能源管理
施耐德攜手宏于電機加速能源管理數位轉型
施耐德電機(Schneider)與宏于電機合作,由宏于電機成功研發符合歐盟國際規範的智慧配電盤,並結合EcoStruxure Power平台,提供客戶即時監控、遠端調校等功能,更藉由配合施耐德電機 EcoStruxure Power與保護電驛等能源解決方案,確保供電穩定以及人員和設備的安全,加速台灣產業客戶能源管理數位轉型的腳步,與國際同步,提升企業客戶國際競爭力。
施耐德電機樓宇事業處配電盤業務經理顏長慶表示,施耐德電機旗下產品均符合最嚴謹的國際規範標準,相對提供廠商嚴謹保障。當台商進行全球布局或跟隨政府的新南向政策前進東南亞市場,設廠時往往須因應各地的不同法規做調整;若能在設廠初期即採用符合IEC國際標準的設備,將可避免需要因應在地法規而多次申請檢驗,並且立即投入使用,減少在檢驗及管理上所耗費的人力成本。此外,該公司EcoStruxure物聯網平台透過邊緣控制以及遠端監測等功能,能協助客戶提升廠房用電安全以及能源使用效率,提高企業設廠效率及國際競爭力。
目前台灣在高壓配電盤箱體設計及製造規範上多數仍遵循CNS-3990標準,然而,國際上多已採行與台灣CNS 15156-200同等級的IEC 62271-200為準則,自高壓配電盤規範新標準CNS 15156-200從民國100年公告以來,經濟部標檢局已與諸多單位、廠商會同討論舊標準(CNS 3990及CNS 3991)廢止之可行性,一般認為新標準對於防止電灼傷及提升用電安全比舊標準有顯著提升,也認為廢除舊標準引用新標準是必須發展方向。CNS 15156-200在操作人員安全和電力運轉連續性的規範上做了強化,讓遵循此標準的產品及系統可靠度大幅提升,能夠更加確保人員在用電、維護與檢修上的安全性,防範工安事件發生。
不僅如此,CNS 15156-200配電盤標準也有助於拓展國際市場。宏于電機配電盤事業處副總經理詹佳榮表示,宏于電機設計開發的智慧配電盤與施耐德電機合作,全面採行CNS 15156-200配電盤標準,此一標準符合國際作業規範要求,除了優化廠房設備用電安全,更可提升海外設廠效率,有助於強化企業全球接單的能力。
施耐德電機提供EcoStruxure Power能源管理物聯網解決方案,與宏于電機開發的智慧配電盤結合,提供客戶遠端監控、優化效率、節省成本、提供數據情報分析以及即時風險回報,並搭配符合IEC國際標準之關鍵元件斷路器為客戶量身打造全面的解決方案。此解決方案亦已廣泛運用於醫療、機場、公共與基礎設施等領域,為客戶帶來穩定安全的用電環境。
施耐德電機顏長慶經理表示,希望公共工程能作為領頭羊,推動台灣整體環境的能源標準及設備更新,讓台灣擁有與國際同步的能源管理品質。施耐德電機期許做為產業與政府的最強後盾,提供最高規格的產品以及全方位解決方案以保障企業資產、穩定資產用電安全,改善生產現況、協助廠商加速數位轉型,提升國際競爭力。
落實製造業數位轉型 業主抓緊兩個I
也因為要做的工作實在太多,對於以中小企業型態為主,資源相對有限的台灣製造業而言,要畢其功於一役,可說是不可能的任務。因此,大多數台灣製造業者都必須針對自身的營運需求,排出數位轉型計畫的導入優先順序,然後才能一步步落實,達成數位轉型目標。這也意味著企業主事者有責任為自己的公司排出最佳化的「轉型課表」,因為只有管理高層才有綜觀全局的資源跟能力,而且國際大廠推出的解決方案「套餐」,未必真的符合自家公司的需求。
換言之,企業主必須先盤點現有產線的狀況,找出瓶頸所在,然後評估相關改善的投資成本與回收時間。通常,產線最大的瓶頸所在,也就是最需要優先改善的項目,但考量到相關投資的費用、人力投入成本與回收時間,該項目就未必是當下最需要優先執行的項目。反之,有些回收很快的改善項目,未必能解決當下產線所遭遇的問題,例如能源管理與節能相關的改善,通常無助於解決生產瓶頸的問題,但卻能在成本撙節上帶來很明顯的效果。
