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在制造數字化趨勢以及業務發展的促進下，某 以廚房衛浴設備產業相關的裝飾品、設備的制造為主的金屬壓鑄產品制造商，通過加大投入，對制造系統持續升級，以保持企業的競爭力。在其新建大型廠區，全面導入自動化生產的系統，實現整體制造、廠務、能源的可視化管理，達成綠色智能工廠。

圖1 臺達綠色智能工廠解決方案

1 實施與應用

此項目為新廠建設，預估投產后可為集團再增加17%~18％的產能，成為公司未來幾年營運成長的動能。在整個導入的過程中，臺達業務工程團隊積極與客戶溝通，多次實地診斷，精準掌握現場情況以及客戶需求：為生產設備打造可視化平臺，通過數據收集和分析呈現實時運轉狀態、能耗情況，確保正常生產；針對空調、照明、電梯等廠務設施同步導入節能、智能監控管理方案，在收集運行數據的同時，也可通過能源信息分析管理體系，規范能源使用的行為，降低能源消耗，提高能源使用效率。

對此，臺達階段性導入自動化驅動、控制、感 測、監控等設備在各項廠務設備中，再將制程、廠務設備串連至中央監控系統 (SCADA工業組態軟件DIAView) 以及能源管理系統 (DIAEnergie)，通過數據收集和分析可以實時監視廠區各設備的運轉狀態、耗能狀況，確保生產正常。在雙方的協同合作之下，一個專屬的綠色智能工廠逐漸成形。

項目開始實際執行時，臺達依客戶需求和規劃， 首先進行設備節能，將變頻器、電能回饋設備等提高能源使用效率、電能回饋的產品，導入在如空調、水處理等高能耗設備中，打造高效節能的廠務系統。其次，針對廠內主要的油、電、水、氣等相關能耗設施，包括照明、空調、水處理、電力監控等，安裝臺達的控制器及智能電表，進行各項設備的運作控制、排程、以及用電監測和收集等。這些設備的導入和應用為下一個階段——設備信息與能耗可視化打下重要的基礎。

在項目執行的中、后期，大部分的設備和子系統陸續開始試運轉及試產，客戶希望在試運轉的過程就開始針對制程相關的信息，進行收集、統籌運用，并可以與各相關單位 (例如：生產、制程、財務等)針對整廠的各項能耗 (電、水、空壓氣流、天然氣等)提供密度指標，以作為參考基準，藉此調整/優化運作及建立管理模式。對此，臺達團隊藉由本身為電子制造業大廠的優勢，善用在廠務、能源、可視化等層面多年導入經驗，整合全廠各項設施能耗密度指標、 產能等各項信息，提供有效數據給相關單位，為日后管理及建設改造提供參考依據。

２ 應用創新性、重點與難點問題

整個導入過程，臺達以創新技術和自動化系統整合方案、產品，為客戶建置完整的監視與控制平臺。舉例來說，在工廠管理的部分，臺達為客戶建置一套現場數據存取、制程視覺化及制程監控軟件平臺，幫助客戶精確地監視、控制生產過程，且能夠對生產事件快速反應，減少原料浪費、提高生產率，從而加快產品對市場反應速度，提高獲利能力。

在導入過程中，臺達也從安全性角度來為客戶考慮規劃，在項目中提供安全系統、電子簽名及記錄等功能，以確保系統的執行安全，同時讓客戶可以快速獲取完整、準確、開放及安全的數據截取，進而控制整個現場制程。

臺達智能制造事業部系統整合部專案經理吳仲祥表示，為了協助客戶克服智能工廠管理趨勢及挑戰及廠務難解的問題，制程參數、產能、良率、設備等信息的透明化是維持設備高效率生產運作的關鍵，也是確保人員、設備安全、以及提升事故災害應變能力重要防線。因此，臺達導入DIAView工業組態軟件，針對上述所有的制程、廠務設備，進行全面的監控和分析，為客戶解決最根本的整廠可視化問題。

圖2 臺達DIAView工業組態軟件針對制程、廠務設備進行全面監控和分析

節能和能源管理是此次項目的一大重點，因此臺達針對“設備節能”以及“能源可視化管理”兩大關鍵點著手。吳仲祥表示，在此案例中，空調、空壓、排氣、排水等一般常見的廠務設備，皆通過可編程控制器搭配電表，進行排程控制和能耗信息收集。此外，為解決部分特殊場域、拉線不易的用電設備，臺達也協助安裝無線傳輸型的電表，通過臺達無線工業以太網交換機，可遠端將用電信息回傳至DIAEnergie能源管理系統，確保各項設備用電信息皆可完整收集。

圖3 臺達DIAEnergie能源管理系統方案

另一項值得一提的是創意的節能設計，是臺達應用在客戶電梯系統中的電能回饋方案。

一般的電梯系統對于電梯運行時，起停、特定移動過程中產生的位能，主要是采用剎車電阻將其轉換為熱能并散發抵消，以免因系統過熱、故障而給搭乘人員帶來危險。臺達為了實現電梯節能，導入電能回饋單元REG2000系列，能夠將起重機、電梯等上下運行設備產生的位能，轉換為可利用電能，直接提供工廠或建筑中當下的用電；此方案應用在該客戶廠區的三臺電梯中，實現節電，再搭配控制器將用電信息回饋給管理平臺，優化電梯的用 電效率，實現設備節能。同時，通過電表將電梯的用電信息上傳至能源管理系統，實現實時能耗可視化、以及數據分析統計，可根據不同的時段、區間分析電梯系統的使用和能耗情況，并進行調整及改善，真正達到“能源可視化管理”。

