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加速导入感测方案握数据
节能攸关产业竞争力
[作者 陳念舜]   2023年04月25日 星期二 浏览人次: [3367]

面对2050年净零碳排目标逼近,台湾以出囗导向为主的经济型态,除了对外有欧盟将自今年10月试行课徵的碳边境税;对内还有政府要求上市公司须提出永续报告书、即将出炉的碳费机制等,加上今年四月已先涨一波的工业电价,都让台湾制造业无论规模大小,势必加速导入感测解决方案,以掌握节能关键数据。


当欧盟即将在2026年正式上路的碳边境调整机制(Carbon Border Adjustment Mechanism;CBAM)步步进逼,将在今(2023)年十月起试行。台湾则除了国发会已在2022年陆续提出2050净零排放路径蓝图与12项关键战略行动计画,包含金管会分阶段推动实收资本额20亿元以下的上市柜公司,须从2025年起编制永续报告书,直到2027年完成全体上市柜公司温室气体盘查,以营造永续发展(ESG)生态体系,落实「以大带小」策略。


且依台湾综合研究院2021年统计调查,汽机车、机械与电机等零组件为碳关税贸易脆弱度前三高产业,相关金属加工及制品、热处理更属高碳税冲击产业。工研院智慧感测与系统中心组长苏中源指出,基於现今绿色智慧制造国际趋势,供应链碳排占跨国企业碳排73%,78%跨国企业考虑在2025年前淘汰无法配合减碳供应商。如Apple、Meta、Nike等国际大厂已纷纷要求供应链,须先达成2030年减碳里程碑,而迫使全球制造业与供应链加速转型。


包括西门子即引进数位分身(Digital twins),进行碳足迹估测、减碳制造、绿色能源维运等;DMG MORI推出绿色工具机,既实现自身碳中和原料与低排放之外,也提供客户所需高能效加工技术的新能源设备加工方案;ABB则利用Ability Smart Sensor,降低自家马达停机时间70%、延长使用寿命30%,并节省能耗高达10%。台湾经济因为以出囗导向为主,净零碳排不只是刻不容缓的环保议题,更攸关产业的国际竞争力。


另根据台湾今年公告施行的《气候变迁因应法》,也授权环保署可自2024年开始,率先针对电力及制造业排碳大户徵收碳费。以及在前述净零碳排政策生效之前,受到俄乌战火推升能源价格,台电自去年下半年开始调涨工业用电大户电费15%、今年四月再涨14%,并针对科技业所使用的高压及特高压电价调涨至17%,都让半导体晶圆代工及封测、面板、印刷电路板(PCB)等用电大户绷紧神经。


虽然目前台湾科技业用电大户为了符合上市柜公司ESG规范,早已不断透过内部制程设备升级、改善厂区照明、空调,甚至采购、布建再生能源等措施,深化落实节能减碳策略。但就连台积电财务长黄仁昭,也不得不在最新举行的法说会中坦言,预估今年四月起高电价对台积电影响将延续至下半年,各别削弱今年Q2及全年毛利率约0.6%、0.5%。



图1 : 在前述净零碳排政策生效之前,台电从去年下半年至今陆续调涨工业用电大户电费,让台湾大小制造业,都势必加速导入感测方案,以掌握节能关键数据。(source:台电)
图1 : 在前述净零碳排政策生效之前,台电从去年下半年至今陆续调涨工业用电大户电费,让台湾大小制造业,都势必加速导入感测方案,以掌握节能关键数据。(source:台电)

工研院助感测监控与优化 踏出节能低碳制程第一步

此时看似危机,也可??迎来新一波能源管理商机。如依苏中源分析现今所称「绿色制造(Green Manufacturing)」,系以传统制造技术为基础,并综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。分别透过绿色设计、运维、生产、回收利用与物流等五大范畴技术,使产品在全生命周期中对环境负面影响最小,包括能源消耗与排放最低、资源利用率最高等,使企业在经济和社会环境效益间能相互优化协调。


目前在制造业能源消费市场中,又以工业部门占比56%居冠,约有超过9成用电分布於设备、制程、厂务,而成为主要节能指标。苏中源也为此,提出制造业优化能源使用率的关键,便在於针对高效节能设备、创新低碳制程及厂务减废减排等,导入智慧感测技术及系统整合应用,协助於其产线设备导入碳盘查解决方案,分析排碳热点。


