈方案。


  一般的电梯系统对于电梯运行时,启停、特定移动过程中产生的位能,主要是采用?车电阻将其转换为热能并散发抵消,以免因系统过热、故障而给搭乘人员带来危险。台达为了实现电梯节能,导入电能回馈单元REG2000系列,能够将起重机、电梯等上下运行设备产生的位能,转换为可利用电能,直接提供工厂或建筑中当下的用电。


  此方案应用在该厂区的三台电梯中,再搭配控制器将用电信息回馈给管理平台,优化电梯的用电效率,实现节约用电的目的。同时,通过电表将电梯的用电信息上传至能源管理系统,实现实时能耗可视化、再加上长时间的资料分析统计,可根据不同的时段、区间分析电梯系统的使用和能耗情况具体呈现,并进行调整及改善,真正达到「能源可视化管理」。


  实现效益分析


  谈到效益的实现,在此项目中,客户的目标是在建厂同时,实践智慧、科技、节能、环保等理念,并符合安全指标。因此,台达针对此目标建置SCADA工业图控系统(DIAView)和工业能源管理系统(DIAEnergie)。当建置完成后,实际运作效益主要为:


  1.创新高效自动化设备,打造绿色智慧厂务设备


  台达针对多项高能耗厂务设备,如水处理、电力、气体、化学品、空调、照明等,提供高能源使用效率的产品,以及节能和能源回馈方案,并通过控制器的排程功能,让整体设备运作更加自动化、有效率,并且可进行运行数据的收集。


  智慧电表的导入,更可以使所有设备的用电信息完全透明化,进而通过资料分析掌握关键因素、改善能源策略。以空调和空压系统为例,通过高效省能的自动化产品导入,搭配优化运转模式,可达到节能成效22%,显著降低工厂日常用电费用。


  2.厂务设备信息自动实时搜集,快速掌握设备运转动态和长期信息


  提供实时数据以及历史数据。实时数据可迅速提供异常追踪、协助现场快速排除异常;而长期保留的历史数据可供分析比对,从而找出设备运作问题和盲点,进而提高设备管理效率,延长设备寿命。


  3.维持设备最佳运转状态


  通过实时监控和预警机制,确保设备正常运转,减少设备停机时间,降低工厂管理成本并提升设备使用率。例如工厂的排水系统,通过监控设备以及平台,实时监视全厂给排水水泵运转状况及水槽液位高度警报,藉此判断水泵运作是否正常,避免水位溢出或供水不足的状况发生。


  4.详尽的设备信息,可供企业管理者随时查阅


  比较各设备温度、流量、压力、振动、电流性能趋势等信息,持续优化操作条件。以客户工厂中的空压设备为例,人员可通过DIAView工业图控系统,实时监视全厂空压出气状况,并依据现场需求调整出气压力设定值,也可远程控制空压机、干燥机等设备启停,取得能耗与生产条件的平衡。


  由于DIAView工业图控系统支持Web浏览器浏览,使用者只需上线输入网址后即能立刻登入系统,获得详细设备状况和实时能耗资料;同时提供适用于智能型可携装置的操作系统,提供管理人员随时随地掌握能源最新信息与异常状况。


  5.实时警报系统,快速排除异常


  厂区所有系统警报储存于警报数据库,通过警报发布管理平台将警报通过电子邮件、手机简讯通知值班或管理人员;值班或管理人员得以了解异常设备最新状态,并快速处理、减少损失,也方便后续调查和追踪。


  6.掌握完整能耗资讯、拟定优化能源策略


  以DIAEnergie能源管理系统搭配电表信息收集,监看多厂区的用水、电力、空压气体、天然气等四大能源消耗状况,长时间的记录分析各回路用电信息,有助于提供系统涵盖需量控制所需的电力量测、需量预测。同时可根据各回路用电状况,进行用电需量预测,当发觉超过默认目标时即发出警报信号,为值班主管提供卸除参考依据。


  此外,DIAEnergie能源管理系统还能分析各设备、各时段、各季节能源的消耗资料。一旦发现能源不合理使用状况,可进行有效的管理和电力调配,提高系统效率及节省能源费用。


  案例意义概述


  除了导入厂务监控和能源管理方案,台达也协助客户建置监控中心,针对客户日常运作需求呈现专属的信息页面。对于客户来说,台达提供完整的一站式专属服务,从开始的现场诊断、设备/平台导入及设定、系统的测试运行与验收、后续的维护和技术支持,台达专业的服务团队在耗时2年的过程中全程参与、?明并提供专业的技术支持,为客户解决问题并创造价值、打造最切合需求的绿色智造工厂方案。


  此外,整体方案效益高,除了空调系统和空压系统节能达22%、降低用电成本外,最重要的是在导入智能厂务系统后,各项数据获得自动、实时的监测、分析,使厂务管理人力得以弹性运用。同时,系统提供了对于人员安全、设备安全保护的机制,使产线生产顺利,异常发生时可迅速掌握状况,大幅减少停线时间。


  在管理方面,也可每日自动产出相关报表,管理效率提升30%以上。整体系统灵活度高、扩充性佳,后续如果客户要扩充厂区或调整配置,亦可无缝整合、迅速完成,提高整体方案的附加价值。


工业自动化传感器


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