在制造数字化趋势以及业务发展的促进下，某 以厨房卫浴设备产业相关的装饰品、设备的制造为主的金属压铸产品制造商，通过加大投入，对制造系统持续升级，以保持企业的竞争力。在其新建大型厂区，全面导入自动化生产的系统，实现整体制造、厂务、能源的可视化管理，达成绿色智能工厂。

图1 台达绿色智能工厂解决方案

1 实施与应用

此项目为新厂建设，预估投产后可为集团再增加17%~18％的产能，成为公司未来几年营运成长的动能。在整个导入的过程中，台达业务工程团队积极与客户沟通，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，通过数据收集和分析呈现实时运转状态、能耗情况，确保正常生产；针对空调、照明、电梯等厂务设施同步导入节能、智能监控管理方案，在收集运行数据的同时，也可通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、监控等设备在各项厂务设备中，再将制程、厂务设备串连至中央监控系统 (SCADA工业组态软件DIAView) 以及能源管理系统 (DIAEnergie)，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，一个专属的绿色智能工厂逐渐成形。

项目开始实际执行时，台达依客户需求和规划， 首先进行设备节能，将变频器、电能回馈设备等提高能源使用效率、电能回馈的产品，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，安装台达的控制器及智能电表，进行各项设备的运作控制、排程、以及用电监测和收集等。这些设备的导入和应用为下一个阶段——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 (电、水、空压气流、天然气等)提供密度指标，以作为参考基准，藉此调整/优化运作及建立管理模式。对此，台达团队藉由本身为电子制造业大厂的优势，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标、 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。

２ 应用创新性、重点与难点问题

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，台达为客户建置一套现场数据存取、制程视觉化及制程监控软件平台，帮助客户精确地监视、控制生产过程，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，台达也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，同时让客户可以快速获取完整、准确、开放及安全的数据截取，进而控制整个现场制程。

台达智能制造事业部系统整合部专案经理吴仲祥表示，为了协助客户克服智能工厂管理趋势及挑战及厂务难解的问题，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重要防线。因此，台达导入DIAView工业组态软件，针对上述所有的制程、厂务设备，进行全面的监控和分析，为客户解决最根本的整厂可视化问题。

图2 台达DIAView工业组态软件针对制程、厂务设备进行全面监控和分析

节能和能源管理是此次项目的一大重点，因此台达针对“设备节能”以及“能源可视化管理”两大关键点着手。吴仲祥表示，在此案例中，空调、空压、排气、排水等一般常见的厂务设备，皆通过可编程控制器搭配电表，进行排程控制和能耗信息收集。此外，为解决部分特殊场域、拉线不易的用电设备，台达也协助安装无线传输型的电表，通过台达无线工业以太网交换机，可远端将用电信息回传至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 台达DIAEnergie能源管理系统方案

另一项值得一提的是创意的节能设计，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，起停、特定移动过程中产生的位能，主要是采用刹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；此方案应用在该客户厂区的三台电梯中，实现节电，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，实现设备节能。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、以及数据分析统计，可根据不同的时段、区间分析电梯系统的使用和能耗情况，并进行调整及改善，真正达到“能源可视化管理”。

３ 效益分析

谈到效益的实现，吴仲祥认为应该回溯客户最初期许方向。在这个项目中，客户的目标是：在建厂同时，实践智能、科技、节能、环保等建厂典范，并符合安全指标。因此，台达为客户建置DIAView工业组态软件（SCADA）和DIAEnergie工业能源管理系统，便是针对这样的目标完成。建置完成后，实际运作效益主要为：

（1）创新高效自动化设备，打造绿色智能厂务设备

台达应用多能在自动化领域积累的经验和产品技术，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，且可进行运行数据的收集。智能电表的导入更可以使所有设备的用电信息完全透明化，进而通过数据分析掌握关键因素、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22%节能成效，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

台达方案可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。

（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工业组态软件，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，也可远端控制空压机、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，与实时能耗数据；同时提供适用于智能型可携装置的简便系统，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、短信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）掌握完整能耗信息、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，当发觉超过预设目标时即发出警报信号，为值班主管提供卸载参考依据。

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

4 案例意义

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、测试验收、后续的维护和技术支援，台达专业的服务团队在耗时2年的过程中全程参与、协助，帮助客户解决问题、打造切合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。更让客户满意的是，整体系统灵活度高、扩充性佳，若后续 客户要扩充厂区或调整配置，亦可无缝整合、轻松完成，提高整体方案的附加价值。

摘自《自动化博览》2020年8月刊