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數(shù)字化能效分析大師

西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地踐行基于MindSphere的能效分析服務(wù)新模式

地處中國(guó)西南腹地的成都自古便有“天府之國(guó)”的美譽(yù)。在被香氣撲鼻的麻辣火鍋和酣暢淋漓的聲包圍的老城區(qū)中，隱藏著一座低調(diào)質(zhì)樸的工廠。它看似外表樸素，實(shí)則內(nèi)藏乾坤：從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、物流配送乃至管理的整個(gè)過(guò)程都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。這便是西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地（SEWC）。

數(shù)字制造的佼佼者

低廉的勞動(dòng)力和土地成本已是這座城市的過(guò)去式。在數(shù)字化浪潮中，SEWC以數(shù)字化企業(yè)的理念脫穎而出。數(shù)字化意味著高效的產(chǎn)品生產(chǎn)、快速的市場(chǎng)響應(yīng)、滿足個(gè)性化需求的能力和制造環(huán)節(jié)的靈活性。這是企業(yè)能夠在激烈競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)的法寶，也是中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型方向。

在SEWC，不但設(shè)備和產(chǎn)品可以實(shí)時(shí)溝通，所有生產(chǎn)工序也在數(shù)字化解決方案的幫助下得到優(yōu)化，讓每個(gè)環(huán)節(jié)能夠緊密互聯(lián)、精準(zhǔn)高效。

在研發(fā)部門，工程師使用西門子NX軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)和組裝，實(shí)現(xiàn)“可見即可得”，大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的周期。

而在生產(chǎn)線上，剛剛上崗的新人也能在西門子產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的幫助下快速上手。工作人員的電腦上會(huì)顯示由西門子的MES系統(tǒng)Simatic IT生成并實(shí)時(shí)更新的電子任務(wù)單，幫助他們完成對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的高效調(diào)度。生產(chǎn)訂單由Simatic IT統(tǒng)一下達(dá)，通過(guò)與ERP系統(tǒng)的高度集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。通過(guò)集成對(duì)工廠內(nèi)各個(gè)流程的管理，Simatic IT可保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。

同時(shí)，在物料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，西門子數(shù)字化物流系統(tǒng)可以利用流水線上的感應(yīng)器，以及ERP、Simatic IT和倉(cāng)庫(kù)管理軟件，“指揮”所需物料運(yùn)送到位置，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的全透明、全自動(dòng)。

有*科技的保駕護(hù)航，數(shù)字在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中奔流，讓工廠的生產(chǎn)效率大大提升。

精益生產(chǎn)的先行者

如今，SEWC已經(jīng)成為數(shù)字化企業(yè)的標(biāo)桿，接下來(lái)的目標(biāo)就是如何用信息化、智能化的手段來(lái)增強(qiáng)精益生產(chǎn)和精益管理，而優(yōu)化能源效率則是通向這個(gè)目標(biāo)的必經(jīng)之路。

SEWC采用了一種新型工廠數(shù)字化服務(wù)模式，通過(guò)數(shù)據(jù)分析挖掘企業(yè)的節(jié)能潛力。這種能效分析服務(wù)可通過(guò)一個(gè)搭載在MindSphere上的應(yīng)用（App）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

MindSphere是西門子新推出的基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，作為平臺(tái)即服務(wù)（PaaS），它通過(guò)打造一個(gè)開放的生態(tài)系統(tǒng)，支持合作伙伴和客戶在該平臺(tái)上開發(fā)、運(yùn)營(yíng)和使用包括能效分析在內(nèi)的各種數(shù)字化服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用（App），以幫助客戶提升設(shè)備、產(chǎn)線和工廠效率。

通過(guò)安裝于工廠各能源環(huán)節(jié)的傳感器，以及包括但不限于SCADA和BAS的其它信息系統(tǒng)，MindSphere能實(shí)時(shí)采集設(shè)備、產(chǎn)線和廠房的能耗數(shù)據(jù)，借助云端的各種用戶界面（UI）工具，*時(shí)間向用戶提供高度可視化的能源透明度。在此基礎(chǔ)之上，服務(wù)提供商和用戶的能源專家團(tuán)隊(duì)還可以依托云端提供的諸多分析工具，結(jié)合自身的行業(yè)知識(shí)，進(jìn)行全面深入的分析挖掘，找到能效優(yōu)化的潛力空間，并提供實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的解決方案。

能效分析的踐行者

以往企業(yè)做節(jié)能大多基于項(xiàng)目，需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)診斷，就像傳統(tǒng)的“老中醫(yī)把脈”，哪里有“病”治哪里。最典型的“藥方”就是將普通電機(jī)替換成高效電機(jī)或安裝變頻器。另一種方式是合同能源管理，即項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)客戶做出績(jī)效承諾，之后客戶以節(jié)能效益支付項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，但這種方式需要實(shí)實(shí)在在地幫助客戶實(shí)施后期項(xiàng)目，是一種“重型”模式。

