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2024全景工博会
OEM专栏

将能源作为可管理的资源来利用

  2010年10月11日  
  一些有远见的制造商将能源视为生产的投入,精确追踪能源流向何处及其消耗方式。
  全球的制造商已做出值得称道的努力来降低其能耗。尽管如此,全球的矿务能源消耗量仍不断增加,新近的报道指出,全球制造业能耗从2006年到2030年预计增长44%。
  由于能源的成本经常起伏不定,其供应也很不确定,它已成为生产中最难以捉摸且难以控制的成本之一。事实上,如今制造商极有可能面临着水、天然气、燃油或电力无法在其需要时及时供应的情况。
  能源前景的不确定性会对公司的运作、交付能力带来不利影响,并最终侵蚀公司的利润。因此,在公司范围内更好地理解并控制能耗对制造商来说至关重要,因为制造商将因此能够更好应对所面临的这些威胁,加强自我保护。
  遗憾的是,一些制造商肤只能从一个角度来看待能源问题,认为工业能耗是经营过程中一项无法避免的固定成本。而一些有远见的制造商正在积极寻求能源管理办法,从三个角度来的看待这一问题:消耗更少、更廉价及优化利用。
  第一个角度侧重在通过有效安排生产、通过更加高效的设备或改进设计来实现利用
更少的能源进行生产。第二个角度侧重使用更加经济的能源,即通过管理能源的去向和使用方式与使用时间以便在最廉价的时候 (如非高峰期)使用能源。第三个角度涉及在生产过程中优化能源利用,在获得经营中众多固有可变因素平衡的同时,以最低成本、最高收益的方式达到生产目标。
  通过应对这些挑战,制造商可以实现从被动的能源使用者到能源资源的战略管理者的角色转换。这种“由内而外”的方法使制造商能够使用其现有的自动化以及动力控制投资,以开始更高效地节约能源。
  能源优化的“绿色议程”
  在题为《工业能源优化:控制能耗以实现更高利润》(Industrial Energy Optimization: Managing Energy Consumption for Higher Profitability)的白皮书中,罗克韦尔自动化的两名作者,即电力及能源管理部门的业务经理Phil Kaufman与可持续生产部门的市场拓展经理Marcia Walker,为制造商总结了几项可用来优化能源利用的措施。他们描述了一个由七项支柱能力组成的能源管理办法,这七项支柱能力是设施监控、生产监控、采集有关生产物料清单(BOM)的能源数据、建模、控制、响应以及“记分卡”。
  制造商可以从构建任何一项支柱能力开始构建其能源控制基础,既可以单独进行,也可以同时进行,且不必按顺序进行。与任何结构一样,随着在总体能源管理方案中增加更多的支柱能力,能源控制基础就会变得越来越稳定。
  Kaufman和Walker建议在开始能源优化之前,先建立持续的审计和评估计划,以便为每个单独的支柱能力提供强有力的基础。能源评估和审计可以帮助公司找到一系列有助于降低能耗的、切实可行的变革措施。
  这种评估有助于确定节能工作的范围,确定关键度量指标以及适当调配资源,即将能够从整体上考虑组织能源的资源配置到适当的位置。也可以在分析过程中评估资本改良机会并确定改良的优先顺序。
  了解您的设施和设备
  在制造商开始管理能耗之前,必须首先充分了解设施的能源使用情况和质量模式。在设施监控层面上,成立管理人事部门,监控设施的测量基础架构,以采集与设备使用和环境条件相关的所有能源资源(包括水、空气、天然气、电和蒸汽)数据。通过历史数据采集程序来记录这些数据以及相应的时间戳,以此来确定能源质量以及能源消耗方面的趋势或差异,同时确定未来改进的基准。
  在对设施的总体能源使用情况有深入的了解后,管理层就可以作出经营上的调整,从而帮助减少能耗和降低成本,如在工厂接近能源使用高峰时,减少负载或降低功率级别,并持续几分钟时间。管理层还可以识别功率质量问题,如电压突降或电压谐波,它们会导致工厂设备损坏以及导致电网的功率因数变差。