在设备面让使用者透过复合感测模组,监测金属切削加工历程与能耗关联资讯模型即时比对,充份掌握使用设备及厂务状态可视化,并以数位化辅助碳足迹追踪。透过低碳自适性控制技术,以叁数最隹化模型模拟与执行、修正金属切削制程叁数决策;即时精准估测碳排数据,从而成为後续兼具品质与减碳多目标控制的查验标准,实现低碳制造转型的第一步。


同时针对台湾塑胶射出成型产业多品牌、新旧机台的特性,亟需数位工具减碳转型,降低全球碳关税上路冲击,发展通用型低碳制造方案。业者只要安装於机侧,即可结合设备与模内多元感测回??资讯进行最隹化决策,在调机、量产及品检过程中,以改善节能制程叁数来降低运转能耗。


避免过去开发新品时,老师傅为了确保射出成型成功,常会采用较高锁模力保压,如今则可将感测技术导入模内,即时感测反??压力与设计结合,以便於试模调机时,得到压力、温度等最隹制程叁数以节能减碳。


且在利用再生料制程量产时,运用多元制程感测器进行再生料品质变异分析与监测,稳定生产品质;再经过整合即时感测与人工智慧(AI)技术,执行成型品质线上虚拟全检、主动调控叁数,避免产出大量废品。


因应终端应用的高阶产品不断推陈出新,现今制造业为了达到硬化、颗粒、析出等材料特性,要求经过??火、退火、回火等多道热处理制程,约占产线流程能耗超过60%。业者虽以热电偶单点量测及人眼判断色温观察加热状况,却无法获得工件不同位置,表面与核心温度的全域温场分布图。为了确保工件达材料特性目标值,业者只能调高设备加热功率,以超过实际需求温度操作,造成能源浪费超过10%。


由工研院推出的「热处理设备功率最隹化节能解决方案」中,则包含「3D热像形貌温区校准感测模组」,系针对热处理重点温度区段,以3D形貌结合恒温自校元件,开发3D温区自我校正补偿技术,克服单点与立体形貌距离,造成的温度感测误差瓶颈;并建立精准3D形貌温场分布,空间温域量测误差≤5度、热制程温度±25度。


进而利用全域温场分布资讯,结合热处理环境条件,包含:加热系数、有效厚度、装设修正系数、转化效率、热损失率、环境性能曲线;以及制程叁数,包含:加热通量、输送速度、气氛、加热时间等大数据,建立多维度热场最隹化模型,用来推估工件内部核心温度,即时调节热处理设备功率最隹化,减少能耗10%。



图2 : 针对台湾塑胶射出成型产业多品牌、新旧机台的特性,工研院协助发展通用型低碳制造方案,在调机、量产及品检过程中,透过改善节能制程叁数来降低运转能耗。(摄影:陈念舜)
图2 : 针对台湾塑胶射出成型产业多品牌、新旧机台的特性,工研院协助发展通用型低碳制造方案,在调机、量产及品检过程中,透过改善节能制程叁数来降低运转能耗。(摄影:陈念舜)

多元能源管理方案林立 聚焦厂务及设备节能

此外,台湾两大老牌机电大厂东元、大同集团,也在日前落幕的智慧、净零城市两大展区内,针对现今节能减碳的刚性需求,发表一系列最新解决方案。其中东元集团强调可协助不同产业类别的企业,依客制化需求提供商办大楼建筑物与制造业生产、工作等工厂场域最隹的智慧节能、能源监控等解决方案。包含运用AI整合软硬体,提供主动式管理的「智慧空调节能控制系统」、高效省能的「冷却水塔直驱系统解决方案」,同时达到「节电」与「舒适」的双重目标。


进而搭配快速建立完整永续能力的「ESG-Ready平台」,以数据分析、温室气体盘查系统等,来满足企业排碳预测,优化减排管理流程,符合ISO 14064的审查需求。目前这套最新一代研发的节能解决方案,已经导入东元自家工厂使用,节能效果显着。


大同公司则整合集团在电力设备、系统整合、再生能源产业的服务与经验,首度以创能、节能、储能、用能四大面向秀出「一站式永续净零能源解决方案」,提供净零方案谘询、能源应用规划、节能设备替换、政府节能绩效保证计画补助谘询等企业净零转型最隹解方。


针对变压器、马达、空调为工厂、商办大楼、学校、医院等场域必备的高耗能设备,大同高效节能非晶质变压器於待机时可减少约75%耗能,适用於非24小时运转的工厂、太阳能电厂及储能厂等,排碳量也较传统变压器低30%~40%;大同高效IE4马达搭配变频器,节电效益可达20%~40%;大同一级能效商用空调节能效率则可提升32.7%。


