根據(jù)經(jīng)濟部能源局統(tǒng)計資料，工業(yè)部門的能源消耗量占整體消耗量的50%，可說是最主要的能源消耗單位，也是最具節(jié)能潛力的產(chǎn)業(yè)，廠區(qū)耗電設(shè)備種類繁多，其中以空調(diào)系統(tǒng)所占比重最高，約為整體耗電量50%~60%，因此，工廠節(jié)能應(yīng)從用電量最大的設(shè)備、也就是空調(diào)系統(tǒng)開始，成效才會最顯著。

嵌入式電腦 強化精準度與整合力

圖1 : 廠務(wù)系統(tǒng)會是智慧化系統(tǒng)效益浮現(xiàn)最快之處，在智慧建築與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下，工廠的節(jié)能、環(huán)境監(jiān)測都可有立即且顯著的提升。

一般來說，廠區(qū)空調(diào)系統(tǒng)大多根據(jù)最高使用量來設(shè)計，也就是夏天外氣溫度最高、廠內(nèi)工作人員最多、生產(chǎn)線產(chǎn)能最大的時候，但根據(jù)過往資料顯示，一年365天裡，很少有機會遇到這種最高標準的情況，甚至根本不會發(fā)生。

換句話說，大多數(shù)冰水主機都是在低負載的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，這種運轉(zhuǎn)模式不只會降低機器壽命，更會造成無謂的電力浪費；再加上每部主機的性能不一，運轉(zhuǎn)時間愈久，性能差異愈大，電能浪費也就更多，尤其電子廠這種大型空調(diào)用戶，其空調(diào)負荷冷凍噸大都破萬，主機數(shù)量多、容量又大，無謂的電力消耗也就更多。如果能做好節(jié)能控制，讓冰水主機維持最佳運轉(zhuǎn)效率，自然也就減少電力支出成本。

傳統(tǒng)工廠透過PLC進行空調(diào)控制，整合感測器及變頻器進行控制。通常會使用的感測器共有外氣溫度、外氣含值、流量等三項，感測器將感測數(shù)值上傳至PLC進行運算，再驅(qū)動變頻器運作，由變頻器控制馬達運轉(zhuǎn)效率。由於PLC只單純具備控制功能，必須整合人機介面，才能提供管理者瀏覽各項資訊。

圖2 : 在智慧建築與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下，工廠的節(jié)能、環(huán)境監(jiān)測都可有立即且顯著的提升。( source: Lanner Group)

為了提升空調(diào)控制系統(tǒng)的擴充與整合能力，現(xiàn)在廠商多將PLC與HMI整合，不僅節(jié)省系統(tǒng)空間，也降低建置成本。另外，就系統(tǒng)整合面來看，早期控制器、變頻器、及馬達三者間走硬線整合的模式，透過實體拉線讓三者可以互相傳遞資料，如今隨著網(wǎng)路技術(shù)成熟，三者倘若改走通訊整合模式，就能省去拉線作業(yè)，惟前提條件是必須支援開放式通訊協(xié)定，使之具備支援乙太網(wǎng)路通訊協(xié)定，可以有效簡化系統(tǒng)整合作業(yè)，相較於傳統(tǒng)PLC具備更高的擴充彈性。

目前空調(diào)控制器的種類有很多，在樓宇自動化領(lǐng)域裡，最常見的就是DDC(Digital Logic Controller；數(shù)位邏輯控制器)，不過DDC的控制精準度與整合能力不比嵌入式電腦或PLC。

圖3 : 工業(yè)部門的能源消耗量占整體消耗量的50%，可說是最主要的能源消耗單位，也是最具節(jié)能潛力的產(chǎn)業(yè)。(source: Nestle Waters)

先就控制精準度來看，樓宇空調(diào)系統(tǒng)當機並不會產(chǎn)生太嚴重的影響，最多只是造成大樓內(nèi)工作者的抱怨及不舒服感受，但工廠空調(diào)系統(tǒng)當機就會影響生產(chǎn)進度，損失可能以新臺幣百萬元或千萬元為單位，所以工廠對於控制器的穩(wěn)定性及精準度要求相當高，這是工廠採用PLC控制空調(diào)系統(tǒng)的第一個原因。

至於第二個原因則是考量到控制器的整合能力，工廠的驅(qū)動設(shè)備與控制系統(tǒng)未必是同一個廠牌，這意味著其所採用的通訊協(xié)定也都不同，而DDC通常都走封閉式通訊協(xié)定，若要整合不同廠牌的驅(qū)動設(shè)備其實並不容易，但嵌入式電腦整合能力較高，即便與驅(qū)動設(shè)備使用不同協(xié)定，也可以透過序列通訊技術(shù)整合，達到空調(diào)節(jié)能控制目的。

應(yīng)用ESCO服務(wù)模式 降低企業(yè)導入成本

一般來說，工廠在導入空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)後，可享有三點效益。首先是降低用電量，平均而言，冰水系統(tǒng)用電量可以節(jié)省9.5%~28%，這得視各工廠情況而定，有些工廠原本就已經(jīng)有節(jié)能措施，例如：定期保養(yǎng)冰水系統(tǒng)、加裝變頻器等，使用節(jié)能控制系統(tǒng)的效益就會比較不明顯。其次是節(jié)省電費支出，用電度數(shù)下滑，最直接的影響就是節(jié)省電費支出，當然這個數(shù)字也是因工廠而異，並沒有絕對標準。最後是調(diào)整契約容量，以往企業(yè)總認為超約罰款是件不好的事情，所以跟臺電簽訂契約容量時，通常設(shè)定在最高用量，但真正做法應(yīng)該是設(shè)定在年度用電平均值。

