Аж ахуйн машинуудад хэрэглээний хямд байдлыг бууруулах бодлого

Үйлдвэрийн машин тоног төхөөрөмжийн үйл ажиллагааны эрчим хүчний үр ашигтай байдлыг ойлгох

Үйлдвэрийн машин тоног төхөөрөмжийн хүрээнд эрчим хүчний үр ашигтай байдлыг тодорхойлох

Эрчим хүчийг илүү бага зарцуулж, үйлдвэрлэлийн машинуудаас хамгийн их үр дүн гаргаж авах нь энерги хэмнэлтийн гол зорилго юм. Бид гэр бүлийн хэрэгсэлд биш, улмаар үйлдвэрийн тухай ярьвал нөхцөл байдлын бүх зүйл өөрчлөгддөг тул үйлдвэрлэгчид өөрөөр бодож үзэх шаардлагатай болдог. Тэд өдөрт хэдий хэмжээний бүтээгдэхүүн гаргаж байгааг, машинуудын эвдрэлд орохоос өмнө хичнээн хугацаа ажиллах чадвартайг, мөн эдгээр бүх элементүүд нийтлэг ажлын урсгалд хэрхэн нийцэж байгааг харгалзан үзэх ёстой. Жишээлбэл, ердийн шингэний даралтын прессийг авч үзье. Эдгээр машинууд ажиллаж байх үед цагт ойролцоогоор 30 киловаттын цахилгаан хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь баран дээр сайн сонсогдож магадгүй. Гэхдээ энэхүү пресс машины 40% хугацааг дараагийн партийг хүлээж, юу ч хийхгүйгээр өнгөрүүлдэг бол энэ тохиолдолд алдагдсан энергийн хэмнэлт маш хурдан хуримтлагдана. Ийм төрлийн үр ашгийн бус байдал нь ашиг орлогыг багасгаж, хэн ч алдахыг хүсэх ресурсыг алдагдуулдаг.

Эрчим хүч хэмнэх технологийн бүтээмж, гарцын хэмжээнд үзүүлэх нөлөө

Хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр (VFD) болон сэргээн ашигладаг тормоз шиг шинэ технологи нь үйлдвэрлэлд гарах үр дүнд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүйгээр хөдөлгүүрүүдийн энергийн алдагдлыг 12-25 хувь хүртэл бууруулж чадна. 2023 онд Германы зарим үйлдвэрүүдийг судалсан үед мөн гайхмаар зүйл гарч ирсэн. Хуучин CNC машинуудыг интеллекттэй цахилгаан хангамжийн системээр шинэчилснээр үйлдвэрлэлийн хурд ойролцоогоор 8 хувиар нэмэгдсэн боловч энерги хэрэглээ бараг өөрчлөгдөөгүй үлдсэн. Ийм учраас Европын олон үйлдвэрлэгчид одоогийн байдлаар энэ чиглэлд шилжихийг хичээн зүтгэж буй нь мэдээж логиктай. Тэнд байгаа компаниудын дөрвөөс гурвууд нь тоног төхөөрөмжийг солих, шинэчлэх үедээ энерги хэмнэлтийг дээд түвшинд тавьж байна.

Шинэлэг боловсрол болон үйл ажиллагааны сайн дадлыг ашиглан энерги хэрэглээг бууруулах

Гарцын харьцаанд эзлэх энерги—энерги хэрэглээ болон гарц—нь батлагдсан шинэлгээгээр хамааралтай буурч болно:

• Нарийвчлалтай тослох систем үрэлтийн алдагдлыг хүртэл 18% бууруулна
• Алдагдсан дулааныг дахин ашиглах гаралтанд байгаа хийн дулааны 50–65%-ийг барих
• Хэрэгцээнд нийцсэн агааржуулалт металл боловсруулах орчинд HVAC-ийн энерги хэрэглээг 34%-иар бууруулдаг

Эдгээр арга хэмжээнүүд зөвхөн хэрэглээг бууруулахад л биш, тоног төхөөрөмжийн амьдралын хугацааг уртасгаж, үйл явцын найдвартай байдлыг сайжруулдаг.

