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台达为金属压铸产品制造商导入绿色智能工厂升级方案
企业:中达电通股份有限公司 日期:2020-08-30
领域:自动化软件 点击数:333

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。

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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。

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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。

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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

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