  在生产监控方面,制造商可将数据采集和分析能力深入到生产车间,从而工厂经理可以收集能耗信息以及过程中与之相关的机器、生产线和生产单位。许多公司已经在其控制和信息系统中收集有助于能源管理的数据,但通常是出于监管目的。然而,大部分公司都没有利用这些数据来进行能源管理。
  Kaufman和Walker解释说,一旦建立了可以从生产车间获取能源信息的系统,公司就具备了从设施能耗数据中分离出生产车间能耗数据的能力。工厂经理可通过报表仪表盘查看这些信息,从而能准确掌握生产车间的能源成本变化,并着手思考提高收益的办法。制造商还可以通过机器设计来改进能源管理,如采用不同功率范围的电机,或连接监控设备来协助数据采集过程。
  采集能源使用数据
  将生产能耗数据保存到信息系统中并进行分析之后,工厂经理就能够清晰地了解到能源是如何在不同历史事件(如特定的生产周期或批次)中被利用的。他们也可以开始提前规划类似负载或批次将需要多少能源。他们的能源管理架构转为新模式,即,以将原料或其它投入的可用性作为生产物料清单中元素的相同方式,在资源规划和安排决策中考虑能源要求。
  根据过往经验将能耗需求与生产物料清单联系在一起,将使工厂经理能够做出具有前瞻性的生产决策,以能够获取更大回报的方式更好地管理能源投资。
  在这一阶段,能源不再被视为是一项固定成本项,仅仅作为是一部分不可避免的开支。将能源包括到生产物料清单的制造商可以主动管理能源,将其作为实现更高收益的一种投入。
  建模和控制
  按照Kaufman和Walker的理论,在建模阶段,生产规划经理可利用生产模拟软件工具来输入变量(如高峰和非高峰时期的能源成本、原材料成本、人力和预计的排放),并对各种假设情况进行预测,来确定生产输出和成本将如何随各种变量的变化而改变。
  通过建模这项支柱能力,制造商可以将能源作为其中一项可变因素,优化生产资产,预测最经济的产品生产途径。他们也可以预测生产规划的整个过程,从而优化总体生产。
  通过第五项支柱能力,即控制能力,公司将全部数据集转化为单独的自动化解决方案,以识别、建模、可视化以及提出控制选项,或者自动控制生产变数。建模能力可以省去管理层不必要的干预,自动执行决策。
  制造商将因此对能源如何影响生产有更深入的了解。有了先进的控制和优化能力后,公司就可以锁定有关生产所需能源的成本和数量信息,据此决定应使用哪种能源。
  响应和记分卡
  通过响应这项支柱能力,公司可以在其能源管理策略中考虑外来的市场以及监管影响。在对自身工厂的能耗有了深入了解之后,制造商就可以设立有效的机制,以实现全厂能源最优化。
  此外,公司也可以开始关注如何根据改变的能耗作出明智且经济的决策,以应对市场变化和监管要求。例如,电网的电力开放市场可能要求制造商在固定的时段内使用能源。通过对生产建模并充分考虑能耗需求,制造商可以预测是否能够使用较允许配额更少的能源达到生产目标。如果可以的话,公司就可以联系工业联合企业的其它工厂,将剩余的时间段或电力度数销售给这些工厂。
  最后一项支柱能力是记分卡,这项支柱能力与制造商是否愿意服从政府、电力零售商、甚至是消费者的要求,以共享产品的可持续性记分卡(如碳或能源标签)有关。随着多种来源信息的不断汇聚,公司还将认识到完善其可持续性和能源方案可能会更好地优化整个供应链。
  这是一个特殊的时期,制造业面临前所未有的复杂性,公司必须在平衡供应、价格、零售商要求、消费者需求、经营效率、公司形象、监管合规性以及其它需求的同时进行生产运营。Kaufman和Walker指出,目前已经有解决能源难题所必须的自动化、控制和信息解决方案,而且应用这些解决方案所取得的成绩完全可以测量。
  网上支持若要获取白皮书的副本,请访问
sustainability。有关工业能源管理解决方案的更多信息,请访问。

标签:能源  我要反馈
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