３ 效益分析

談到效益的實現，吳仲祥認為應該回溯客戶最初期許方向。在這個項目中，客戶的目標是：在建廠同時，實踐智能、科技、節能、環保等建廠典范，并符合安全指標。因此，臺達為客戶建置DIAView工業組態軟件（SCADA）和DIAEnergie工業能源管理系統，便是針對這樣的目標完成。建置完成后，實際運作效益主要為：

（1）創新高效自動化設備，打造綠色智能廠務設備

臺達應用多能在自動化領域積累的經驗和產品技術，針對多項高能耗廠務設備如水處理、電力、氣體、化學品、空調、照明等，提供高能源使用效率的產品，以及節能和能源回饋方案，并通過控制器的排程功能，讓整體設備運作更加自動化、有效率，且可進行運行數據的收集。智能電表的導入更可以使所有設備的用電信息完全透明化，進而通過數據分析掌握關鍵因素、改善能源策略。以空調和空壓系統為例，通過高效省能的自動化產品導入，搭配優化運轉模式，可達到22%節能成效，顯著降低工廠日常用電費用。

（2）廠務設備信息自動實時搜集，快速掌握設備運轉動態和長期信息

臺達方案可提供實時數據以及歷史數據。實時數據可迅速提供異常追蹤、協助現場快速排除異常；而長期保留的歷史數據可供分析比對，從而找出設備運作問題和盲點，進而提高設備管理效率，延長設備壽命。

（3）維持設備最佳運轉狀態

通過實時監控和預警機制，確保設備正常運轉，減少設備停機時間，降低工廠管理成本并提升設備使用率。例如工廠的排水系統，通過監控設備以及平臺，實時監視全廠給排水水泵運轉狀況及水槽液位高度警報，藉此判斷水泵運作是否正常，避免水位溢出或供水不足。

（4）詳盡的設備信息，可供企業管理者隨時查閱

比較各設備溫度、流量、壓力、振動、電流性能趨勢等信息，持續優化操作條件。以客戶工廠中的空壓設備為例，人員可通過DIAView工業組態軟件，實時監視全廠空壓出氣狀況，并依據現場需求調整出氣壓力設定值，也可遠端控制空壓機、干燥機等設備啟停，取得能耗與生產條件的平衡。由于DIAView支持Web瀏覽器瀏覽，使用者只需上線輸入網址后即能立刻登入系統，獲得詳細設備狀況，與實時能耗數據；同時提供適用于智能型可攜裝置的簡便系統，提供管理人員隨時隨地掌握能源最新信息 與異常狀況。

（5）實時警報系統，快速排除異常

廠區所有系統警報儲存于警報數據庫，通過警報發布管理平臺將警報通過電子郵件、短信通知值班或管理人員；值班或管理人員得以了解異常設備最新狀態，并快速處理、減少損失，也方便后續調查和追蹤。

（6）掌握完整能耗信息、擬定優化能源策略

以DIAEnergie能源管理系統搭配電表信息收集，監看多廠區的用水、電力、空壓氣體、天然氣等四大能源消耗狀況，長時間的記錄分析各回路用電信息，有助于提供系統涵蓋需量控制所需的電力量測、需量預測。同時可根據各回路用電狀況，進行用電需量預測，當發覺超過預設目標時即發出警報信號，為值班主管提供卸載參考依據。

此外，DIAEnergie還能分析各設備、各時段、各季節能源的消耗數據。一旦發現能源不合理使用狀況，可進行有效地管理和電力調配，提高系統效率及節省能源費用。

4 案例意義

除了導入廠務監控和能源管理方案，臺達也協助客戶建置監控中心，針對客戶日常運作需求呈現專屬的信息頁面。對于客戶來說，臺達提供完整的一站式專屬服務，從開始的現場診斷、設備/平臺導入及設定、測試驗收、后續的維護和技術支援，臺達專業的服務團隊在耗時2年的過程中全程參與、協助，幫助客戶解決問題、打造切合的綠色智造工廠方案。

此外，整體方案效益高，除了空調系統和空壓系統節能達22％、降低用電成本外，最重要的是在導入智能廠務系統后，各項數據獲得自動、實時的監測、分析，使廠務管理人力得以彈性運用。同時，系統提供了對于人員安全、設備安全保護的機制，使產線生產順利，異常發生時可迅速掌握狀況，大幅減少停線時間。在管理方面也可每日自動產出相關報表，管理效率提升30%以上。更讓客戶滿意的是，整體系統靈活度高、擴充性佳，若后續 客戶要擴充廠區或調整配置，亦可無縫整合、輕松完成，提高整體方案的附加價值。

摘自《自動化博覽》2020年8月刊