★文/顧碩
臺達-中達電通機電事業部總經理陳敏仁
智能制造,是推進工業4.0的主攻方向,加速制造企業設備、產線、車間和工廠的數字化、網絡化、智能化升級,從根本上變革制造業生產方式和資源組織模式。同時,在經濟下行壓力、人口紅利消失、消費結構升級、新冠疫情沖擊等多種因素推動下,制造企業加快轉型步伐,工廠正向高效化、智能化、綠色化方向躍遷升級。
量身定制綠色廠務解決方案
創立于1971年的臺達,為全球提供電源管理與散熱解決方案,并在工業自動化、樓宇自動化、通信電源、數據中心基礎設施、電動車充電、可再生能源、儲能與視訊顯示等多項產品方案領域居重要地位,逐步實現智能制造與智慧城市的發展愿景。近年來,臺達工業自動化除了繼續保持在包裝、物流、橡塑等設備行業上的優勢外,還關注鋰電、半導體制造、光伏等行業的發展,并為此開發了多種行業解決方案。臺達倡導低碳綠色制造,致力幫助客戶打造低碳綠色工廠,并從建設綠色廠務的角度出發,助力客戶通過廠務的監控與管理,降低能源消耗,實現兼顧節能的高效廠務系統。
廠務系統對于工廠而言并不陌生,它一直是工廠內降低能耗使用構成、實現節能增效的關鍵要素。而綠色廠務又有什么特點?臺達-中達電通機電事業部總經理陳敏仁認為,綠色廠務就是在增強使用效率與節能降耗的基礎上,具備更強的低碳、零碳的要素,有助企業調整節能結構,提升能源使用效率的廠務系統。
據了解,綠色廠務是臺達的重點業務方向,在具體的實施過程中,臺達通過“管理節能、設備節能、系統節能”等模式接續挖掘節能潛力;布局能源監控點,用智能電表收集各個能耗點的數據信息,再以全功能型工業組態軟件VTScada進行上位監控,實時監測工廠內各個設備、各條產線的能源使用情況,讓能源使用可視化,發現節能機會點,從而應用變頻器、永磁同步磁阻電機等進行能源改造,結合大數據分析、AI及預測性維護等科技進行深度優化,讓整體廠務更節能。
“針對綠色智能工廠的需求,臺達擁有豐富且完整的工業自動化產品,更有可以滿足設備智能化、設備聯網、設備物聯網智能管理、生產制造可視化管理、智能廠務監控、能源管理等需求的各種產品、系統、平臺等解決方案?!标惷羧逝e例說明,“對工廠內的生產設備、產線的能源使用情況進行監控,讓能源使用可視化,發現節能機會點;采用智能電表直觀體現出設備的能源消耗狀況;將臺達的PLC及智能傳感器應用于空調送風機的控制,可以做到實時運算,再通過變頻器對室內正壓穩定控制,實現系統層的節能;使用臺達設備聯網平臺,則可統一制造現場的各種通訊標準,無縫串聯OT層與IT層;使用VTScada工業組態軟件,可有效監控工廠內各種水、氣等能源消耗;臺達DIAMMP制造可視化管理系統則按照不同的需求,讓設備的運作數據以不同的內容方式呈現?!?/p>
毋庸置疑,綠色發展已經成為國際趨勢,制造業需把握當今時代科技革命和產業變革的大方向。然而,推行綠色工廠不能一蹴而就?;诙嗄甑男袠I現場實務經驗積累,臺達針對不同企業的行業特點,可提供不同的診斷模型和評價標準,并通過診斷模型將企業的問題進行精細化分析,找出關鍵能耗系統及問題點,結合臺達在能源管理及廠務節能可視化方面的經驗,為客戶量身定制解決方案,做到對癥下藥,快速解決客戶痛點。
綠色廠務就是在增強使用效率與節能降耗的基礎上,具備更強的低碳、零碳的要素,有助企業調整節能結構,提升能源使用效率的廠務系統。
自動化技術推動“雙碳”實現
2020年,中國第一次提出“30·60雙碳”目標,當時中國是全球碳排放量最高的國家,如何在短短40年的時間內實現碳中和是各界的焦點?!半p碳”目標,不僅關乎環境保護、綠色發展領域,同時也牽動著一系列領域轉型升級?!半p碳”目標為中國經濟社會發展全面綠色轉型指明了方向。將粗放型、高碳排放型企業轉型升級為精細型、低碳排放型,堅定不移推動企業高質量發展,因此企業做好碳中和社會責任,是向高質量轉型的契機。
