以能源使用績效 建構新一代智慧工廠

研華集團-柏眾網控 系統工程部業務經理 吳仲祥

隨著全球能源成本的節節上升，以及台灣這一波工業用電的價格調漲幅度預計會高達23%~27%的影響，生產線用電需求量甚大的產業，如電子、鋼鐵、電器及電力機械、金屬製品製造、紡織等無不感到莫大的壓力，這亦使得與節能有關的議題，開始益發受到管理高層所重視。

研華集團旗下柏眾網控系統工程部業務經理吳仲祥認為，新一代智慧工廠所用的自動化設備，除了要做到生產線製程管理資訊化、網路化、圖像化與遠端監控維護能力，使業者得以透過對於速度/精度的要求，有效提升產品的產量及品質之外，管理人員亦需全力掌握每個設備的耗能狀況，以便後續據此進一步做最佳化的調整。

基於能源費用上漲後節省成本的目的，一般企業可能由「減少能源的消耗量」及「提高用電的成本效益」兩處著手，進行所謂能源的管理。吳仲祥表示，這表示管理者必須先徹底了解所用能源的成本、計價收費方式、維持每日工廠正常運作所需消耗能量及其流向、哪些人是主要用電大戶後，才能仔細檢討既有的購電合約，思考可從何處減少不必要的能源開支和成本，並由此規劃出工廠未來能源需求組合與公司相關用電策略。

吳仲祥認為，這會是一套由上而下的整體管理過程，先擬定出公司經營策略、能源政策、短/中/長期目標、需求預算、效率提升計畫、控制稽核方式，而後再據以從技術及法律角度，透過持續努力，對員工、作業程序及品質控管進行能源方面的改善。

但更大的問題是，要執行上述系統性、持續性的能源管理改善步驟，管理者在計畫、決策及稽核時所需憑藉的各項基本狀況資料與回饋機制，究竟要從何而來？吳仲祥指出，能源管理並非只是單純的技術問題，它還涉及到公司如何收集、整理、規範、管制工廠內的能源耗用狀況，如何進行後續定義、分析及改善過程，使其在營運過程中就能自然而然地減少不必要的能源浪費並使能源由產生到消費的整個價值鏈都達到最佳化。

吳仲祥認為，新一代的智慧工廠會被要求應具備「對設備的能源耗用進行透明描述」的能力，並將能源管理與營運管理、維護管理並列，成為建構完整智慧工廠架構的三大主要管理範疇之一。

智慧工廠的能源管理系統應該會是一項整合性解決方案，藉由營運管理工廠自動化、流程自動化與基礎架構自動化的機制為基礎，與維護管理持續性績效監控、目標設定值與實際達成值的比較學習，以及可基於實際狀況進行維護等功能進行無縫接軌，管理人員就可在單一平台環境中完成能源管理循環的定義(Identify)、評估(Evaluate)與實踐(Realize)，以及能源效率改善建議(Energy efficiency consulting)的各項程序。

吳仲祥表示，由於所有控制系統環境都是透過標準介面或乙太網路進行整合，也就是說，能源管理所需的採購、規劃、達成、報告、視覺化、資料壓縮、負載管理、通訊及資訊取得等相關作業，都可在此智慧工廠系統的協助下一一獲得解決。

舉例來說，透過負載管理功能的自動電力開關切換、依使用者用電量需求進行限制設定，以及整合警告訊息…等機制，即可避免因尖峰時間過量的電力負載，而引發違反供電合約配額或增加其成本，以及某些團體的用電量過多，致使其他單位無電可用的問題。

此外，圖形化的透明能源用量暨成本報告，則可使管理人員快速了解各成本中心的能源費用及其用途分配狀況，以便於逐一進行個別使用者/生產線的比較。「由於各個能源消費單位用電成本都能被詳實歸屬及記載，因此我們便可在不同消費單位之間，依循各種策略、目標、計算模式及不同的作業需求，發掘其最佳化的用電水準，以據此採取必要的相關控制措施與最佳化步驟。

總而言之，智慧工廠的能源管理應從用電透明化開始，先透過普設測量據點收集電力詳細資料，並以圖像化、文件化方式了解工廠內的能源流向，發掘潛在的使用者；而後是將所發生的各項能源成本費用，一一對應到各個生產線及使用單位，再視負載狀況定義出各單位可用的能源額度，藉由流程控制系統的資料交換機制，自動調節其電力負載量，以促使工廠內的能源消耗量及用電效率都能達到優化的水準。

吳仲祥指出，在此優異條件基礎的配合之下，有關工廠對外的能源採購作業及其產生的總能源成本，自然也能處在最佳的境界。不過他也強調，這並非一蹴可幾的程序，而是要不斷的堅持改善，持續進行，能源管理才有機會發揮其應有的功能。