Ажиллагааны үзүүлэлтийг жиших: Үр ашгийн дээшлэлийг хэмжих үндсэн метрик

Ийл үйлдвэрийн салбар нь үйл ажиллагааг хэмжихдээ Специфик Энергийн Хэрэглээ (SEC) болон Нийт Тоног Төхөөрөмжийн Үр Ашиг (OEE) зэрэг метрикуудад ихэвчлэн тулгуурладаг. 2024 оны саяхны судалгаа үйлдвэрлэлийн газруудын талаар сонирхолтой зүйл гаргаж авсан бөгөөд жилийн дараа хийгдэх аудитын үр дүнг хүлээж байгаа компаниудтай харьцуулахад SEC-ийг бодит цагт хянах замаар үр ашгийг хоёр дахин сайжруулж чаддаг байв. Хамгийн өндөр үзүүлэлттэй үйлдвэрийн газрууд зөвхөн ISO 50001 сертификатын шаардлагыг л биелүүлэхэд зогсохгүй, нарийн үйлдвэрлэлийн олон шатлалын туршид тус бүрээр машин тус бүрийн хэрэглэсэн киловатт цагийг хянах замаар илүү урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ авдаг. Энэ түвшний нарийвчлал нь үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны олон шатанд нуугдаж буй энергийн алдагдлыг илрүүлэхэд тусалдаг.

Цахимжуулалт ба Оновчтой Энергийн Ашиглалтын Тухай Бодит Цагийн Хяналт

Цахим технологиуд энерги хянах, оптимизацийг бодит цагт хэрхэн хангаж байгаа

IoT сенсоруудын тусламжтайгаар үйлдвэрийн нөхцөл байдал илүү оюунлаг болож байна. Эдгээр сенсорууд нь үйлдвэрийн менежерүүдийг энерги хэрэглээг секунд тутамд хянах боломжтой болгодог. Энэ шиг нарийн хяналт нь цахилгааны яг хаашаа зарцуулагдаж байгааг илүү тодорхой мэдэх боломжийг олгоно. Хамгийн сүүлийн үеийн системүүд зөвхөн өгөгдөл цуглуулахад л биш, үйл ажиллагаа бүрэн чадал дээр ажиллахгүй үед машины хурдыг тохируулдаг. 2023 оны салбарын тайлангийн мэдээний дагуу, үйлдвэрлэгчид уг жилд идэвхгүй байсан машинуудын хувьд энергийн 29% хэмнэсэн байна. Шахсан агаарын системд хөргөлтийн дэвсгэр дээрх хагас градус Цельсийн температурын ялгааг ч барих авсаархай дулааны зураг авах технологи ашигладаг. Ийм асуудлыг цаг алдалгүй илрүүлснээр техникийн үйлчилгээний баглал нь жижиг асуудал томоохон доголдол болон өртөг ихтэй зогсолтонд хүргэхээс өмнө засварлах боломжтой.

Энергийн үзүүлэлтүүдийг интеграци хийх ба визуалжуулалтын хэрэгслүүд

Энергийн менежерүүд дараах дөрвөн үндсэн метрикийг ашиглан үзүүлэлтийг үнэлдэг:

Тооноор	Уламжлалт арга	Дижитал хандлага
Эрчим хүчний хэрэглээ	Сарын кВт-цагийн нийт хэмжээ	Нэг бүртээ циклээр задлах
Тоног төхөөрөмжийн үр ашиг	Паспорт дээрх үзүүлэлтүүд	Бодит цагийн COP тооцоолол
Ачааллын Оновчлол	Гар аргаар хэмжилт хийх	Хиймэл оюунд үндэслэсэн илүүдэлгүй хязгаар
Засварын нөлөөлөл	Зогсонги түүхийн бүртгэл	Засварын хоцролтоор алдагдах энерги

Харилцах самбарууд шөнийн цагт конвейерийн ажиллагааны улмаас үйлдвэрлэлтэй холбоогүй энергийн 18%-ийг хэрэглэдэг гэх мэтэй адистгалыг илрүүлж, үйл ажиллагааны шуурхай засварыг дэмжиж байна.

