全球的制造商已做出值得稱道的努力來降低其能耗。盡管如此，全球的礦務能源消耗量仍不斷增加，新近的報道指出，全球制造業(yè)能耗從2006年到2030年預計增長44%。
由于能源的成本經(jīng)常起伏不定，其供應也很不確定，它已成為生產(chǎn)中最難以捉摸且難以控制的成本之一。事實上，如今制造商極有可能面臨著水、天然氣、燃油或電力無法在其需要時及時供應的情況。
能源前景的不確定性會對公司的運作、交付能力帶來不利影響，并最終侵蝕公司的利潤。因此，在公司范圍內(nèi)更好地理解并控制能耗對制造商來說至關(guān)重要，因為制造商將因此能夠更好應對所面臨的這些威脅，加強自我保護。
遺憾的是，一些制造商膚只能從一個角度來看待能源問題，認為工業(yè)能耗是經(jīng)營過程中一項無法避免的固定成本。而一些有遠見的制造商正在積極尋求能源管理辦法，從三個角度來的看待這一問題：消耗更少、更廉價及優(yōu)化利用。
第一個角度側(cè)重在通過有效安排生產(chǎn)、通過更加高效的設(shè)備或改進設(shè)計來實現(xiàn)利用
更少的能源進行生產(chǎn)。第二個角度側(cè)重使用更加經(jīng)濟的能源，即通過管理能源的去向和使用方式與使用時間以便在最廉價的時候 (如非高峰期)使用能源。第三個角度涉及在生產(chǎn)過程中優(yōu)化能源利用，在獲得經(jīng)營中眾多固有可變因素平衡的同時，以最低成本、最高收益的方式達到生產(chǎn)目標。
通過應對這些挑戰(zhàn)，制造商可以實現(xiàn)從被動的能源使用者到能源資源的戰(zhàn)略管理者的角色轉(zhuǎn)換。這種“由內(nèi)而外”的方法使制造商能夠使用其現(xiàn)有的自動化以及動力控制投資，以開始更高效地節(jié)約能源。
能源優(yōu)化的“綠色議程”
在題為《工業(yè)能源優(yōu)化：控制能耗以實現(xiàn)更高利潤》(Industrial Energy Optimization: Managing Energy Consumption for Higher Profitability)的白皮書中，羅克韋爾自動化的兩名作者，即電力及能源管理部門的業(yè)務經(jīng)理Phil Kaufman與可持續(xù)生產(chǎn)部門的市場拓展經(jīng)理Marcia Walker，為制造商總結(jié)了幾項可用來優(yōu)化能源利用的措施。他們描述了一個由七項支柱能力組成的能源管理辦法，這七項支柱能力是設(shè)施監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控、采集有關(guān)生產(chǎn)物料清單(BOM)的能源數(shù)據(jù)、建模、控制、響應以及“記分卡”。
制造商可以從構(gòu)建任何一項支柱能力開始構(gòu)建其能源控制基礎(chǔ)，既可以單獨進行，也可以同時進行，且不必按順序進行。與任何結(jié)構(gòu)一樣，隨著在總體能源管理方案中增加更多的支柱能力，能源控制基礎(chǔ)就會變得越來越穩(wěn)定。
Kaufman和Walker建議在開始能源優(yōu)化之前，先建立持續(xù)的審計和評估計劃，以便為每個單獨的支柱能力提供強有力的基礎(chǔ)。能源評估和審計可以幫助公司找到一系列有助于降低能耗的、切實可行的變革措施。
這種評估有助于確定節(jié)能工作的范圍，確定關(guān)鍵度量指標以及適當調(diào)配資源，即將能夠從整體上考慮組織能源的資源配置到適當?shù)奈恢?。也可以在分析過程中評估資本改良機會并確定改良的優(yōu)先順序。
了解您的設(shè)施和設(shè)備
在制造商開始管理能耗之前，必須首先充分了解設(shè)施的能源使用情況和質(zhì)量模式。在設(shè)施監(jiān)控層面上，成立管理人事部門，監(jiān)控設(shè)施的測量基礎(chǔ)架構(gòu)，以采集與設(shè)備使用和環(huán)境條件相關(guān)的所有能源資源(包括水、空氣、天然氣、電和蒸汽)數(shù)據(jù)。通過歷史數(shù)據(jù)采集程序來記錄這些數(shù)據(jù)以及相應的時間戳，以此來確定能源質(zhì)量以及能源消耗方面的趨勢或差異，同時確定未來改進的基準。
在對設(shè)施的總體能源使用情況有深入的了解后，管理層就可以作出經(jīng)營上的調(diào)整，從而幫助減少能耗和降低成本，如在工廠接近能源使用高峰時，減少負載或降低功率級別，并持續(xù)幾分鐘時間。管理層還可以識別功率質(zhì)量問題，如電壓突降或電壓諧波，它們會導致工廠設(shè)備損壞以及導致電網(wǎng)的功率因數(shù)變差。
