以能源使用绩效 建构新一代智能工厂

研华集团-柏众网控 系统工程部业务经理 吴仲祥

随着全球能源成本的节节上升，以及台湾这一波工业用电的价格调涨幅度预计会高达23%~27%的影响，生产线用电需求量甚大的产业，如电子、钢铁、电器及电力机械、金属制品制造、纺织等无不感到莫大的压力，这亦使得与节能有关的议题，开始益发受到管理高层所重视。

研华集团旗下柏众网控系统工程部业务经理吴仲祥认为，新一代智能工厂所用的自动化设备，除了要做到生产线制程管理信息化、网络化、图像化与线上监控维护能力，使业者得以透过对于速度/精度的要求，有效提升产品的产量及品质之外，管理人员亦需全力掌握每个设备的耗能状况，以便后续据此进一步做最佳化的调整。

基于能源费用上涨后节省成本的目的，一般企业可能由「减少能源的消耗量」及「提高用电的成本效益」两处着手，进行所谓能源的管理。吴仲祥表示，这表示管理者必须先彻底了解所用能源的成本、计价收费方式、维持每日工厂正常运作所需消耗能量及其流向、哪些人是主要用电大户后，才能仔细检讨既有的购电合约，思考可从何处减少不必要的能源开支和成本，并由此规划出工厂未来能源需求组合与公司相关用电策略。

吴仲祥认为，这会是一套由上而下的整体管理过程，先拟定出公司经营策略、能源政策、短/中/长期目标、需求预算、效率提升计划、控制稽核方式，而后再据以从技术及法律角度，透过持续努力，对员工、作业程序及品质控管进行能源方面的改善。

但更大的问题是，要执行上述系统性、持续性的能源管理改善步骤，管理者在计划、决策及稽核时所需凭藉的各项基本状况数据与回馈机制，究竟要从何而来？吴仲祥指出，能源管理并非只是单纯的技术问题，它还涉及到公司如何收集、整理、规范、管制工厂内的能源耗用状况，如何进行后续定义、分析及改善过程，使其在营运过程中就能自然而然地减少不必要的能源浪费并使能源由产生到消费的整个价值链都达到最佳化。

吴仲祥认为，新一代的智能工厂会被要求应具备「对设备的能源耗用进行透明描述」的能力，并将能源管理与营运管理、维护管理并列，成为建构完整智能工厂架构的三大主要管理范畴之一。

智能工厂的能源管理系统应该会是一项整合性解决方案，藉由营运管理工厂自动化、流程自动化与基础架构自动化的机制为基础，与维护管理持续性绩效监控、目标设定值与实际达成值的比较学习，以及可基于实际状况进行维护等功能进行无缝接轨，管理人员就可在单一平台环境中完成能源管理循环的定义(Identify)、评估(Evaluate)与实践(Realize)，以及能源效率改善建议(Energy efficiency consulting)的各项程序。

吴仲祥表示，由于所有控制系统环境都是透过标准界面或以太网络进行整合，也就是说，能源管理所需的采购、规划、达成、报告、视觉化、数据压缩、负载管理、通讯及信息取得等相关作业，都可在此智能工厂系统的协助下一一获得解决。

举例来说，透过负载管理功能的自动电力开关切换、依使用者用电量需求进行限制设定，以及整合警告信息…等机制，即可避免因尖峰时间过量的电力负载，而引发违反供电合约配额或增加其成本，以及某些团体的用电量过多，致使其他单位无电可用的问题。

此外，图形化的透明能源用量暨成本报告，则可使管理人员快速了解各成本中心的能源费用及其用途分配状况，以便于逐一进行个别使用者/生产线的比较。「由于各个能源消费单位用电成本都能被详实归属及记载，因此我们便可在不同消费单位之间，依循各种策略、目标、计算模式及不同的作业需求，发掘其最佳化的用电水准，以据此采取必要的相关控制措施与最佳化步骤。

总而言之，智能工厂的能源管理应从用电透明化开始，先透过普设测量据点收集电力详细数据，并以图像化、文件化方式了解工厂内的能源流向，发掘潜在的使用者；而后是将所发生的各项能源成本费用，一一对应到各个生产线及使用单位，再视负载状况定义出各单位可用的能源额度，藉由流程控制系统的数据交换机制，自动调节其电力负载量，以促使工厂内的能源消耗量及用电效率都能达到优化的水准。

吴仲祥指出，在此优异条件基础的配合之下，有关工厂对外的能源采购作业及其产生的总能源成本，自然也能处在最佳的境界。不过他也强调，这并非一蹴可几的程序，而是要不断的坚持改善，持续进行，能源管理才有机会发挥其应有的功能。