Энергийн алдагдлыг илрүүлэх, бууруулахад хиймэл оюуныг ашигласан судалгаа: Германы автомашин үйлдвэрийн жишээ

Баварийн шилжүүлэгчийн үйлдвэр 23,000 үзүүлэлтийг шинжилсэн машин сургалтын алгоритмыг ашиглан жилдэх 407 МВт/цаг энергийн алдагдлыг арилгасан. Систем нь хэрэгсэл солих үед шаардлагагүй шингэний даралт ихсэхийг илрүүлж, энэхүү үйлдвэрт урьдчилан тооцоолсон цахилгааны горимыг нэвтрүүлэх боломж олгож, цахилгааны хамгийн өндөр ачааллын зардлыг 22%-иар бууруулсан.

Үйлдвэрийн машин механизмд зориулсан цахим платформд суурилсан энергийн менежментийн шинэчлэгдэж буй чиг хандлага

Дараагийн үеийн платформууд энерги-нийлүүлэлтийн үйлчилгээний загвар руу шилжин, бодит цагийн хяналт болон автомжуулсан нийцлийн тайлангуудыг нэгтгэж байна. Шууд үнэийн мэдээллийг ашиглан эдгээр системүүд пик тарифын үеийн динамик ачааллын шилжилтийг оновчтой болгох бөгөөд анхны хэрэглэгчдэд зардлыг 12–15% бууруулахад тусалдаг.

Цахилгааны чанарыг оновчтой болгох нь энергийн үр ашгийг сайжруулахад эзлэх үүрэг

Үйлдвэрийн нөхцөлд машинууд зөвхөн тогтвортой, цэвэр цахилгааны хангамжийг авах үед сайн ажилладаг. Эрчим хүчний яамны 2023 оны судалгаагаар харахад ±5% хязгаараас бага хэмжээний хүчдэлийн өөрчлөлт ч мотор дээр суурилсан системд дунджаар 19% илүү их энергийг алдагдуулдаг. Цахилгааны чанар муудах үед гармоник искэжилт, хурдан чадлын асуудал гарч ирдэг. Ийм нөхцөлд тоног төхөөрөмж илүү их гүйдэл шаарддаг болох нь нийт энергийн хэрэглээг нэмэгдүүлэх, деталь бүрэлдэхүүн хэсгүүд энгийнээс хурдан износдохыг шаарддаг. Энэ зөвхөн онол биш бөгөөд олон үйлдвэрийн менежерүүд сүлжээний хангамж тогтворгүй байх үеийн үнэн зөвийг шууд ажигласан байдаг.

Хуучин үйлдвэрийн системүүдийн хувьд үр дүнтэй чадлын коеффициентийг засварлах арга замууд

Шинэ засварын технологиудыг хуучин байгууламжуудад суурилуулах нь хэмжээстэй өгөөжийг оруулдаг:

Засварын арга	Эх нь хэрэглэгч	Дундаж өгөөжийн хугацаа
Конденсаторын цомог	Хурдан чадлын эрэлтийг нохцуулах	8–14 сар
Гармоник шүүлтүүр	Долгионы искэжилтийг бууруулах	12–18 сар
Ухаалаг хүчдэлийн зохицуулагч	±2% хүчдэлийн тогтвортой байдлыг хадгална	10–16 сар

2024 оны Цахилгаан Эрчим Хүчний Судалгааны Хорооны шинжилгээгээр эдгээр арга хэмжээг нэвтрүүлснээр жилийн энерги зардлыг 8–12%-иар бууруулж, тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг уртасгасан байна.

