Энергия — важный ресурс для работы промышленного производства, но цены на энергоносители в крайние годы неприклонно вырастают. Чтоб управлять энергопотреблением наиболее отлично, принципиально чётко осознавать, когда, где и сколько энергии вы используете.
О том, что для этого делает компания Митсубиси Electric, ведает заместитель генерального директора по иностранному планированию и администрированию подразделения промышленной автоматизации Крис Хезлвуд (Chris Hazlewood).
Как цифровая трансформация производства увеличивает энергосбережение: опыт Митсубиси Electric
Крис Хезлвуд
Загадка: что похоже на маятник?
Обычно идет речь о качелях, но в промышленном контексте отгадка серьёзнее — это энергия и производительность.
Для сбережения энергии можно просто выключить всё оборудование, но какой в этом смысл, если создание в таком случае становится неосуществимым? Так что если вы ставите во главу угла выпуск большего количества продукции с наименьшими затратами, решения по энергосбережению должны быть ориентированы не на сокращение издержек, а на увеличение производительности.
Ключевое понятие
Ключевое понятие, которое имеет определяющее значение для конфигурации подхода к использованию энергии, — EPU, либо удельное энергопотребление. Это показатель, выражающий количество энергии, используемой на единицу произведенной продукции.
EPU = Расход энергии (в кВт·ч)/ Произведенная продукция (в единицах)
Показатель EPU имеет два нужных характеристики:
EPU дозволяет проследить конкретную связь меж энергетическими затратами и производственной деятельностью. Если происходит остановка производственной полосы, EPU начинает стремительно возрастать, ведь энергия потребляется, а продукция не выпускается.
EPU дает возможность просто сопоставить производственные характеристики технологических линий либо даже компаний.
Конкретно потому на площадках Митсубиси Electric мы используем этот показатель для оценки эффективности производства и стимулирования мер по энергосбережению.
Решить задачку баланса меж производительностью и энергосбережением можно при помощи цифровизации производства.
Показатель EPU можно высчитать, применив подход connect everything (подключить всё), к примеру, на базе цифровой платформы [email protected], которая дозволяет улучшить производственные процессы при помощи сбора огромных данных с датчиков, установленных на оборудовании.
Платформа родилась в 2003 году на базе производственного опыта Митсубиси Electric на заводе по производству серводвигателей в городке Нагоя в Стране восходящего солнца.
Тогда в итоге её внедрения расходы на разработку полосы были снижены на 65%, а срок разработки — уменьшен на 50%. Результаты контроля свойства продукции на выходе проявили, что с применением платформы уровень выпуска дефектной продукции снизился до нуля.
В разрезе расчёта EPU платформа дозволяет ретроспективно надзирать энергопотребление хоть какого производственного объекта либо оборудования. Можно расположить доп модули конкретно на имеющихся выключателях либо установить распределенные точки измерения, просто закрепив их на соответственных токовых трансформаторах.
Подключение устройств к местным счетчикам и контрольным станциям дозволяет собрать все данные в центральный пункт управления. Чем наиболее доступными стают эти данные, тем большего эффекта можно достигать.
Приведу несколько примеров из опыта работы с клиентами нашей компании.
Пример 1. Линия по производству автоматических выключателей
Издержки на электроэнергию вырастают везде, но в Стране восходящего солнца эта неувязка утежеляется из-за землетрясения в префектуре Фукусима, которое привело к закрытию всех атомных электростанций и ещё большему удорожанию энергии, а в неких местах — к принятию доп правил её использования.
Главные задачи:
резвый рост цены энергии;
серьезное государственное регулирование.
Индивидуальности решения [email protected]:
внедрение энергоэффективных компонент и системы энергетического менеджмента;
улучшение производства путём подключения промышленной автоматики и информационных технологий.
Во-1-х, необходимо было ввести систему визуализации употребления энергии, а для этого — обеспечить сбор данных по энергопотреблению в каждой части производственного процесса. В итоге вышла чёткая картина, которую можно было детализировать от цехового уровня до технологической полосы и отдельного станка.
Остальным главным нюансом была временная база частоты измерений. Если установить корреляцию меж событиями, относящимися к различным действиям и машинкам, можно стремительно найти коренную причину настоящей задачи.
Непременно, технологии помогают в идентификации и решении заморочек, но принципиальное значение имеет и доступность данных, чтоб любой сотрудник мог понять масштаб задачи и принять меры по их устранению.
Таковым образом, нужно выполнить ряд обычных операций, включающих визуализацию задачи, поиск предпосылки и принятие мер. Другими словами в чистом виде применить подход PDCA (Plan-Do-Check-Act): планирование, реализация, контроль, корректировка.
Пример 2. Линия по производству печатных плат
Этот пример продемонстрирует конкретный эффект от оценки и анализа характеристик удельного энергопотребления.
Главные задачи на производстве:
огромное количество оборудования, несколько производственных линий;
сложность с определением настоящего употребления энергии из-за нередких остановок полосы.
Индивидуальности решения [email protected]:
зрительное представление данных о расходе энергии в расчёте на машинку;
применение EPU в качестве главного показателя эффективности.
Как и в прошедшем примере, первым шагом стал сбор и анализ данных, который в этом случае не ограничивался лишь показателями энергопотребления. Была также собрана доборная информация, включающая график производства, данные о оборудовании, качестве и ошибках технологического процесса.