基于數(shù)據(jù)的能效分析則*不同。它是一種以云平臺(tái)為基礎(chǔ)的托管型服務(wù)模式，通過(guò)安裝在工廠各處的傳感器，快速高效地收集大量廠房、設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，并將其以圖表等可視化手段展現(xiàn)出來(lái)。不僅用戶自己可以在應(yīng)用界面中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，在用戶的許可下，西門子遍布全球的服務(wù)團(tuán)隊(duì)也同樣能夠訪問(wèn)這些信息，以便在需要之時(shí)為用戶提供咨詢服務(wù)。這就把原來(lái)的“老中醫(yī)”變成了一個(gè)“智囊團(tuán)”。

西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地總經(jīng)理李永利表示：“能效分析讓工廠變得‘透明’。企業(yè)如果想切實(shí)提高能效，*步就是讓能源流動(dòng)‘透明化’。只有知道哪里耗電，才能知道要在哪里節(jié)能。能效分析是制定可持續(xù)節(jié)能舉措的基礎(chǔ)。”

作為以高度自動(dòng)化和智能化聞名的標(biāo)桿工廠，SEWC面臨的最大挑戰(zhàn)是如何在能效已經(jīng)很高的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)中尋找進(jìn)一步提高能效的空間。那么，首先需要解決的問(wèn)題是要收集哪些數(shù)據(jù)，以及如何確保數(shù)據(jù)有效性。

為此，工廠與能效分析團(tuán)隊(duì)從前期就共同商討、確定后期需要管理的關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)（KPI），再根據(jù)KPI確定需要安裝哪些儀表。以此為基礎(chǔ)，能效分析團(tuán)隊(duì)用了四到六個(gè)月的時(shí)間對(duì)收集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分辨和檢驗(yàn)，去除了由于數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生的波動(dòng)，確保最后納入能效分析的是真正有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

那么，要如何挖掘這些數(shù)據(jù)的價(jià)值呢？在以往，客戶在交付階段會(huì)收到一個(gè)可生成多種報(bào)表的專家系統(tǒng)。但是，要深入挖掘報(bào)表背后的信息則需要一定的專業(yè)技能和資源，而這往往會(huì)限制客戶利用專家系統(tǒng)創(chuàng)造最大價(jià)值的能力。

西門子能效分析服務(wù)中的托管服務(wù)模式能很好地解決這個(gè)痛點(diǎn)。依托于MindSphere這一開放平臺(tái)，分布于各處的服務(wù)西門子或其它合作伙伴的既了解制造業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和行業(yè)知識(shí)、又熟悉能源領(lǐng)域的專家，都可以作為一個(gè)強(qiáng)大的“智囊團(tuán)”聚集起來(lái)，在經(jīng)客戶授權(quán)的前提下訪問(wèn)其能耗數(shù)據(jù)（也可隱去客戶身份信息），把脈問(wèn)診，并提供參考意見。

在2016年到2017年間，SEWC每個(gè)月或每個(gè)季度都會(huì)收到一份詳盡的能效分析報(bào)告，其中不僅包含了相關(guān)設(shè)備、流程等能源使用情況的圖表，還對(duì)能耗走向等趨勢(shì)進(jìn)行了分析，并給出了進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力的建議。

李永利對(duì)這種全新的模式給予了充分肯定：“能效分析團(tuán)隊(duì)提供的分析報(bào)告讓工廠管理層能夠快速了解公司能源的流向、節(jié)能空間等各方面信息，方便我們從宏觀角度制定更有針對(duì)性的節(jié)能措施。而在戰(zhàn)略層面，這種依托云平臺(tái)及*數(shù)字技術(shù)的新模式將幫助我們進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精益管理和精益生產(chǎn)的目標(biāo)。”

目前，SEWC已作為能效分析的先行者，在節(jié)能方面穩(wěn)步前進(jìn)。例如，通過(guò)分析節(jié)假日工廠*停工時(shí)的異常電耗，SEWC發(fā)現(xiàn)了一些在非生產(chǎn)時(shí)段的能源損失。而通過(guò)對(duì)制冷和制熱設(shè)備打開情況的檢測(cè)，SEWC可以有效避免兩種設(shè)備同時(shí)打開而產(chǎn)生的能耗。

此外，能效分析結(jié)果表明，照明與插座的能耗在全廠耗能項(xiàng)目中排第三位。為此，SEWC推行了將員工績(jī)效與工廠能效相聯(lián)系等一系列措施，希望通過(guò)提高全體員工的節(jié)能意識(shí)來(lái)改善照明與插座的耗能狀況。這些舉措得到了員工的積極響應(yīng)?，F(xiàn)在，無(wú)論是休息日、下班后還是短暫的午休時(shí)間，員工都會(huì)自覺(jué)關(guān)閉所有非必須的耗電設(shè)施。2016年，雖然SEWC員工數(shù)量增加且運(yùn)營(yíng)面積擴(kuò)大，來(lái)自照明和插座的總耗電量反而下降了5%。

“能效分析在SEWC的成功應(yīng)用為我們?cè)谥袊?guó)持續(xù)推行這種新型服務(wù)模式開了一個(gè)好頭。”西門子（中國(guó)）有限公司數(shù)字化工廠集團(tuán)工廠數(shù)字化服務(wù)總監(jiān)李漓表示，“在工廠中，每發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)節(jié)能空間都可以帶來(lái)巨大的收益。利用能效分析，我們幫助企業(yè)將能源利用和資源分配做‘精’，而這將最終帶來(lái)長(zhǎng)久的‘益’。”