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在制造數(shù)字化趨勢(shì)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(duì)制造系統(tǒng)持續(xù)升級(jí)，以保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。在其新建大型廠區(qū)，全面導(dǎo)入自動(dòng)化生產(chǎn)的系統(tǒng)，實(shí)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(tái)達(dá)綠色智能工廠解決方案

1 實(shí)施與應(yīng)用

此項(xiàng)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?duì)I運(yùn)成長(zhǎng)的動(dòng)能。在整個(gè)導(dǎo)入的過程中，臺(tái)達(dá)業(yè)務(wù)工程團(tuán)隊(duì)積極與客戶溝通，多次實(shí)地診斷，精準(zhǔn)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況以及客戶需求：為生產(chǎn)設(shè)備打造可視化平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)收集和分析呈現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、能耗情況，確保正常生產(chǎn)；針對(duì)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(yùn)行數(shù)據(jù)的同時(shí)，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(duì)此，臺(tái)達(dá)階段性導(dǎo)入自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)、控制、感 測(cè)、監(jiān)控等設(shè)備在各項(xiàng)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(shí)時(shí)監(jiān)視廠區(qū)各設(shè)備的運(yùn)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(gè)專屬的綠色智能工廠逐漸成形。

項(xiàng)目開始實(shí)際執(zhí)行時(shí)，臺(tái)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(duì)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(tái)達(dá)的控制器及智能電表，進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)作控制、排程、以及用電監(jiān)測(cè)和收集等。這些設(shè)備的導(dǎo)入和應(yīng)用為下一個(gè)階段——設(shè)備信息與能耗可視化打下重要的基礎(chǔ)。

在項(xiàng)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(yùn)轉(zhuǎn)及試產(chǎn)，客戶希望在試運(yùn)轉(zhuǎn)的過程就開始針對(duì)制程相關(guān)的信息，進(jìn)行收集、統(tǒng)籌運(yùn)用，并可以與各相關(guān)單位 (例如：生產(chǎn)、制程、財(cái)務(wù)等)針對(duì)整廠的各項(xiàng)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(yùn)作及建立管理模式。對(duì)此，臺(tái)達(dá)團(tuán)隊(duì)藉由本身為電子制造業(yè)大廠的優(yōu)勢(shì)，善用在廠務(wù)、能源、可視化等層面多年導(dǎo)入經(jīng)驗(yàn)，整合全廠各項(xiàng)設(shè)施能耗密度指標(biāo)、 產(chǎn)能等各項(xiàng)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(diǎn)與難點(diǎn)問題

整個(gè)導(dǎo)入過程，臺(tái)達(dá)以創(chuàng)新技術(shù)和自動(dòng)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(tái)。舉例來說，在工廠管理的部分，臺(tái)達(dá)為客戶建置一套現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存取、制程視覺化及制程監(jiān)控軟件平臺(tái)，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(fèi)、提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)速度，提高獲利能力。

在導(dǎo)入過程中，臺(tái)達(dá)也從安全性角度來為客戶考慮規(guī)劃，在項(xiàng)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(shí)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(gè)現(xiàn)場(chǎng)制程。

臺(tái)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(shì)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(yùn)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(tái)達(dá)導(dǎo)入DIAView工業(yè)組態(tài)軟件，針對(duì)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(tái)達(dá)DIAView工業(yè)組態(tài)軟件針對(duì)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(xiàng)目的一大重點(diǎn)，因此臺(tái)達(dá)針對(duì)“設(shè)備節(jié)能”以及“能源可視化管理”兩大關(guān)鍵點(diǎn)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(chǎng)域、拉線不易的用電設(shè)備，臺(tái)達(dá)也協(xié)助安裝無(wú)線傳輸型的電表，通過臺(tái)達(dá)無(wú)線工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，可遠(yuǎn)端將用電信息回傳至DIAEnergie能源管理系統(tǒng)，確保各項(xiàng)設(shè)備用電信息皆可完整收集。

