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精准管理工厂能源 兼顾经济发展与环境永续目标
 

【作者: 王明德】2019年11月25日 星期一

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在厂务自动化发展中,能源管理议题越来越重要,随着电力价格节节上涨,工厂若能导入节能管理设备,让能源使用效率最大化,不仅降低营运成本,更能达到节能减碳的目标。


要谈厂务的能源管理,必须从建筑面向开始看,建筑能源管理目前最主要的系统是大楼能源监控系统(Building Energy Management System;BEMS),BEMS整合建筑自动化系统、保全系统、资讯系统及能源监视系统,再搭配环境感测器与人工智慧技术,达到设备耗能的最有效系统化控制,以及能源的最隹化调配管理。



图1 : 新世代厂务必须强化BEMS下的电力监控管理系统PMMS,管理者才能快速了解工厂用电状况。(source:SIEMENS)
图1 : 新世代厂务必须强化BEMS下的电力监控管理系统PMMS,管理者才能快速了解工厂用电状况。(source:SIEMENS)

从运作模式来看,BEMS可分成五个步骤:


1.能源检查:了解大楼能耗状况,使用了哪些耗电设备,耗电比例又是多少。


2.能源评估:分析大楼的节能潜力及规划具体措施,从耗电量最大的设备开始规划节能方案,设备的耗电量越大,就代表节能潜力越高。


3.能源监测和控制:站在全方位角度,评估各种节能方案的成本与效益,规划出最低成本的节能策略。


4.能源报告分析:由系统持续搜集大楼能耗资料,从中发现改进之道。


5.能源优化:也就是持续改进大楼能源消耗的状况,透过系统有效率地改善大楼耗能状况。


PMMS提供最隹管理效益

而要完成上述五大步骤,建筑物内的工业物联网架构必须要尽可能完整,其中智慧电表又是关键,透过智慧电表取代传统电表,除了可搜集即时且完整的用电资讯,并将量测回来的电力数据传送给相关管理单位或是中控中心外,最重要的关键,在於透过智慧电表後端的系统管理软体,将庞大的电力使用资讯进行整理、分析与储存,进而提供使用者最大的管理效益。



图2 : 透过智慧能源系统管理软体,将庞大的电力使用资讯进行整理、分析与储存,将可提供厂务管理最大效益。(source:SIEMENS)
图2 : 透过智慧能源系统管理软体,将庞大的电力使用资讯进行整理、分析与储存,将可提供厂务管理最大效益。(source:SIEMENS)

上述五个步骤的第一步,节约电力的第一步能源检查,是先对现在的电力使用情况做全面性的分析与了解,才知道该从何改善。从制造业环境来看,高用电量的工厂、学校、办公大楼往往因为使用人员与机器设备众多,无法有效控管用电量,在人员离开厂办或是机器闲置时,没有随手关闭不必要的电源设备,能源就一点一滴的在不经意中流失了许多,等到每月的电费帐单结算时,才发现这些看似小数目的电费早已累积成可观的费用支出了,对企业来说,这是非常庞大的经营成本负担。


因此,对厂务来说,必须强化BEMS下的电力监控管理系统PMMS(Power Monitor & Management System),管理者才能快速了解工厂使用电力的状况,并进一步进行用电分析与管理,达到有效的电力使用与节约。


电力监控系统PMMS结合了智慧电表与後端管理软体,整套PMMS系统可透过Ethernet及RS-485通讯机制,将环境内的设备、机台、灯光、冷气等电力装置之用电状态,予以量测监控、纪录。


举例来说,高科技工厂厂区幅员广大,员工数多,除了厂房生产线用电外,员工宿舍也是高用电量的元凶之一;在SMT产线、员工宿舍与办公室架设智慧电表後,PMMS软体系统能读取电表回传的电力使用资料,并将资料绘制成趋势图,後端管理中心即可马上了解厂线与员工宿舍的用电资讯,若有用电过高的异常状况,管理者也能够立即检查其是否为设备异常或人为因素所造成,进而即时采取处理措施。


现在的PMMS系统设计,必须以可视化与人性化介面设计,让管理者透过浏览器就能设定电表,如此使用者便可透过网页读取智慧电表现在的即时资讯,即使管理者不在厂内,依旧能够透过网路取得工厂现在的用电讯息。


此外,系统还可自动将电力资讯储存成档案,每日定时透过FTP方式回送给後端管理中心(PMMS Server),後端PMMS Server再将其转换为MS Access或MS SQL的资料库格式,方便管理人员进行电力资讯的交叉分析。


弹性调整电力纪录时间

工厂运作通常会依据排定的班表进行,而不同时段下的用电资讯也赋予使用者不同的管理意义;PMMS提供的报表产生精灵功能,提供使用者弹性的调整各班表的工作时段,并针对各工作班表进行电力资讯储存与计算,且定时自动输出Excel格式的电力报表以供管理者查阅,简单扼要的把数字资讯分门别类。



图3 : 工厂的用电量庞大,能源管理系统建构早已是制造业者的营运重点。(source:UL)
图3 : 工厂的用电量庞大,能源管理系统建构早已是制造业者的营运重点。(source:UL)

工厂、办公大楼布设的电表数量众多,个别管理不仅耗费人力及时间,其往往也不具管理效益,而PMMS系统能协助使用者进行群组化电表管理,掌握分区用电情形。


SMT产线、宿舍与办公室架设智慧电表之後,除了能够有效量测用电情况外,最重要的,就是透过PMMS系统的搭配进行用电管理。PMMS必需可提供多组电表警报的设定,由使用者设定电力需量数值,当设备用电量超过设定值时,系统便会发送LINE或WeChat发送模组送出SMS简讯警报通知管理者;相较於传统每月一次的电费帐单通知,使用PMMS系统帮助管理者在时时刻刻都能够清楚了解用电设备是否有过量用电或是其他异常状况,并能够立即做出应变与改善。


掌控设备电量除了可作为工厂设备运作策略的叁考外,也可透过上层软体的分析,监控制造现场的作业状态,例如在管理较为松散的大夜班时刻,管理者可以透过每部设备的开机时间、用电时间与电量使用多寡等状况,了解晚上的工作状态是否正常,再搭配产能、品管等其他数据,计算出设备的稼动率,精准管理每一时段的设备运作状况。


在绿色思维当道下,减少电力能源的无谓耗费已是所有企业必须严正面对的课题,要对电力能源进行有效的配置与控管,一套简单操作、功能完整的电力监控与管理的解决方案成为必须,企业在架构系统时,可先与系统业者合作,厘清自身的用电状态,制订精准可行的用电策略,方能以合用设备建构出最适化系统,达到产业发展与环境永续的愿景。


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