在制造數字化趨勢以及業(yè)務(wù)發(fā)展的促進(jìn)下，某 以廚房衛浴設備產(chǎn)業(yè)相關(guān)的裝飾品、設備的制造為主的金屬壓鑄產(chǎn)品制造商，通過(guò)加大投入，對制造系統持續升級，以保持企業(yè)的競爭力。在其新建大型廠(chǎng)區，全面導入自動(dòng)化生產(chǎn)的系統，實(shí)現整體制造、廠(chǎng)務(wù)、能源的可視化管理，達成綠色智能工廠(chǎng)。

圖1 臺達綠色智能工廠(chǎng)解決方案

1 實(shí)施與應用

此項目為新廠(chǎng)建設，預估投產(chǎn)后可為集團再增加17%~18％的產(chǎn)能，成為公司未來(lái)幾年營(yíng)運成長(cháng)的動(dòng)能。在整個(gè)導入的過(guò)程中，臺達業(yè)務(wù)工程團隊積極與客戶(hù)溝通，多次實(shí)地診斷，精準掌握現場(chǎng)情況以及客戶(hù)需求：為生產(chǎn)設備打造可視化平臺，通過(guò)數據收集和分析呈現實(shí)時(shí)運轉狀態(tài)、能耗情況，確保正常生產(chǎn)；針對空調、照明、電梯等廠(chǎng)務(wù)設施同步導入節能、智能監控管理方案，在收集運行數據的同時(shí)，也可通過(guò)能源信息分析管理體系，規范能源使用的行為，降低能源消耗，提高能源使用效率。

對此，臺達階段性導入自動(dòng)化驅動(dòng)、控制、感 測、監控等設備在各項廠(chǎng)務(wù)設備中，再將制程、廠(chǎng)務(wù)設備串連至中央監控系統 (SCADA工業(yè)組態(tài)軟件DIAView) 以及能源管理系統 (DIAEnergie)，通過(guò)數據收集和分析可以實(shí)時(shí)監視廠(chǎng)區各設備的運轉狀態(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(zhuān)屬的綠色智能工廠(chǎng)逐漸成形。

項目開(kāi)始實(shí)際執行時(shí)，臺達依客戶(hù)需求和規劃， 首先進(jìn)行設備節能，將變頻器、電能回饋設備等提高能源使用效率、電能回饋的產(chǎn)品，導入在如空調、水處理等高能耗設備中，打造高效節能的廠(chǎng)務(wù)系統。其次，針對廠(chǎng)內主要的油、電、水、氣等相關(guān)能耗設施，包括照明、空調、水處理、電力監控等，安裝臺達的控制器及智能電表，進(jìn)行各項設備的運作控制、排程、以及用電監測和收集等。這些設備的導入和應用為下一個(gè)階段——設備信息與能耗可視化打下重要的基礎。

在項目執行的中、后期，大部分的設備和子系統陸續開(kāi)始試運轉及試產(chǎn)，客戶(hù)希望在試運轉的過(guò)程就開(kāi)始針對制程相關(guān)的信息，進(jìn)行收集、統籌運用，并可以與各相關(guān)單位 (例如：生產(chǎn)、制程、財務(wù)等)針對整廠(chǎng)的各項能耗 (電、水、空壓氣流、天然氣等)提供密度指標，以作為參考基準，藉此調整/優(yōu)化運作及建立管理模式。對此，臺達團隊藉由本身為電子制造業(yè)大廠(chǎng)的優(yōu)勢，善用在廠(chǎng)務(wù)、能源、可視化等層面多年導入經(jīng)驗，整合全廠(chǎng)各項設施能耗密度指標、 產(chǎn)能等各項信息，提供有效數據給相關(guān)單位，為日后管理及建設改造提供參考依據。

２ 應用創(chuàng )新性、重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題

整個(gè)導入過(guò)程，臺達以創(chuàng )新技術(shù)和自動(dòng)化系統整合方案、產(chǎn)品，為客戶(hù)建置完整的監視與控制平臺。舉例來(lái)說(shuō)，在工廠(chǎng)管理的部分，臺達為客戶(hù)建置一套現場(chǎng)數據存取、制程視覺(jué)化及制程監控軟件平臺，幫助客戶(hù)精確地監視、控制生產(chǎn)過(guò)程，且能夠對生產(chǎn)事件快速反應，減少原料浪費、提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場(chǎng)反應速度，提高獲利能力。

