Hệ thống quản lý năng lượng nhà máy dựa trên thông tin sản xuất

Khu vực sử dụng năng lượng trong nhà máy được chia làm 2 khu vực lớn: hệ thống sản xuất, nơi quá trình sản xuất sản phẩm diễn ra và hệ thống tiện ích, như chiếu sáng, làm mát, làm ấm,...Trong khu vực sản xuất, tăng năng suất và tiết kiệm năng lượng có mối liên hệ mật thiết với nhau. Tăng hiệu năng thiết bị giảm năng lượng lãng phí vốn có nguồn gốc từ thời gian chờ đợi và thời gian xử lý sự cố. Giảm thời gian sản xuất 1 đơn vị sản phẩm cũng giúp tiết kiệm năng lượng do giảm thời gian vận hành máy trong khi vẫn đảm bảo số lượng thành phẩm. Hơn nữa, tăng chất lượng giúp giảm năng lượng tiêu thụ không cần thiết để xử lý sản phẩm lỗi. Vì vậy, các nhà sản xuất cần phải cải thiện không chỉ năng suất mà còn hiệu quả năng lượng để giảm chi phí sản xuất.

Hệ thống thực hiện sản xuất là một trong những giải pháp tự động hóa nhà máy bằng cách liên kết khu vực sản xuất hiện trường với hệ thống thông tin. Hệ thống quản lý năng lượng nhà máy dựa trên thông tin sản xuất cung cấp nhiều giải pháp quản lý để tăng năng suất và hiệu quả năng lượng.

 

Việc quản lý năng lượng kết hợp với thông tin sản xuất được mô tả như sau. Bộ điều khiển khả trình PLC  đóng vai trò là bộ não để điều khiển thứ tự hoạt động của các thiết bị sản xuất, và các thiết bị khác như cảm biến, màn hình HMI... Nhờ đó, không chỉ các chỉ số năng lượng thiết bị mà nhiều thông tin sản xuất cũng được thu thập. 

 

PLC liên kết với máy chủ hệ thống thực hiện sản xuất MES, từ đó cung cấp trực tiếp thông tin hoạt động của các thiết bị sản xuất và các thiết bị hiện trường. Phần mềm quản lý thuộc hệ thống thực hiện sản xuất MES cung cấp thông tin chính xác, đáng tin cậy cho người quản lý, hướng tới sản xuất minh bạch, hiệu quả.

Với hệ thống quản lý năng lượng dựa trên thông tin sản xuất, quá trình tiết kiệm năng lượng gồm 4 bước: đo lường, mô tả bằng biểu đồ, giảm thiểu lãng phí và quản lý.

- Đo lường: Một nhân tố quan trọng của đo lường năng lượng là tập hợp các dữ liệu năng lượng cùng với thông tin sản xuất, chẳng hạn số lượng thành phẩm , thay vì chỉ thu thập dữ liệu sử dụng năng lượng. Ở khu vực hiện trường, thông tin sản xuất được lưu trữ trong PLC, và cung cấp dữ liệu năng lượng vào PLC, hoàn toàn có thể tìm ra mối liên hệ giữa điều kiện sản xuất và tình trạng vận hành của thiết bị.

 

- Mô tả bằng biểu đồ: thông tin năng lượng và thông tin sản xuất được thu thập ở bước đo lường và cung cấp cho PLC được phân tích bằng công nghệ thông tin, và sau đó, thông tin đó được dựng thành biểu đồ theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn theo bộ phận, theo sản phẩm, theo thiết bị... Hệ thống thực hiện sản xuất MES hỗ trợ dựng biểu đồ bằng cách truyền thông tin năng lượng và thông tin sản xuất vào hệ thống thông tin. 

 

 

- Giảm thiểu lãng phí: Để bước này thực hiện thành công, cần phải sử dụng những trang thiết bị hiệu quả cao. Một ví dụ là để tối ưu hóa lượng năng lượng tiêu thụ của cơ sở vật chất và thiết bị bằng cách sử dụng biến tần, mô tơ và các thiết bị khác hiệu suất cao. 

 

- Quản lý: kiểm soát lượng năng lượng tiêu thụ cụ thể ở từng máy và tính ra phần trăm chi phí năng lượng trên 1 đơn vị sản phẩm là rất cần thiết. Từ chỉ số cụ thể, nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng thực tế được đề xuất. Từ việc tăng năng suất sản xuất (tăng sản lượng trong giờ thấp điểm để tận dụng giá điện thấp) cho tới giảm chi phí năng lượng trên 1 sản phẩm (tránh dừng máy trong sản xuất vì máy móc vẫn tiêu tốn năng lượng trong thời gian chờ đợi, dẫn đến chi phí năng lượng cho lô hàng bị tăng cao). 

 

Để liên tục đạt được thành tựu cải thiện năng suất và tiết kiệm năng lượng, rất cần thiết để xác định điểm cần cải tiến trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Để làm điều đó, nhà máy cần phải liên kết và quản lý thông tin về sản xuất và năng lượng. Bằng cách liên kết thông tin quản lý lượng năng lượng tiêu thụ tương ứng với các điều kiện vận hành sản xuất của mỗi thiết bị (vận hành, tạm dừng, hỏng ), phần năng lượng lãng phí do tạm dừng hay thiết bị hỏng được phát hiện, từ đó gian thiết lập thông số máy và thời gian chờ đợi. Phương pháp quản lý này chỉ có thể đạt được thông qua liên kết và quản lý thông tin từ hệ thống thực hiện sản xuất và hệ thống quản lý năng lượng.