能耗与碳排数据可视化,为净零减排第一步。透过大同智慧电表计量,结合能源管理系统与ESG零碳管理系统,整合多个场域甚至跨国场域达到远端管理,即时掌握碳排、能耗、发电、储能、温室气体等状况,有利找出耗能、碳排怪兽,拟定净零策略。该ESG零碳管理系统荣获ASOCIO亚太资通讯科技应用奖之ESG永续奖。



图3 : 东元的智慧空调节能控制系统运用AI智慧软硬体的整合,进化到主动式管理的最隹化节能管理模式。(source:东元)
图3 : 东元的智慧空调节能控制系统运用AI智慧软硬体的整合,进化到主动式管理的最隹化节能管理模式。(source:东元)

泓格挟物联网优势 深掘数据迈向永续

出身工研院技术背景的泓格科技公司,最早则从物联网(IoT)领域起家,逐步迈向工业4.0目标,并在最近2~3年内持续投入智慧工厂及制造发展,专注在深掘数据,以迎合现今许多上市公司,如IC设计厂商虽非用电排碳大户,仍须提出ESG永续报告书需求,而不必再教育、催促业者重视能源效率。



图4 : 目前泓格主要提供包括电表和集中器等工业级通讯装置、系统,分别应用於智慧制造、智慧交通、智慧工厂、自然资源管理、能源管理等多机工控领域。(摄影:陈念舜)
图4 : 目前泓格主要提供包括电表和集中器等工业级通讯装置、系统,分别应用於智慧制造、智慧交通、智慧工厂、自然资源管理、能源管理等多机工控领域。(摄影:陈念舜)

泓格科技??总经理郑树发表示,尤其针对传统中小型制造业毕竟不比钢铁、水泥、电力等排碳大户,前者多半只懂得按时缴电费。反观节能减碳的首要第一步就是「碳盘查」策略,必须先了解电力用於何处?接下来才知道该如何依序节能,更换设备、改善制程或人员管理等。


泓格因为推出数位电表等相关系列产品已长达10年以上,既实现最基础的能源可视化,并聚焦空调、灯光及生产设备的空压机,得以协助提高客户能源效率,符合ISO 14064系列规范。目前主要提供所需工业级通讯、可程式自动化控制器(uPAC/PAC)、PC介面卡、远程I/O模组等产品,再整合电表和集中器等系统,分别应用於智慧制造、智慧交通、智慧工厂、自然资源管理、能源管理等多机工控领域,同时提供客户ODM/OEM客制化服务。


郑树发再三强调,该公司并非采取单一系统、平台应对所有案场,而是针对不同企业及市场在各阶段需求,量身配置相对应的设备和规划整体系统,优势在於具备最为广泛应用和开放的通讯协定,让传输资讯更为快速、可靠,藉以提供企业深度客制化的能源管理解决方案。方便终端使用者可从云端战情室调度或网页监控能效,一旦用电量超过契约时卸载、示警。且唯有取得能源相关数据并加以深掘,未来才有可能进一步发展AI,知道该如何改善制程或预诊设备,及早更新维运;进而提供客户、合作夥伴创新加值功能及应用,让能源使用更有效率且安全,妥适照顾员工。



图5 : 泓格科技??总经理郑树发强调,该公司系针对不同企业及市场在各阶段需求,量身配置相对应的设备和规划整体系统,以提供企业深度客制化的能源管理解决方案。(摄影:陈念舜)
图5 : 泓格科技??总经理郑树发强调,该公司系针对不同企业及市场在各阶段需求,量身配置相对应的设备和规划整体系统,以提供企业深度客制化的能源管理解决方案。(摄影:陈念舜)

这两年来受惠於工厂自动化、ESG需求转强,泓格还推出数位建筑及智慧工厂两大解决方案,更扩大推动IoT智慧照明应用,促使其工控系统通过PC、PAC、TouchPAD等主流控制器及闸道器,能更便捷存取、控制支援DALI数位化通讯协议的设备调光,以实现灯具的智能化开关、调光、色温调节等功能,减少浪费电力能源,尤其适用於办公室、会议厅、教室和家庭等小范围静态型照明控制。


值得一提的是,过去泓格因长期以来保持较高水位的存货策略,因掌握零组件情况优於国内外品牌大厂,I/O相容产品线多且交期快速、品质可靠;公司也勇於创新,研发人员占比超过3成,持续推出新产品。因此在这波产业缺料、交期不稳定的市况下突显公司价值,除了既有客户加大下单量,也收获许多新客户转单,营收、获利同步创高。


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