在導入過(guò)程中，臺達也從安全性角度來(lái)為客戶(hù)考慮規劃，在項目中提供安全系統、電子簽名及記錄等功能，以確保系統的執行安全，同時(shí)讓客戶(hù)可以快速獲取完整、準確、開(kāi)放及安全的數據截取，進(jìn)而控制整個(gè)現場(chǎng)制程。

臺達智能制造事業(yè)部系統整合部專(zhuān)案經(jīng)理吳仲祥表示，為了協(xié)助客戶(hù)克服智能工廠(chǎng)管理趨勢及挑戰及廠(chǎng)務(wù)難解的問(wèn)題，制程參數、產(chǎn)能、良率、設備等信息的透明化是維持設備高效率生產(chǎn)運作的關(guān)鍵，也是確保人員、設備安全、以及提升事故災害應變能力重要防線(xiàn)。因此，臺達導入DIAView工業(yè)組態(tài)軟件，針對上述所有的制程、廠(chǎng)務(wù)設備，進(jìn)行全面的監控和分析，為客戶(hù)解決最根本的整廠(chǎng)可視化問(wèn)題。

圖2 臺達DIAView工業(yè)組態(tài)軟件針對制程、廠(chǎng)務(wù)設備進(jìn)行全面監控和分析

節能和能源管理是此次項目的一大重點(diǎn)，因此臺達針對“設備節能”以及“能源可視化管理”兩大關(guān)鍵點(diǎn)著(zhù)手。吳仲祥表示，在此案例中，空調、空壓、排氣、排水等一般常見(jiàn)的廠(chǎng)務(wù)設備，皆通過(guò)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(xiàn)不易的用電設備，臺達也協(xié)助安裝無(wú)線(xiàn)傳輸型的電表，通過(guò)臺達無(wú)線(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)交換機，可遠端將用電信息回傳至DIAEnergie能源管理系統，確保各項設備用電信息皆可完整收集。

圖3 臺達DIAEnergie能源管理系統方案

另一項值得一提的是創(chuàng )意的節能設計，是臺達應用在客戶(hù)電梯系統中的電能回饋方案。

一般的電梯系統對于電梯運行時(shí)，起停、特定移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的位能，主要是采用剎車(chē)電阻將其轉換為熱能并散發(fā)抵消，以免因系統過(guò)熱、故障而給搭乘人員帶來(lái)危險。臺達為了實(shí)現電梯節能，導入電能回饋單元REG2000系列，能夠將起重機、電梯等上下運行設備產(chǎn)生的位能，轉換為可利用電能，直接提供工廠(chǎng)或建筑中當下的用電；此方案應用在該客戶(hù)廠(chǎng)區的三臺電梯中，實(shí)現節電，再搭配控制器將用電信息回饋給管理平臺，優(yōu)化電梯的用 電效率，實(shí)現設備節能。同時(shí)，通過(guò)電表將電梯的用電信息上傳至能源管理系統，實(shí)現實(shí)時(shí)能耗可視化、以及數據分析統計，可根據不同的時(shí)段、區間分析電梯系統的使用和能耗情況，并進(jìn)行調整及改善，真正達到“能源可視化管理”。

３ 效益分析

談到效益的實(shí)現，吳仲祥認為應該回溯客戶(hù)最初期許方向。在這個(gè)項目中，客戶(hù)的目標是：在建廠(chǎng)同時(shí)，實(shí)踐智能、科技、節能、環(huán)保等建廠(chǎng)典范，并符合安全指標。因此，臺達為客戶(hù)建置DIAView工業(yè)組態(tài)軟件（SCADA）和DIAEnergie工業(yè)能源管理系統，便是針對這樣的目標完成。建置完成后，實(shí)際運作效益主要為：

（1）創(chuàng )新高效自動(dòng)化設備，打造綠色智能廠(chǎng)務(wù)設備

臺達應用多能在自動(dòng)化領(lǐng)域積累的經(jīng)驗和產(chǎn)品技術(shù)，針對多項高能耗廠(chǎng)務(wù)設備如水處理、電力、氣體、化學(xué)品、空調、照明等，提供高能源使用效率的產(chǎn)品，以及節能和能源回饋方案，并通過(guò)控制器的排程功能，讓整體設備運作更加自動(dòng)化、有效率，且可進(jìn)行運行數據的收集。智能電表的導入更可以使所有設備的用電信息完全透明化，進(jìn)而通過(guò)數據分析掌握關(guān)鍵因素、改善能源策略。以空調和空壓系統為例，通過(guò)高效省能的自動(dòng)化產(chǎn)品導入，搭配優(yōu)化運轉模式，可達到22%節能成效，顯著(zhù)降低工廠(chǎng)日常用電費用。