Хурдасгуурын болон ROI-ийн тэнцвэрийг тохируулах: Цахилгааны чанарыг сайжруулахад илүүдэл хөрөнгө оруулалт хийх асуудлыг шийдвэрлэх

Дэвшилтэт идэвхитэй шүүлтүүр нь анхдагч хөрөнгө оруулалтыг ихээр шаарддаг боловч ерөнхийдөө 3–5 жилийн өгөөжийн хугацаатай байдаг нь стандарт үйлдвэрийн шинэчлэлттэй сайн нийцдэг. Операторууд нь хамгийн гол цахилгааны чанарын асуудалдаа чиглэсэн шийдлээсээ эхлэх ёстой – хамгийн их хөрөнгө оруулалтын зөвхөн 35%-д ноёрхож буй боломжит хэмнэлтийн 74%-ийг эхлээд хангаснаар зардал хэмнэлттэй ахиц гаргах боломжийг хангана (IEA 2023).

Цахилгаан хэмнэлтийг хангахын тулд урьдчилан сэргийлэх засвар, автоматжуулалтыг ашиглах

Эрчим хүчний үр ашигтай ажиллагааг дээшлүүлэхийн тулд урьдчилан сэргийлэх засварыг ашиглах

Эрчим хүч хэмнэх асуудалд ирвэл урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ нь асуудлыг маш хурдан илрүүлдэг тул их үр дүнтэй байдаг. Систем нь IoT датчикууд болон оюунлаг алгоритмуудыг ашиглан машин механизмийн байдлыг тасралтгүй хянах боломжийг олгодог. Энэ нь энгийн аргаар илрүүлэхээс хамаагүй илүү өмнө нь деталь байрлалаа алдах, эсвэл хэсэг бүрэлдэхүүнүүдийн элэгдэл эхлэх зэрэг зүйлсийг илрүүлэх боломжийг олгоно. Ponemon-ийн 2023 оны зарим судалгаануудын дагуу гэнэт гарах доголдолд хүрэхээс өмнө асуудлыг цаг алдалгүй шийдвэрлэдэг компаниуд эрчим хүчний хэрэглээг харьцангуй ихээр бууруулдаг. Гидравлик системд ажиллах илүү тохиромжтой горимд байлгаснаар энергийн хэрэглээг ойролцоогоор 15 хувиар, моторуудын хувьд ойролцоогоор 12 хувиар хэмнэдэг.

Үйлдвэрийн машин механизмын хоосон явдлын үеийн энергийн хэрэглээг бууруулах автомжуулалтын систем

Машинууд ажиллахгүй байршиж байх ч цахилгаан хэрэглэж байвал үйлдвэрлэгчдийн хувьд их асуудал болдог. Судалгаагаар үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж зөвхөн ашиглагдахыг хүлээж байх явцад нийт хэрэглэсэн цахилгааны 20%-оос 30% хүртэл хэмжээг зарцуулдаг байна. Сайн мэдээ гэвэл одоо ухаалаг удирдлагын системүүд шаардлагагүй үед машин механизмийн хэсгүүдийг автоматаар салгаж, үйлдвэрлэл эхлэх үед бэлэн байдлыг хадгалж чаддаг болсон. Энэ энгийн өөрчлөлт жил ирэх бүрт алдагдсан энергиийн 8%-оос 12% хүртэл хэмнэдэг. 2022 онд 40 өөр үйлдвэрт хийсэн саяхны нэг туршилтыг авч үзье. Тэд компьютерийн тоон удирдлага (CNC) машинд зориулсан програмчлалын логик контроллер, инженерчидийн дууддаг PLC-г суурилуулсан. Юу гарч ирсэн бэ? Бүтээгдэхүүнгүй цахилгаан хэрэглээ бараг тавны нэг хувиар буурсан бөгөөд нийтдээ гайхамшигтай 19%-ийн бууралттай байв.

Эсрэг үзэгдэлийг шийдвэрлэх: Богино хугацааны энергийн хэрэглээний нэмэгдэл vs Урт хугацааны автоматжуулалтын давуу тал

Автомжуулалтын төслүүд нь суурилуулах, тохируулах үедээ түр зуурын энерги зарцуулалт ихсэж байдаг хэдий ч амьдралын мөчлөгийн шинжилгээ нь урт хугацааны давуу талуудыг баталдаг:

Фаз	Энерги хэрэглээнд нөлөөлөх	Эхлэх боломжтой хугацаа
Хэрэгжүүлэх	+7–12%	3–6 сар
Хамгийн их үр дүнтэй болгох	-5–8%	6–12 сар
Тогтвортой төлөв	-18–22%	2+ жил

Зөв хэмжээгээр масштаблагдвал эдгээр системүүд 14 сарын дотор өөртөө орох бөгөөд дараа нь жил ирэх тутамд 10–15% хэмнэлт гаргадаг.