陳敏仁表示,“雙碳”目標的設定本質上是呼吁大家進行節能,減少二氧化碳排放,鼓勵企業使用綠色能源,創造更美好的未來。在能源需求越來越大的同時,碳排放還不能增加,這就要求未來制造業廠辦變得更智能,系統之間信息能快速共享,實現跨系統的控制;能源使用效率更高,減少碳排放,節省運營成本。這將會帶來更多節能改造、廠務監控智能化、光伏發電,及儲能、能源管理平臺建置和能源數據分析方面等新市場需求?!皩τ诠I企業來說,節能減碳就是要以兼顧生產效率與成本效益方式提高能源使用效率。而工業自動化技術,在單機設備、產線上通過提高設備的使用效率,客觀提高生產效能,也能直接投入節能化的產品,降低能源消耗。除此之外,工業自動化系統還可以實現生產、廠務的監控,以及能源的管控等,對生產的制程與管理進行系統性的優化,推動節能向著更深層次、更豐富的目標邁進?!?/p>
在陳敏仁看來,實現“雙碳”目標不僅涉及到能源管理,同時也與綠色制造、智能工廠密不可分。臺達致力于整合公司內部資源,從設備節能、廠務監控管理、能源管理、綠電再生能源等多個層面,為客戶提供一站式的咨詢與項目實施,助力客戶實現低碳智慧工廠。
記者了解到,臺達依托自有的能源管理平臺、廠務監控平臺、高能效電機、PLC控制器、溫度控制器、智能電表、變頻器等全系列工控產品,開發相應的節能應用解決方案,主要應用在工廠的空壓機、空調、冰機、水泵等廠務系統中。陳敏仁具體介紹了幾款產品:
憑借DIAEnergie工業能源管理系統,與多功能智能電表、以太網交換機以及各種控制設備,構建能源監控解決方案,對用電系統各環節特別是高能耗設備進行數據采集、對數據作系統性分析、發現異常能耗及節能空間。通過持續優化設備運轉效率、改善生產流程及制定能源管理策略,達到提高能源使用效率的目的。能源管理軟件以系統化的方法,為企業對能源消耗結構的分析提供數據,最終提高能源管理效率和利用率。
通過臺達永磁同步磁阻電機,提升電機效率,達到節能的目的。低轉速時,永磁式同步電機效率遠高于傳統感應式電機,為此,臺達開發具備高效率、輕量化及高功率密度特性的永磁同步磁阻電機MSI系列,電機效率全部優于IE4標準,部分型號甚至高達IE5標準,綜合節能達到5%~10%,不同額定負載下效率差低至0.1%;尺寸更小,節省安裝空間;噪音相對感應馬達降低5~10dB。
臺達廠務監控平臺則可對廠務系統及安全系統進行集中監控,實時了解系統運行狀況,排除設備隱患;監視設備的運轉狀態、根據生產環境要求智能調整系統參數,以確保生產正常;智慧提醒,依設備故障的狀況提供解決方法,從而提升廠務人員工作效率;進行故障統計及異常分析,減少設備停機時間;對無塵環境進行精準控制,確保產品良率等效益。其中,能夠完成數據收集、監控、分析與管理的監控系統尤為重要。VTScada是一款實時直觀,快速靈活的上位機監控軟件,能夠在單個服務器上監視數百至數百萬個I/O,支持連接100多種驅動,提供可靠、靈活且功能豐富的界面,適用于創建高度定制的工業監控和控制應用程序,可應用于任何規模的系統,滿足跨廠區、跨國界的實時聯網監控,為客戶提供更加完整的實時監控與可視化管理方案。
正如陳敏仁所言,“雙碳”目標的實現在工業自動化領域會帶來多方面的深遠影響,比如綠色工廠的建設、廠務系統的監控、生產的智能化和質量控制等等。正因如此,工業自動化技術將在工業轉型升級的大潮中,成為引領和推動工業發展的主要力量。
數字技術賦能綠色化轉型
綠色環保和安全生產是工廠經營發展的生命線,是保證工業可持續發展的重大問題。近年來,在“雙碳”目標引領下,開展智能工廠建設和數字化轉型的同時,以數字技術賦能節能環保安全技術創新,應用工業互聯網、AI、云計算、大數據、5G、邊緣計算等提升工廠能效、排放、污染、安全等管控能力,逐步邁向綠色制造、綠色工廠和綠色廠務,加快制造業綠色化轉型,創造良好的經濟效益和社會效益。