圖3 臺(tái)達(dá)DIAEnergie能源管理系統(tǒng)方案

另一項(xiàng)值得一提的是創(chuàng)意的節(jié)能設(shè)計(jì)，是臺(tái)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(duì)于電梯運(yùn)行時(shí)，起停、特定移動(dòng)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(xiǎn)。臺(tái)達(dá)為了實(shí)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(jī)、電梯等上下運(yùn)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(tái)電梯中，實(shí)現(xiàn)節(jié)電，再搭配控制器將用電信息回饋給管理平臺(tái)，優(yōu)化電梯的用 電效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能。同時(shí)，通過電表將電梯的用電信息上傳至能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)能耗可視化、以及數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，可根據(jù)不同的時(shí)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(shí)現(xiàn)，吳仲祥認(rèn)為應(yīng)該回溯客戶最初期許方向。在這個(gè)項(xiàng)目中，客戶的目標(biāo)是：在建廠同時(shí)，實(shí)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(tái)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(duì)這樣的目標(biāo)完成。建置完成后，實(shí)際運(yùn)作效益主要為：

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

臺(tái)達(dá)應(yīng)用多能在自動(dòng)化領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品技術(shù)，針對(duì)多項(xiàng)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(yùn)作更加自動(dòng)化、有效率，且可進(jìn)行運(yùn)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(dòng)化產(chǎn)品導(dǎo)入，搭配優(yōu)化運(yùn)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(fèi)用。

（2）廠務(wù)設(shè)備信息自動(dòng)實(shí)時(shí)搜集，快速掌握設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)和長(zhǎng)期信息

臺(tái)達(dá)方案可提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可迅速提供異常追蹤、協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)快速排除異常；而長(zhǎng)期保留的歷史數(shù)據(jù)可供分析比對(duì)，從而找出設(shè)備運(yùn)作問題和盲點(diǎn)，進(jìn)而提高設(shè)備管理效率，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

（3）維持設(shè)備最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警機(jī)制，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)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(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)視全廠給排水水泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及水槽液位高度警報(bào)，藉此判斷水泵運(yùn)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(shí)查閱

比較各設(shè)備溫度、流量、壓力、振動(dòng)、電流性能趨勢(shì)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(shí)時(shí)監(jiān)視全廠空壓出氣狀況，并依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求調(diào)整出氣壓力設(shè)定值，也可遠(yuǎn)端控制空壓機(jī)、干燥機(jī)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(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)；同時(shí)提供適用于智能型可攜裝置的簡(jiǎn)便系統(tǒng)，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(bào)系統(tǒng)，快速排除異常

廠區(qū)所有系統(tǒng)警報(bào)儲(chǔ)存于警報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過警報(bào)發(fā)布管理平臺(tái)將警報(bào)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(zhǎng)時(shí)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(cè)、需量預(yù)測(cè)。同時(shí)可根據(jù)各回路用電狀況，進(jìn)行用電需量預(yù)測(cè)，當(dāng)發(fā)覺超過預(yù)設(shè)目標(biāo)時(shí)即發(fā)出警報(bào)信號(hào)，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(shí)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(fèi)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(tái)達(dá)也協(xié)助客戶建置監(jiān)控中心，針對(duì)客戶日常運(yùn)作需求呈現(xiàn)專屬的信息頁(yè)面。對(duì)于客戶來說，臺(tái)達(dá)提供完整的一站式專屬服務(wù)，從開始的現(xiàn)場(chǎng)診斷、設(shè)備/平臺(tái)導(dǎo)入及設(shè)定、測(cè)試驗(yàn)收、后續(xù)的維護(hù)和技術(shù)支援，臺(tái)達(dá)專業(yè)的服務(wù)團(tuán)隊(duì)在耗時(shí)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(xiàng)數(shù)據(jù)獲得自動(dòng)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、分析，使廠務(wù)管理人力得以彈性運(yùn)用。同時(shí)，系統(tǒng)提供了對(duì)于人員安全、設(shè)備安全保護(hù)的機(jī)制，使產(chǎn)線生產(chǎn)順利，異常發(fā)生時(shí)可迅速掌握狀況，大幅減少停線時(shí)間。在管理方面也可每日自動(dòng)產(chǎn)出相關(guān)報(bào)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(kuò)充性佳，若后續(xù) 客戶要擴(kuò)充廠區(qū)或調(diào)整配置，亦可無(wú)縫整合、輕松完成，提高整體方案的附加價(jià)值。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年8月刊