緊抓KPI與ROI
由關鍵績效指標(KPI)與投資報酬率(ROI)這兩個I所組成的矩陣,是企業主在制定數位轉型課表時,非常有效的輔助思考工具。KPI與產線本身的改良有直接關係,通常是指個別改善項目所能帶來的量化效益,例如整體設備效率(OEE)的提升、生產效率的提升或設備維護成本的降低;ROI則是個別改善項目所需投入成本的回收時間,一般來說是以年為單位來衡量,回收時間越短越好。
圖1是由KPI與ROI所組成的座標系,第一象限是改善的量化效益高,投資回收期短,最適合優先進行的項目,第二象限則是改善量化效益高,但投資金額巨大,或是回收時間長的改善項目。第三象限則是產線改善效益不明顯,投資回收期也長的項目,通常企業主會避免在數位轉型的初始階段就進行這類型的改善計畫,第四象限則是產線改善效益不明顯,但可以很快回收的改善項目。
圖1 KPI與ROI座標系
對企業主來說,落在第一象限跟第四象限的數位轉型工作項目,通常是比較容易排在高優先事項的投資,因為其所帶來的經濟效益巨大,風險也低。第二象限則屬於「攻堅型」的數位轉型項目,這類項目雖然能帶來不錯的改善效益,但因為投資的回收期長,通常也意味著更大的營運風險。
之所以用相對籠統的方式概述,主要是因為對個別企業而言,即便是類似的改善項目,KPI跟ROI也可能有很大的落差。舉例來說,能源管理方案投資的ROI好壞,就跟個別企業的能源使用狀況有密切關係。
對耗電量大、電力需求波動卻相對小的連續製程產業,例如鋼鐵、石化來說,投資能源管理方案最大的好處大概只有找出不必要的能源浪費,省下一些費用;但對於耗電量中等,電力需求波動幅度卻很大的一般組裝製造業來說,導入能源管理不只是省電費,還有可能衍生出虛擬電廠這類新業務,把節能變成可以創造現金流的生意。如果是耗電量本來就不大的小工廠,在節能方面進行投資,ROI就會變得不那麼吸引人。
工業物聯網/資料可視化必須優先推動
雖然數位轉型的專案項目能帶來多大效果,絕大多數都得看個別廠商的情況而定,但由於數位轉型的終極目標之一,是實現由資料驅動的數位決策,因此跟取得資料、分析資料有關的基礎建設,可說是製造業追求數位轉型的過程中,無法迴避的基礎建設。
據工業電腦大廠研華針對其客戶群所進行的效益分析,很多製造業只要完成工業物聯網建置,並加上資料可視化工具,就能讓OEE提高20%。而且,沒有工業物聯網提供的資料,加上可視化工具對資料進行初步爬梳,數位轉型根本無從推動。因此,這兩項相輔相成的投資,實為製造業展開數位轉型的原點。
事實上,許多大廠正在帶頭推動的「關燈工廠」、「AI輔助決策系統」等專案項目,對中小企業來說都還太過遙遠。如果中小企業沒有先釐清自身的真正需求,把底層需要的基礎建設做好,貿然導入無人工廠或AI系統,恐怕會是一場災難。
無人工廠是工業自動化的極致,但自動化跟製造業數位轉型不宜直接畫上等號。而且,現有的自動化技術還是比較適合少樣多量、大規模生產的運作型態,對多數講求靈活接單、彈性生產的中小型製造業者來說並不適合。即便是研華、凌華、新漢等營收已有相當規模,又是智慧製造解決方案重要供應商,對工業4.0、數位轉型理解較深的業者,其產線也沒打算朝無人工廠邁進。相反的,這些工業電腦業者的計畫,是藉由導入各種智慧化技術,讓員工的人均產值得以向上翻升。
至於AI輔助決策系統,則是數位轉型成功的結果,而不是數位轉型成功的原因。撇開強化學習(Reinforcement Learning)、生成對抗網路(GAN)等還在發展中的機器學習(ML)模式不談,目前比較成熟的機器學習技術,仍是監督式學習(Supervised Learning)。這種機器學習模式需使用大量經過標籤的資料集進行訓練,方可得出相對準確的推論模型。如果沒有資料,空有機器學習所需的軟硬體,也無用武之地。