Критически принципиальным было то, что сбор данных осуществлялся в «режиме настоящего времени». Это означало обработку огромного количества инфы на технологической полосы, добавление меток даты/времени и фильтрацию сведений. Принципиальным элементом, позволившим выполнить сбор и анализ этих «огромных данных», были периферийные вычисления (Edge Computing).
Вначале было нереально узреть настоящую картину за потоком данных и графиков, потому было принято решение высчитать EPU. Этот показатель дозволяет в точности найти моменты падения производства и пики употребления энергии и сравнить эти данные с информацией о ошибках техпроцесса и о качестве.
Мы увидели последующее:
утренняя наладка и запуск станков осуществлялись очень рано, до начала работы основного производства;
были нередкие остановки из-за нехватки материалов;
был долгий обычный оборудования при появлении неисправности из-за того, что у всего ремонтного персонала был перерыв в одно и то же время.
Также мы удостоверились, что главным пользователем энергии является печь для отверждения материалов. Но нереально повсевременно включать и выключать её, чтоб понизить расход энергии, потому что условия процесса просит поддержания неизменной температуры.
Другими словами анализ EPU посодействовал установить, что важнейшей неувязкой является загруженность печи, и необходимо было свести её простои к минимуму.
Чтоб минимизировать непродуктивные издержки при переналадке производственных линий (когда энергия расходуется, а продукция не делается), была внедрена система поддержки переналадки (Change Over), которая уменьшает время простоя и число нужных при переналадке конфигураций. Другими словами в собственной базе эта система связана с действием планирования производства.
Приобретенный итог стоил затраченных усилий — потребление энергии удалось понизить на 30%.
Маленькие постепенные улучшения лучше их полного отсутствия. Каждое решение не непременно обязано быть на 100% правильным, но оно приближает вас к цели.
Пример 3. Данные о энергопотреблении для диагностики дефектов
Когда станок выходит из строя, он больше не производит продукцию, но продолжает потреблять ресурсы, потому очень принципиально впору распознать возможность поломки. Посодействовать в этом могут данные о потреблении энергии, которые являются индикатором вероятных проблем.
Обычной пример: когда подшипник мотора работает без смазки либо повреждён, он испытывает большее трение и, как следует, потребляет больше энергии. Другими словами количество потребляемой энергии быть может индикатором состояния мотора.
В этом случае это вправду был движок, из-за которого вышел из строя вакуумный насос, который употреблялся на полосы по производству электрических схем.
Основная неувязка на производстве:
неожиданная поломка новейшего вакуумного насоса (невзирая на ожидаемый срок службы 3–5 лет).
Индивидуальности решения [email protected]:
мониторинг энергопотребления движков для диагностики дефектов;
увеличение OEE (общей эффективности оборудования);
внедрение имеющихся данных без установки доп датчиков.
Пример 4. Несущественные конфигурации — значительные результаты (завод Митсубиси Electric Kani Plant в городке Нагоя)
Митсубиси Electric ведёт постоянную научно-исследовательскую работу не только лишь в области энергосбережения и энергопотребления, да и по увеличению эффективности всего производственного процесса. И отрабатывает всё на собственных производствах.
На примере производственной площадки по изготовлению пускателей и контакторов можно узреть, как элементы уже обрисованных решений в рамках концепции e-Factory содействуют в том числе изменению культуры служащих на производстве. В итоге постепенного внедрения инноваций команде завода удалось достигнуть значимого роста производительности.
Решение заключалось в интеграции инженерных ноу-хау с концепцией цифрового компании [email protected] Проще говоря, в совершенствовании «искусства производства продукта» либо, как его именуют в Стране восходящего солнца, монозукури.
Поэтапная модернизация включала в себя внедрение промышленных роботов-манипуляторов, обустроенными системами технического зрения для сглаживания положения детали, и предстоящее вовлечение человека на отдельные блоки производственной площадки.
Возвращение человека на уже автоматические сборочные полосы посодействовало заводу отреагировать на конфигурации спроса на продукцию.
Одна производственная линия, состоящая из 2-ух 35-метровых частей в 280 кв.м., была уменьшена до ячейки всего в 44,1 кв.м. Уменьшение площади на 84% значит, что удельная производительность цеха была увеличена за счёт оптимального использования места: одна новенькая ячейка не может создавать такие же объемы единиц продукции, как изначальная вполне автоматическая линия, но сейчас можно развернуть до 6,3 ячейки в одном помещении.
Общая удельная производительность при всем этом стала намного выше благодаря трем главным факторам:
широкий ассортимент продукции может выполняться маленькими партиями;
одна остановка не останавливает всё создание;
возросло общее число производственных линий.
Принципиально начать с маленьких проектов, на которых можно проверить, реально ли получить ожидаемый возврат инвестиций, и лишь позже перейти к наиболее большим, руководствуясь правилом: «опыт — наилучший учитель».
Как достигнуть максимума
Подходы к цифровизации промышленных компаний могут быть различными, но внедрение цифровых технологий не обязано быть самоцелью. Применение инструментов работы с большенными данными либо технологии веба вещей должны помогать решать определенные задачки, стоящие перед предприятием.
Нереально поменять всё и сходу, потому наш подход к цифровизации производства можно уместить в слоган: «Мечтай о большем, начинай с малого». Внедрение цифровых технологий обязано идти снизу ввысь и быть постепенным и поэтапным. Для заслуги фуррора в длительной перспективе необходимо начинать цифровизацию с маленьких применений.
Источник: