绿色智能工厂升级 实现节能及提高管理效率

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。



 
图1 : 台达的绿色智慧工厂解决方案，涵盖制造、厂务设备，实现节能、可视化效益等。

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。


 
图2 : DIAView工业图控系统针对制程、厂务设备，进行全面的监控和分析，实现整厂可视化管理。

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。



 
图3 : DIAEnergie能源管理系统从各个设备的电表收集能耗资料，实时分析、可视化呈现、发送异常警报，提供实时、及时的全方位用电数据，进而调整、改善能源策略。

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。


 
图4 : 台达一站式服务，从现场诊断、方案规划／设计、施工／调试，到售后的保养／维护、教育训练等服务皆一手包办，打造专属的绿色智造工厂方案，同时节省客户开发、建置时间。

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。