在綠色化轉型領域,臺達提供了整合OT層與IT層的完整解決方案,并透過AI數據分析與優化,控制算法以及DIACloud云數據分析實現能源的智能化管理,優化系統節能。此外,臺達積極在自有工廠和建筑物中踐行“綠色低碳”的設計理念及節能方案的導入,并利用自有工廠的方案驗證,積累行業Know-How,持續優化綠色低碳解決方案。陳敏仁談道:“我們的綠色低碳解決方案應用了包含空調系統的最佳化算法、針對異常分析的專家知識庫,并整合能源基線回歸分析,在給出節能建議的同時,又可通過能源管理平臺對節能效果進行驗證確效,讓客戶清楚地知道改造前后的效益對比,以及未來的能源使用狀況?!闭劦骄G色低碳解決方案,陳敏仁已成竹于胸,臺達的方案依托實踐和創新正在成為制造企業綠色化轉型的助推器。
臺達的云上智慧能源管理方案,將自動化節能方案與AI數據算法相結合,協助企業從設備、系統、建筑到制造,實現全方位能源管理和能效提升,為綠色廠務改造開辟新局。陳敏仁告訴記者,這一節能方案從細致診斷和系統評估開始,依據企業能源特點和節能目標,并借助臺達在自動化節能領域的經驗與解決方案,為客戶實施量身定制的自動化改造方案。在臺達自動化網絡方案的支持下,企業無需耗費人力建置數據中心和IT人力,所有能源數據可實時上傳至企業專屬云端,并建立可視化分析,管理者可通過網絡查看相應權限內的數據,進而實施遠程管理。讓AI協助制定節能策略,并通過實時信息反饋,及時評估各項調整效果,實現策略持續迭代,直至抵近最優解。臺達的云上智慧能源管理方案已在改造實踐中取得顯著成效,比單純自動化改造節能效果提升15%,系統整體能效提升達46.7%。
眾所周知,工業生產對電力等能源消耗影響顯著。堅持“環保節能愛地球”的企業經營使命,臺達廠區始終在為降低能耗、節能減碳做出努力,“碳”索更多可能。據悉,臺達自2011年成立跨地區能源管理委員會,委員會的節能技術工作小組,歷年來已對公用設施進行多項節能改善措施,如針對廠內燒結爐、回焊爐、波焊錫爐與崩應(Burn in)生產設備成立生產設備節能技術工作小組,通過技術工作小組整合內外部顧問節能實務經驗,平行推展到全球主要生產廠區。
臺達吳江廠區的綠色低碳成效頗受業界肯定。近幾年,為了持續強化、落實廠區節能目標,踐行可持續發展,吳江廠區結合臺達自身的電力電子核心技術,不斷提高產品能效的同時,開始在廠區推行風機水泵的節能方案,進一步深化節能減碳。通過應用臺達永磁同步磁阻電機MSI及CP系列變頻器組合,對風機和水泵分別進行了改造。風機設備改造后,年節電率達10.76%,該方案已被廣泛推廣到東莞廠區、蕪湖廠區、郴州廠區等臺達各廠區,共計完成1068臺風機節能改造;聯軸器水泵改造后,節電率達5.71%。
作為一家全球化企業,臺達長期關注氣候變化議題,并持續接軌國際可持續發展倡議,也積極呼應“雙碳”目標政策。臺達自2007年起便積極參與國際氣候行動,推動自身減碳進程與國際接軌。2021年加入全球可再生電力倡議RE100,承諾2030年達成全球網點100%使用可再生電力及碳中和的總目標。臺達全球各廠區始終致力于打造智能綠色工廠,生產高效節能產品,并搭建可視化能源管理平臺,實現生產潔凈化、低能耗的智能工廠。面對全球工業百年未有之變局和新時代的機遇與挑戰,需要自動化企業不斷推動低碳和零碳能源技術與數字化、智能化技術雙重突破并緊密結合。臺達將繼續朝向2050年全球網點達成凈零排放(Net Zero)的目標,推進綠色廠務和零碳工廠建設,邁向可持續發展的未來,陳敏仁對此非常篤定。
摘自《自動化博覽》2023年9月刊