在生產(chǎn)監(jiān)控方面，制造商可將數(shù)據(jù)采集和分析能力深入到生產(chǎn)車間，從而工廠經(jīng)理可以收集能耗信息以及過程中與之相關(guān)的機器、生產(chǎn)線和生產(chǎn)單位。許多公司已經(jīng)在其控制和信息系統(tǒng)中收集有助于能源管理的數(shù)據(jù)，但通常是出于監(jiān)管目的。然而，大部分公司都沒有利用這些數(shù)據(jù)來進行能源管理。
Kaufman和Walker解釋說，一旦建立了可以從生產(chǎn)車間獲取能源信息的系統(tǒng)，公司就具備了從設(shè)施能耗數(shù)據(jù)中分離出生產(chǎn)車間能耗數(shù)據(jù)的能力。工廠經(jīng)理可通過報表儀表盤查看這些信息，從而能準確掌握生產(chǎn)車間的能源成本變化，并著手思考提高收益的辦法。制造商還可以通過機器設(shè)計來改進能源管理，如采用不同功率范圍的電機，或連接監(jiān)控設(shè)備來協(xié)助數(shù)據(jù)采集過程。
采集能源使用數(shù)據(jù)
將生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)保存到信息系統(tǒng)中并進行分析之后，工廠經(jīng)理就能夠清晰地了解到能源是如何在不同歷史事件(如特定的生產(chǎn)周期或批次)中被利用的。他們也可以開始提前規(guī)劃類似負載或批次將需要多少能源。他們的能源管理架構(gòu)轉(zhuǎn)為新模式，即，以將原料或其它投入的可用性作為生產(chǎn)物料清單中元素的相同方式，在資源規(guī)劃和安排決策中考慮能源要求。
根據(jù)過往經(jīng)驗將能耗需求與生產(chǎn)物料清單聯(lián)系在一起，將使工廠經(jīng)理能夠做出具有前瞻性的生產(chǎn)決策，以能夠獲取更大回報的方式更好地管理能源投資。
在這一階段，能源不再被視為是一項固定成本項，僅僅作為是一部分不可避免的開支。將能源包括到生產(chǎn)物料清單的制造商可以主動管理能源，將其作為實現(xiàn)更高收益的一種投入。
建模和控制
按照Kaufman和Walker的理論，在建模階段，生產(chǎn)規(guī)劃經(jīng)理可利用生產(chǎn)模擬軟件工具來輸入變量(如高峰和非高峰時期的能源成本、原材料成本、人力和預計的排放)，并對各種假設(shè)情況進行預測，來確定生產(chǎn)輸出和成本將如何隨各種變量的變化而改變。
通過建模這項支柱能力，制造商可以將能源作為其中一項可變因素，優(yōu)化生產(chǎn)資產(chǎn)，預測最經(jīng)濟的產(chǎn)品生產(chǎn)途徑。他們也可以預測生產(chǎn)規(guī)劃的整個過程，從而優(yōu)化總體生產(chǎn)。
通過第五項支柱能力，即控制能力，公司將全部數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為單獨的自動化解決方案，以識別、建模、可視化以及提出控制選項，或者自動控制生產(chǎn)變數(shù)。建模能力可以省去管理層不必要的干預，自動執(zhí)行決策。
制造商將因此對能源如何影響生產(chǎn)有更深入的了解。有了先進的控制和優(yōu)化能力后，公司就可以鎖定有關(guān)生產(chǎn)所需能源的成本和數(shù)量信息，據(jù)此決定應使用哪種能源。
響應和記分卡
通過響應這項支柱能力，公司可以在其能源管理策略中考慮外來的市場以及監(jiān)管影響。在對自身工廠的能耗有了深入了解之后，制造商就可以設(shè)立有效的機制，以實現(xiàn)全廠能源最優(yōu)化。
此外，公司也可以開始關(guān)注如何根據(jù)改變的能耗作出明智且經(jīng)濟的決策，以應對市場變化和監(jiān)管要求。例如，電網(wǎng)的電力開放市場可能要求制造商在固定的時段內(nèi)使用能源。通過對生產(chǎn)建模并充分考慮能耗需求，制造商可以預測是否能夠使用較允許配額更少的能源達到生產(chǎn)目標。如果可以的話，公司就可以聯(lián)系工業(yè)聯(lián)合企業(yè)的其它工廠，將剩余的時間段或電力度數(shù)銷售給這些工廠。
最后一項支柱能力是記分卡，這項支柱能力與制造商是否愿意服從政府、電力零售商、甚至是消費者的要求，以共享產(chǎn)品的可持續(xù)性記分卡(如碳或能源標簽)有關(guān)。隨著多種來源信息的不斷匯聚，公司還將認識到完善其可持續(xù)性和能源方案可能會更好地優(yōu)化整個供應鏈。
這是一個特殊的時期，制造業(yè)面臨前所未有的復雜性，公司必須在平衡供應、價格、零售商要求、消費者需求、經(jīng)營效率、公司形象、監(jiān)管合規(guī)性以及其它需求的同時進行生產(chǎn)運營。Kaufman和Walker指出，目前已經(jīng)有解決能源難題所必須的自動化、控制和信息解決方案，而且應用這些解決方案所取得的成績完全可以測量。
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