（2）廠(chǎng)務(wù)設備信息自動(dòng)實(shí)時(shí)搜集，快速掌握設備運轉動(dòng)態(tài)和長(cháng)期信息

臺達方案可提供實(shí)時(shí)數據以及歷史數據。實(shí)時(shí)數據可迅速提供異常追蹤、協(xié)助現場(chǎng)快速排除異常；而長(cháng)期保留的歷史數據可供分析比對，從而找出設備運作問(wèn)題和盲點(diǎn)，進(jìn)而提高設備管理效率，延長(cháng)設備壽命。

（3）維持設備最佳運轉狀態(tài)

通過(guò)實(shí)時(shí)監控和預警機制，確保設備正常運轉，減少設備停機時(shí)間，降低工廠(chǎng)管理成本并提升設備使用率。例如工廠(chǎng)的排水系統，通過(guò)監控設備以及平臺，實(shí)時(shí)監視全廠(chǎng)給排水水泵運轉狀況及水槽液位高度警報，藉此判斷水泵運作是否正常，避免水位溢出或供水不足。

（4）詳盡的設備信息，可供企業(yè)管理者隨時(shí)查閱

比較各設備溫度、流量、壓力、振動(dòng)、電流性能趨勢等信息，持續優(yōu)化操作條件。以客戶(hù)工廠(chǎng)中的空壓設備為例，人員可通過(guò)DIAView工業(yè)組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監視全廠(chǎng)空壓出氣狀況，并依據現場(chǎng)需求調整出氣壓力設定值，也可遠端控制空壓機、干燥機等設備啟停，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(xiàn)輸入網(wǎng)址后即能立刻登入系統，獲得詳細設備狀況，與實(shí)時(shí)能耗數據；同時(shí)提供適用于智能型可攜裝置的簡(jiǎn)便系統，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)警報系統，快速排除異常

廠(chǎng)區所有系統警報儲存于警報數據庫，通過(guò)警報發(fā)布管理平臺將警報通過(guò)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備最新?tīng)顟B(tài)，并快速處理、減少損失，也方便后續調查和追蹤。

（6）掌握完整能耗信息、擬定優(yōu)化能源策略

以DIAEnergie能源管理系統搭配電表信息收集，監看多廠(chǎng)區的用水、電力、空壓氣體、天然氣等四大能源消耗狀況，長(cháng)時(shí)間的記錄分析各回路用電信息，有助于提供系統涵蓋需量控制所需的電力量測、需量預測。同時(shí)可根據各回路用電狀況，進(jìn)行用電需量預測，當發(fā)覺(jué)超過(guò)預設目標時(shí)即發(fā)出警報信號，為值班主管提供卸載參考依據。

此外，DIAEnergie還能分析各設備、各時(shí)段、各季節能源的消耗數據。一旦發(fā)現能源不合理使用狀況，可進(jìn)行有效地管理和電力調配，提高系統效率及節省能源費用。

4 案例意義

除了導入廠(chǎng)務(wù)監控和能源管理方案，臺達也協(xié)助客戶(hù)建置監控中心，針對客戶(hù)日常運作需求呈現專(zhuān)屬的信息頁(yè)面。對于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，臺達提供完整的一站式專(zhuān)屬服務(wù)，從開(kāi)始的現場(chǎng)診斷、設備/平臺導入及設定、測試驗收、后續的維護和技術(shù)支援，臺達專(zhuān)業(yè)的服務(wù)團隊在耗時(shí)2年的過(guò)程中全程參與、協(xié)助，幫助客戶(hù)解決問(wèn)題、打造切合的綠色智造工廠(chǎng)方案。

此外，整體方案效益高，除了空調系統和空壓系統節能達22％、降低用電成本外，最重要的是在導入智能廠(chǎng)務(wù)系統后，各項數據獲得自動(dòng)、實(shí)時(shí)的監測、分析，使廠(chǎng)務(wù)管理人力得以彈性運用。同時(shí)，系統提供了對于人員安全、設備安全保護的機制，使產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)時(shí)間。在管理方面也可每日自動(dòng)產(chǎn)出相關(guān)報表，管理效率提升30%以上。更讓客戶(hù)滿(mǎn)意的是，整體系統靈活度高、擴充性佳，若后續 客戶(hù)要擴充廠(chǎng)區或調整配置，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