Туршлага: Америкийн гангаар үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүдэд илрүүлсэн гэмтлийг багасгах сенсорын систем нь энергийн алдагдлыг 18%-иар бууруулсан

2023 оны шинжилгээ нь хөдөлгөгчийн хэмжилтийн датчик болон дулааны зураг авах аргаар галт төмрийн үйлдвэрийн энерги алдагдлыг 18%-иар бууруулж чадсныг харуулсан. Тулгуур хэсгийн элэгдлийг цаг өмнө илрүүлсэн нь жилдэх 1,200 цагийн илүү халалтаас сэргийлж, 2.7 ГВт-ц цахилгаан хэмнэсэн нь жилд 250 гэр бүлийн хэрэгцээг хангах хэмжээтэй бөгөөд $194,000-ийн энергийн зардлаас зайлсхийж, төлөвлөгөөгүй зогсолтыг 37%-иар бууруулсан.

Хуучин үйлдвэрийг шинэчлэх эсвэл шинэ үйлдвэр байгуулах

Хуучин үйлдвэрийг шинэчлэх, шинэ үйлдвэр барьж байгуулахад тулгардаг гол асуудлууд

Хуучин үйлдвэрийн газруудыг шинэчлэх нь эрхтэй болохоор техникийн болон санхүүгийн хувьд маш их төвөгтэй байдаг тул тэдгээр нь хуучин дэд бүтэц дээр барьж байсан байдаг. Ихэнх хуучин системүүд хоорондоо зөвшөөрөхгүй тул шинэ ногоон технологийг суурилуулах гэхэд асуудал илүү хурдан даамжирдаг. Дэлхийн нефтийн сүүлийн тайлангийн мэдээллээр үзэхэд компаниуд онцгой захидалтын шийдлүүдийг шаарддаг бөгөөд үүний нь үнэ 15-40 хувиар нэмэгддэг. Энэ нь зөвхөн онолын асуудал биш ч гэсэн. Саяхны ABI Research-ийн судалгаагаар бүх үйлдвэрлэлийн нүүрстөрөгчидийн 51% нь 2010 оны өмнөх автоматжуулалтын системийг хэрэглэж байгаа нь ухаалаг IoT төхөөрөмжүүдтэй холбогдох боломжийг голчлон хязгаарладаг.

Гринфилд төслүүд нь өмнөх хязгаарлалтаас зайлсхийдэг боловч илүү урт хугацаа шаарддаг: зөвшөөрөл болон барьж байгуулахад 18–24 сар зарцуулдаг бол стратегийн шинэчлэлтэнд зөвхөн 6–9 сар шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч шинэ агуулахууд эхний ажиллагааныхаа үеэс эхлэн интеграцчилсан энерги хэмнэх дизайнээс болоод шинэчилсэн агуулахуудтай харьцуулахад 22–30% илүү сайн энергийн интенсивжилттэй байдаг.

Хуучин үйлдвэрийн машин тоног төхөөрөмжийг энергийн үр ашигтай байдлаар шинэчлэхийн өртөг ба ашиг

Гринфилд төслүүд нь анхны өртгийг ойролцоогоор 35% илүү өндөртойгоор хангасан ч илүү хурдан өгөөжийг буцааж авдаг—ихэвчлэн 3.2 жилд буцах бол браунфилд шинэчлэлт нь 4.8 жилийн дараа буцдаг. Шинэчлэлтүүд нь өмнө нь хийгдсэн дэд бүтцийн зардлыг хадгалж, сүүлийн шинжилгээ нь цахилгаан системийг шинэчлэх замаар бүх бүрэлдэхүүн хэсгийг солихын оронд 30% хэмнэлт гаргадагийг харуулсан.

