Czym jest system zarządzania energią (EMS)? Tak przejmujesz kontrolę nad energią w zakładzie

Czym jest system zarządzania energią?

Faktura za energię mówi, ile twój zakład zużył. Nie mówi jednak, która maszyna zużyła najwięcej, kiedy wystąpił największy szczyt ani ile prądu potrzeba było do wyprodukowania jednego wyrobu. Tu zaczyna się zarządzanie energią.

System zarządzania energią, w skrócie EMS (Energy Management System), to system, który automatycznie mierzy, zbiera i analizuje zużycie energii. Pokazuje zużycie w sposób ciągły i łączy te dane z maszynami, liniami produkcyjnymi i innymi instalacjami. Dzięki temu nie patrzysz tylko po fakcie na łączne zużycie, ale widzisz w trakcie produkcji, dokąd idzie energia i gdzie da się pracować mądrzej.

W zakładzie produkcyjnym EMS może zbierać dane na przykład z liczników energii, maszyn, linii produkcyjnych, fotowoltaiki, magazynów energii i ładowarek. Te dane trafiają potem do jednego środowiska. Widzisz więc nie tylko, ile energii zużywa zakład, ale też ile zużywa konkretna maszyna, linia, zmiana albo zlecenie produkcyjne.

Rozbudowany EMS potrafi też sam reagować na to, co się dzieje. Gdy łączny pobór zbliża się do ustalonego limitu, system może wysłać ostrzeżenie albo inaczej rozłożyć obciążenie. System zarządzania energią w MeshOS idzie o krok dalej: prognozuje jutrzejsze obciążenie, planuje pracę magazynu energii według cen dnia następnego i ścina szczyt na żywo, gdy tylko licznik główny przekroczy moc umowną.

Zarządzanie energią przestaje być wtedy raportowaniem po fakcie, a staje się obserwowaniem i korygowaniem w trakcie produkcji.

Czym jest zarządzanie energią?

Zarządzanie energią to coś więcej niż samo oprogramowanie. Oznacza, że systematycznie mierzysz, ile energii zużywasz, sprawdzasz, gdzie energia się marnuje, i podejmujesz działania, żeby to zużycie poprawić. System zarządzania energią dostarcza do tego danych.

Bez pomiarów oszczędzanie energii szybko opiera się na założeniach. Wiesz, że łączne zużycie jest wysokie, ale nie wiesz dlaczego. Albo widzisz szczyt na liczniku głównym, a nie wiadomo, która maszyna za niego odpowiada. EMS pokazuje tę informację.

Jak działa system zarządzania energią?

EMS zaczyna się od danych. Maszyny i instalacje często już wytwarzają ich dużo, ale dane zostają w sterowniku PLC, liczniku energii albo osobnym systemie. System zarządzania energią łączy te źródła.

1. Pomiar zużycia energii

System zbiera dane z istniejących liczników energii, maszyn i czujników. Można zacząć od łącznego zużycia energii elektrycznej w lokalizacji, ale prawdziwa wartość pojawia się wtedy, gdy da się zejść niżej: do działu, linii produkcyjnej albo pojedynczej maszyny. Tak powstaje coraz dokładniejszy obraz tego, gdzie energia jest faktycznie zużywana.

Jeśli części danych brakuje, dzięki rozwiązaniom przemysłowego IoT istniejące maszyny i instalacje można wyposażyć w potrzebne czujniki, łączność i zbieranie danych.

2. Nadanie danym o energii kontekstu

Wartość 40 kWh sama w sobie mówi niewiele. Znaczenie pojawia się dopiero wtedy, gdy wiesz, że to zużycie pochodzi z linii drugiej, z nocnej zmiany, z produkcji konkretnej partii.

Łącząc dane o energii z danymi produkcyjnymi, możesz odpowiedzieć na pytania:

• Ile energii zużywamy na jeden wyrób?
• Która linia produkcyjna zużywa stosunkowo dużo?
• Kiedy występują największe szczyty poboru?
• Ile zużywa maszyna, kiedy nie produkuje?
• Która linia ma najniższe zużycie energii na wyprodukowaną sztukę?

Wtedy zużycie energii przestaje być samym stanem licznika, a staje się użyteczną informacją o produkcji. Na tym opiera się też MeshOS: zebrać istniejące dane z maszyn z różnych źródeł, uporządkować je i udostępnić dashboardom, analizom i automatyzacjom.