正如同台灣清大清華講座教授簡禎富在其《工業3.5--台灣企業邁向智慧製造與數位決策的戰略》一書中所提及,未來的製造業面貌,是在自動化的基礎上,結合人工智慧、大數據、雲端、物聯網等快速應用的科技,精進至彈性決策、聰明生產的智慧製造……台灣當務之急,特別是中小企業,應該發展「工業3.5」,作為目前的「工業3.0」和未來的「工業4.0」之間的混合策略。工業3.5的概念,就像人和智慧機器合作,配合數位決策大腦的鋼鐵人。
完全用機器或AI取代人的投資項目,對大多數台灣的中小企業來說,其實是落在ROI與KPI座標系第三象限的項目,除了需要大量投資之外,現階段所能取得的效益其實也有限。混和了人與智慧機器的工業3.5,才能讓中小型製造業穩健地朝數位轉型的目標邁進。
當心路徑依存陷阱
中小企業主事者在為自家公司制定數位轉型計畫時,除了要隨時緊抓KPI與ROI之外,還必須為日後的發展路徑做好準備,以免在不同階段完成的轉型項目,最後在進行整合時,出現難以相容甚至彼此衝突的棘手狀況。簡言之,計畫制定者就像下一盤大棋的棋手,必須具備設想三到五手後棋盤上的局勢,並預先做好對應的安排。
要培養這個能力,首先必須要具備路徑依存的概念。事實上,就像下棋一樣,決策者每做出一個決定,同時也會限制未來能選擇的發展路徑,這就是所謂的路徑依存。
用比較容易理解的情況來解釋,當某家製造業者選擇某種網路技術來搭建廠區的工業物聯網時,日後新增的節點設備就必須要支援同一種網路技術,不然新舊設備可能會出現難以相容的問題,除非是刻意要打造多個網路,並且讓不同網路保持獨立運作狀態。
同樣的,當業者選定了某一個雲端平台後,就會被該平台的應用生態系綁死,除非不同平台之間有規劃完善的轉換機制,否則要把原本建立在某一平台上的應用搬遷到另一個平台上,會是一個大工程。
雖然目前各家解決方案供應商都高舉開放大旗,但開放跟封閉是相對的觀念。過去工業設備跟相關軟體解決方案產業是極度封閉的,許多大廠牌都有自己的資料傳輸、控制命令協定,只能跟自家的其他產品互通。現在的情況則稍有轉變,從單一品牌通包變成各品牌彼此結盟,共建生態圈。
跟完全只能用單一品牌業者的情況相比,現在的情況當然是比過去開放,但這所謂的開放,其實也只存在於同一陣營或產業聯盟間,跨陣營的互通還是會很容易出現問題。
展望未來,工業領域的設備跟軟體供應商,除了少數特殊情況,將越來越難用自有標準綁客戶,因為整個產業的趨勢是越來越開放。對製造業者來說,此一趨勢固然是有利的,但製造業者還是需要對技術的路徑依存問題提高警覺,畢竟新舊設備不相容,在強調萬物互聯的物聯網時代,會造成更嚴重的問題。
當然,只要市場存在跨廠牌/跨陣營設備整合的需求,自然就會有對應的供給出現,這也是實務上很少有製造業者會整條生產線採用同一品牌設備的原因。協定轉譯、機台改造等軟硬體解決方案,都已經行之有年,也是用戶得以避免被供應商綁死的巧門鎖在。
另一方面,雲端運算是製造業數位轉型中新出現的元素,很多製造業者對此並不熟悉,因此在選擇服務供應商時,常會忽略了服務供應商轉換的隱形成本。雲端平台其實也是一個個生態系彼此競爭的市場,有些服務供應商為了挖對手的牆角,會提供對應的轉換工具,降低用戶平台轉換的成本。但不同的雲平台終究有不同的生態系統,有些應用或工具就專屬於某一平台。
當用戶還停留在資料可視化階段的時候,不同平台之間還看不太出差異,但如果用戶要發展更進階的資料分析工具,或是尋找現成可用的第三方應用時,就會有很明顯的感受。這也是為何Google的雲端服務幾乎橫掃個人用戶市場,但在工業雲上的能見度跟市占率,會遠不如微軟(Microsoft)、亞馬遜(Amazon)等其他雲端服務供應商的原因。
企業運作不能脫離基層 現場人員意見不可少