雖然，節(jié)能對企業(yè)、對社會都有幫助，但昂貴建置成本常會令企業(yè)裡足不前，尤其經(jīng)歷金融風暴衝擊後，企業(yè)對於投資的態(tài)度轉(zhuǎn)趨於保守，連帶讓系統(tǒng)整合商在推動節(jié)能控制系統(tǒng)上變得較為辛苦。

對於廠房節(jié)能，廠商建議可採用ESCO營運模式，由系統(tǒng)整合商提供硬體設(shè)備，企業(yè)不必負擔建置成本，待節(jié)能控制系統(tǒng)發(fā)揮效益後再來付款。

產(chǎn)品效能愈高 成本回收速度愈快

ESCO的具體做法是系統(tǒng)整合廠商必須每月驗證節(jié)能效益，首先比較空調(diào)系統(tǒng)處於一般模式及節(jié)能模式的耗電量，透過用電量差異來計算電費，此即為企業(yè)導入空調(diào)控制系統(tǒng)的節(jié)能成效，之後再根據(jù)節(jié)能效益收取一定的比例做為收入，當總收入達到原先設(shè)定的金額時，客戶就不必再付款。

舉例來說，在一般模式下，工廠空調(diào)系統(tǒng)的電費支出為100萬元，節(jié)能模式下為80萬元，兩者相減得出節(jié)能效益為20萬元，倘若最初設(shè)定的收款比例為節(jié)能效益的10% ，總金額為100萬元，那麼某甲工廠要支付的金額就是20萬元×10%=2萬元，當付出總額達到100萬元後，某甲工廠就可以不必再付款，也同時取得空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的所有權(quán)。

對系統(tǒng)整合商而言，ESCO模式雖然可以吸引客戶，但自身卻得揹負龐大的資金壓力，惟有加快成本回收速度、才能減輕資金壓力，因此，在選擇控制器時最好以高效能產(chǎn)品為主，控制器效能愈好、節(jié)能效益愈顯著、成本回收速度就愈快。

釐清自身需求 順利導入智慧廠務(wù)系統(tǒng)

除了營運模式的選擇，在實際導入時，業(yè)者與系統(tǒng)廠商也需注意幾個重點，泓格科技行銷業(yè)務(wù)處副總經(jīng)理鄭樹發(fā)指出，目前製造業(yè)者在導入智慧廠務(wù)系統(tǒng)時，最常見的問題是不知從何而做起，對此他與多數(shù)業(yè)界人士的意見一樣，都建議從電力監(jiān)控做起，鄭樹發(fā)表示，電力系統(tǒng)的偵測可以看出整個工廠的運作狀態(tài)是否正常，例如從用電量就可掌握產(chǎn)線設(shè)備的開關(guān)機時間，或以用電量推算每月產(chǎn)能，一旦出現(xiàn)異常，即可回溯找出原因。

圖4 : 泓格科技行銷業(yè)務(wù)處副總經(jīng)理鄭樹發(fā)指出，建置智慧廠務(wù)系統(tǒng)時，必須盡量縮短工廠設(shè)備的停機時間。(攝影／王明德)

電力監(jiān)控之外，溫溼度感測、安全監(jiān)控也是廠房監(jiān)控的重要部份。鄭樹發(fā)表示，製鞋或食品業(yè)等必須嚴格掌控原料品質(zhì)的製造業(yè)，環(huán)境狀態(tài)是極重要的資訊，一但出錯極有可能造成大量損失，因此這類型製造業(yè)的庫房環(huán)境偵測非常重要，此外安全監(jiān)控也是製造業(yè)必要的IT建置，現(xiàn)在已有安全監(jiān)控廠商在前端攝影機中導入邊緣運算機制，可立即偵測到監(jiān)控範圍中的異常狀況，並即時通知廠務(wù)人員處理。

電力、溫溼度、安全監(jiān)控等智慧廠務(wù)設(shè)備，都分屬於不同系統(tǒng)，資訊也分別顯示在各自的人機介面上，其紛雜的界面不利於管理，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成型後，已有廠商推出單一平臺，納入廠務(wù)系統(tǒng)的不同設(shè)備資訊，廠務(wù)人員可在同一介面上管理不同系統(tǒng)，提升管理效率。

此外在建置系統(tǒng)時，鄭樹發(fā)特別指出必須盡量縮短工廠設(shè)備的停機時間，對此泓格科技則推出iWSN系列無線無源數(shù)據(jù)採集方案，以外掛方式縮短設(shè)備建置時間，不必拉電源線與通訊線，施工需求歸零，直接省掉原來成本吃重的系統(tǒng)整合工序。透過此系列產(chǎn)品，有助於讓問題單純化、滿足製造端的需求。

對於廠務(wù)系統(tǒng)的導入，鄭樹發(fā)指出，工廠的運作比一般建築更為複雜，不過功能需求也非常明顯，包括各種能源的掌控、廢氣廢水的排出偵測、溫溼度感測與安全監(jiān)控等，這些偵測目前都已有成熟技術(shù)，製造商要注意的是必須釐清本身需求，才能與系統(tǒng)整合商合作，設(shè)計出最適化智慧廠務(wù)系統(tǒng)。