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精準管理工廠能源 兼顧經濟發展與環境永續目標
 

【作者: 王明德】   2019年11月25日 星期一

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在廠務自動化發展中,能源管理議題越來越重要,隨著電力價格節節上漲,工廠若能導入節能管理設備,讓能源使用效率最大化,不僅降低營運成本,更能達到節能減碳的目標。


要談廠務的能源管理,必須從建築面向開始看,建築能源管理目前最主要的系統是大樓能源監控系統(Building Energy Management System;BEMS),BEMS整合建築自動化系統、保全系統、資訊系統及能源監視系統,再搭配環境感測器與人工智慧技術,達到設備耗能的最有效系統化控制,以及能源的最佳化調配管理。



圖1 : 新世代廠務必須強化BEMS下的電力監控管理系統PMMS,管理者才能快速了解工廠用電狀況。(source:SIEMENS)
圖1 : 新世代廠務必須強化BEMS下的電力監控管理系統PMMS,管理者才能快速了解工廠用電狀況。(source:SIEMENS)

從運作模式來看,BEMS可分成五個步驟:


1.能源檢查:了解大樓能耗狀況,使用了哪些耗電設備,耗電比例又是多少。


2.能源評估:分析大樓的節能潛力及規劃具體措施,從耗電量最大的設備開始規劃節能方案,設備的耗電量越大,就代表節能潛力越高。


3.能源監測和控制:站在全方位角度,評估各種節能方案的成本與效益,規劃出最低成本的節能策略。


4.能源報告分析:由系統持續搜集大樓能耗資料,從中發現改進之道。


5.能源優化:也就是持續改進大樓能源消耗的狀況,透過系統有效率地改善大樓耗能狀況。


PMMS提供最佳管理效益

而要完成上述五大步驟,建築物內的工業物聯網架構必須要盡可能完整,其中智慧電表又是關鍵,透過智慧電表取代傳統電表,除了可蒐集即時且完整的用電資訊,並將量測回來的電力數據傳送給相關管理單位或是中控中心外,最重要的關鍵,在於透過智慧電表後端的系統管理軟體,將龐大的電力使用資訊進行整理、分析與儲存,進而提供使用者最大的管理效益。



圖2 : 透過智慧能源系統管理軟體,將龐大的電力使用資訊進行整理、分析與儲存,將可提供廠務管理最大效益。(source:SIEMENS)
圖2 : 透過智慧能源系統管理軟體,將龐大的電力使用資訊進行整理、分析與儲存,將可提供廠務管理最大效益。(source:SIEMENS)

上述五個步驟的第一步,節約電力的第一步能源檢查,是先對現在的電力使用情況做全面性的分析與了解,才知道該從何改善。從製造業環境來看,高用電量的工廠、學校、辦公大樓往往因為使用人員與機器設備眾多,無法有效控管用電量,在人員離開廠辦或是機器閒置時,沒有隨手關閉不必要的電源設備,能源就一點一滴的在不經意中流失了許多,等到每月的電費帳單結算時,才發現這些看似小數目的電費早已累積成可觀的費用支出了,對企業來說,這是非常龐大的經營成本負擔。


因此,對廠務來說,必須強化BEMS下的電力監控管理系統PMMS(Power Monitor & Management System),管理者才能快速了解工廠使用電力的狀況,並進一步進行用電分析與管理,達到有效的電力使用與節約。


電力監控系統PMMS結合了智慧電表與後端管理軟體,整套PMMS系統可透過Ethernet及RS-485通訊機制,將環境內的設備、機台、燈光、冷氣等電力裝置之用電狀態,予以量測監控、紀錄。


舉例來說,高科技工廠廠區幅員廣大,員工數多,除了廠房生產線用電外,員工宿舍也是高用電量的元凶之一;在SMT產線、員工宿舍與辦公室架設智慧電表後,PMMS軟體系統能讀取電表回傳的電力使用資料,並將資料繪製成趨勢圖,後端管理中心即可馬上了解廠線與員工宿舍的用電資訊,若有用電過高的異常狀況,管理者也能夠立即檢查其是否為設備異常或人為因素所造成,進而即時採取處理措施。


現在的PMMS系統設計,必須以可視化與人性化介面設計,讓管理者透過瀏覽器就能設定電表,如此使用者便可透過網頁讀取智慧電表現在的即時資訊,即使管理者不在廠內,依舊能夠透過網路取得工廠現在的用電訊息。


此外,系統還可自動將電力資訊儲存成檔案,每日定時透過FTP方式回送給後端管理中心(PMMS Server),後端PMMS Server再將其轉換為MS Access或MS SQL的資料庫格式,方便管理人員進行電力資訊的交叉分析。


彈性調整電力紀錄時間

工廠運作通常會依據排定的班表進行,而不同時段下的用電資訊也賦予使用者不同的管理意義;PMMS提供的報表產生精靈功能,提供使用者彈性的調整各班表的工作時段,並針對各工作班表進行電力資訊儲存與計算,且定時自動輸出Excel格式的電力報表以供管理者查閱,簡單扼要的把數字資訊分門別類。



圖3 : 工廠的用電量龐大,能源管理系統建構早已是製造業者的營運重點。(source:UL)
圖3 : 工廠的用電量龐大,能源管理系統建構早已是製造業者的營運重點。(source:UL)

工廠、辦公大樓佈設的電表數量眾多,個別管理不僅耗費人力及時間,其往往也不具管理效益,而PMMS系統能協助使用者進行群組化電表管理,掌握分區用電情形。


SMT產線、宿舍與辦公室架設智慧電表之後,除了能夠有效量測用電情況外,最重要的,就是透過PMMS系統的搭配進行用電管理。PMMS必需可提供多組電表警報的設定,由使用者設定電力需量數值,當設備用電量超過設定值時,系統便會發送LINE或WeChat發送模組送出SMS簡訊警報通知管理者;相較於傳統每月一次的電費帳單通知,使用PMMS系統幫助管理者在時時刻刻都能夠清楚了解用電設備是否有過量用電或是其他異常狀況,並能夠立即做出應變與改善。


掌控設備電量除了可作為工廠設備運作策略的參考外,也可透過上層軟體的分析,監控製造現場的作業狀態,例如在管理較為鬆散的大夜班時刻,管理者可以透過每部設備的開機時間、用電時間與電量使用多寡等狀況,了解晚上的工作狀態是否正常,再搭配產能、品管等其他數據,計算出設備的稼動率,精準管理每一時段的設備運作狀況。


在綠色思維當道下,減少電力能源的無謂耗費已是所有企業必須嚴正面對的課題,要對電力能源進行有效的配置與控管,一套簡單操作、功能完整的電力監控與管理的解決方案成為必須,企業在架構系統時,可先與系統業者合作,釐清自身的用電狀態,制訂精準可行的用電策略,方能以合用設備建構出最適化系統,達到產業發展與環境永續的願景。


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