雖然數位轉型必須要由上而下推動,且主事者的意志跟計畫品質良窳攸關整間公司數位轉型的成敗,但有意推動數位轉型的企業管理高層,除了要時時刻刻從KPI與ROI兩個面向來思考問題,並小心避開路徑依存陷阱之外,也必須懂得聆聽第一線人員的聲音,方能避免錯誤的決策。
第一線人員不僅是設備的直接使用者,同時也是最熟悉製造流程中諸多細節的人。如果製造業的數位轉型計畫完全是由管理層由上而下推動,基層人員的想法或建言沒有納入,會很容易出現盲點。由下而上跟由上而下兩條路線同等重要。由上而下的推動,重點在讓全體員工了解企業數位轉型的大方向要怎麼走;由下而上的推動,則是要為了抓緊細節,避免企業的數位轉型計畫不接地氣。
也因為第一線人員的參與,對企業數位轉型的成敗十分關鍵,如何讓公司從上到下都了解數位轉型的真實面貌,進而為組織轉型做出貢獻,是非常重要的。
資料透明化是實現數位轉型必要的基礎建設,但資料透明不是人人都喜歡的事情。資料透明意味著企業的管理階層可以清楚掌握製造現場的狀況,甚至做到即時管理,這對基層員工來說是有壓力的。舉個最簡單的例子,沒有人希望自己上班時的一舉一動都被老闆盯著看。
另一方面,做產線主管的人,在資料透明化之後,自己的管理思維也得跟著改變。看到蜂擁而來的即時資料,其實管理者也不輕鬆。因為有資料,當中階主管的人會比過去更容易落入微觀管理(Micro Management)的陷阱。製造業固然是非常講求工作紀律的產業,但如果主管不分大小事都要介入,結果肯定是吃力不討好。
總結來說,企業要進行工業4.0或數位轉型,不只是導入工業物聯網或是把資料傳到雲端去做大數據分析就好。技術面的問題容易解決,組織文化跟管理風格的問題比較難解。因此,如果企業內部已經有資料驅動的文化跟機制,只是資料的取得還沒有那麼自動化,推動工業4.0會比較單純。但如果企業本身還沒有建立起重視文件記錄跟用資料做決策的文化與運作機制,導入工業4.0就會牽涉到組織文化的變動,這才是真正的挑戰所在。
施耐德推動半導體能源管理/自動化數位轉型
5G、AI、物聯網為台灣半導體產業創造了成長契機,也同時面臨大量晶片需求以及異質整合、先進製程等創新製造技術所帶來的電力管理壓力;因此有效且穩定的廠區能源管理方案成為半導體業者穩健發展的最關鍵因素。施耐德電機(Schneider Electric)累積豐富經驗,洞察半導體產業需求,將在9月18日~20日的SEMICON Taiwan國際半導體展4F高科技廠房專區攤位L0500展出,擴大展示開放式物聯網平台EcoStruxure解決方案,針對廠房節能安控、設備管理等展出EcoStruxure Power、IT、Machine與Asset資產生命週期管理等解決方案,從IIoT設備聯網分析到擴增實境等數位科技應用,打造整廠能源到產線監控的全方位解決方案,透過全球的最佳典範(Best Practice) 幫助半導體廠房提升電力穩定性、可靠度與使用效率,降低電力耗費及人員作業管理成本。
施耐德電機半導體業業務副總經理劉慧瑾博士表示,施耐德電機成立超過180年,也歷經四次工業革命,一路伴隨與見證製造業不斷的成長與精進;隨著工業4.0時代來臨,施耐德電機藉由與世界各行業領導者的成功合作經驗,提供智慧且開放的產品及解決方案,以因應半導體業在能源管理上的各項需求。我們希望,透過SEMICON Taiwan展示EcoStruxure工業物聯網的平台應用,能夠與台灣半導體業者在能源管理上共同轉型升級,並成為半導體業者最堅實的後盾。
18日上午10:40,施耐德電機國內外專家亦將在TechXPOT創新技術發表會發表專題演講,介紹工業物聯網時代半導體產業的創新電力管理解決方案,歡迎有興趣的業者報名參加,了解施耐德電機Schneider Electric在半導體產業能源管理的深度觀點與解決方案。