Фактор	Браунфилд шинэчлэлт	Гринфилд хөрөнгө оруулалт
Энерги хэмнэх боломж	18–25%-иар	28–35%
Хэрэгжүүлэх хугацаа	6–12 сар	18–36 сар
10 жилийн засвар үйлчилгээний зардал	$2.4M	$1.7M

Энэ харьцуулалт нь гол солилцоог онцолж харуулж байна: дахин боловсруулах замаар хурдан үр ашгийг сайжруулах боломжийг олгох бол зөвхөн шинэ талбайд хийгдсэн хөрөнгө оруулалт урт хугацааны үр ашгийг илүү дээшлүүлдэг. Иймээс олон компани эдгээр хандлагыг хослуулан хэрэглэдэг — хуучин үйлдвэрт энергийн нөхөн сэргээлтийг хэрэгжүүлж, шинэ тоног төхөөрөмжид бүрэн автоматжуулалтыг хадгалдаг.

НӨАТ-ын хэсэг

Үйлдвэрийн машин тоног төхөөрөмжид энерги хэмнэлт гэж юу вэ?

Үйлдвэрийн машин тоног төхөөрөмжийн энерги хэмнэлт гэдэг нь энерги хэрэглээг хамгийн бага байлгах замаар машинуудын гарцыг хамгийн их байлгах чадварыг хэлнэ. Энэ нь хаягдал багасгаж, нөөцийг үр дүнтэй ашиглах, мөн үүний дараа нь зардлыг хэмнэж, орчны ашиг орлогыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Энерги хэмнэлттэй технологи нь бүтээгдэхүүн гарцад ямар нөлөө үзүүлэх вэ?

Хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр, регенератив тормозны систем шиг энерги хэмнэлттэй технологиуд энерги хаягдалыг бууруулахад тусалж, үйлдвэрлэлийн түвшинд ямар ч сөрөг нөлөө үзүүлэхгүй, ихэвчлэн ижил энергийн зардалд бүтээгдэхүүн гарцыг нэмэгдүүлдэг.

Энергийн интенсивыг бууруулахын тулд ямар зөвлөмжүүдийг баримтлах вэ?

Нягтлан хяналттай сментийн систем, дулаан сэргээн боловсруулах, эрчим хүчний эрэлтийг харицуулан тохируулах агааржуулалтыг нэвтрүүлэх нь гарцын харьцаагаар эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах үр дүнтэй арга юм.

Эрчим хүчний үр ашигийг сайжруулахад бодит цагт хянах яагаад чухал вэ?

Дижитал технологиор бодит цагт хянах боломжийг олгох ба үйлдвэрийн газрууд эрчим хүчний хэрэглээг тасралтгүй хянаж, энергийн алдагдлыг илрүүлж, арилгахад тусалж, эрчим хүчний хэрэглээг үр ашигтай болгоход хүргэдэг мэдээллийг олгодог.

Эрчим хүчний чанарын үр ашигт чухал үүрэг юу вэ?

Тогтвортой, цэвэр цахилгаан эрчим хүч нь машин механизм үр ашигтай ажиллахад үндэс суурь болдог. Цахилгаан эрчим хүчний муу чанар нь эрчим хүчний хэрэглээг нэмэгдүүлж, тоног төхөөрөмжийн элэгдлийг хурдасгадаг тул эрчим хүчний чанарыг сайжруулах нь энергийн үр ашигт чухал хэрэгцээтэй.

Урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ нь эрчим хүчний хэмнэлтэд хэрхэн хувь нэмрээ оруулах вэ?

Урьдчилан таамаглаж засвар үйлчилгээ нь тоног төхөөрөмжийн ажиллагааг тасралтгүй хянахын тулд дохиолуурыг ашигладаг бөгөөд ингэснээр асуудлыг эрт үед нь илрүүлэх боломжийг олгодог. Энэ арга нь машин механизмийн гэмтэл, үр ашгүй ажиллагааг сэргийлснээр энерги хэрэглээ болон засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.