3. Wykrywanie odchyleń i szczytów

Gdy energia jest mierzona w sposób ciągły, widać wzorce. Nieoczekiwany szczyt szybciej rzuca się w oczy. Ale widać też sprężarkę, która pracuje poza godzinami produkcji, albo maszynę, która powoli potrzebuje coraz więcej energii.

EMS może korzystać z progów i powiadomień, więc nie musisz sam pilnować każdego wykresu.

4. Optymalizacja zużycia energii

Mając wystarczający wgląd, możesz poprawiać celowo. Może energochłonne procesy da się przesunąć na inne pory. Może duża część obciążenia szczytowego bierze się stąd, że kilka maszyn startuje jednocześnie. Albo okazuje się, że jedna linia stale zużywa więcej energii na sztukę niż porównywalna linia.

Wiesz wtedy nie tylko, że zużywasz energię, ale też gdzie szukać poprawy.

5. Automatyczne sterowanie procesami

EMS może pójść krok dalej i zautomatyzować część zarządzania energią. Na przykład:

• Nie dopuszczać do jednoczesnego startu dużych odbiorników.
• Czasowo ograniczać moc maszyn przy wysokim obciążeniu szczytowym.
• Uruchamiać magazyn energii, gdy moc mocno rośnie.
• Startować procesy wtedy, gdy dostępna jest energia z fotowoltaiki.
• Wysyłać ostrzeżenia przy nietypowym zużyciu energii.

System reaguje wtedy automatycznie na ustalone wcześniej warunki.

Co EMS może dać zakładowi produkcyjnemu?

W domach system zarządzania energią kręci się zwykle wokół fotowoltaiki, domowego magazynu energii i ładowania samochodu elektrycznego. W zakładzie skala jest inna. Energię może jednocześnie zużywać kilkadziesiąt maszyn, linii i instalacji. Do tego zużycie energii wiąże się bezpośrednio z produkcją, mocami produkcyjnymi i kosztami.

Przemysłowy system zarządzania energią pomaga między innymi:

• Mierzyć zużycie energii dla maszyny, linii, zmiany albo wyrobu.
• Rozpoznawać obciążenia szczytowe i tam, gdzie to możliwe, je ograniczać.
• Sygnalizować nieoczekiwane albo zbędne zużycie energii.
• Łączyć dane o energii z danymi produkcyjnymi i danymi z maszyn.
• Lepiej wykorzystywać fotowoltaikę i magazyny energii.
• Porównywać wyniki energetyczne w dłuższych okresach.
• Automatycznie budować raporty.

Dopiero połączenie z danymi produkcyjnymi robi z tego narzędzie, a nie kolejny wykres. Wiedza, że linia pierwsza zużyła wczoraj 500 kWh, jest przydatna. Wiedza, że zużycie energii na wyprodukowaną sztukę było o 12% wyższe niż zwykle, daje konkretne pytanie do zbadania.

Dla wielu firm to element szerszego kroku w stronę cyfryzacji produkcji, w którym istniejące maszyny i źródła danych są ze sobą lepiej łączone.

Monitoring energii a zarządzanie energią: jaka jest różnica?

Monitoring energii to przede wszystkim pomiar i pokazanie danych. Widzisz, ile energii się zużywa i kiedy. Zarządzanie energią idzie krok dalej: dane służą do podejmowania decyzji albo do automatycznego dostosowywania procesów.

Dashboard, który pokazuje, że zużycie jest za wysokie, monitoruje. System, który następnie wysyła powiadomienie, przesuwa proces albo nie dopuszcza do przekroczenia ustalonego limitu mocy, aktywnie zarządza energią. Monitoring jest więc często pierwszym krokiem do pełnego EMS.

W ramach rozwiązań Meshnex taki projekt może zacząć się od małego: na przykład od monitoringu energii na jednej maszynie albo linii, a potem rosnąć.

Dlaczego zarządzanie energią jest ważne dla przemysłu?

W wielu zakładach produkcyjnych koszty energii są częścią kosztu wytworzenia. Mimo to na energię wciąż często patrzy się na poziomie całej lokalizacji. Pod koniec miesiąca wiadomo, ile energii elektrycznej zużyto, ale nie zawsze, które procesy za to odpowiadały. To utrudnia poprawę.

Załóżmy, że dwie porównywalne linie produkują ten sam wyrób. Linia pierwsza stale zużywa więcej energii na wyrób niż linia druga. Bez pomiarów na poziomie linii ta różnica pozostaje ukryta w łącznej fakturze. Dzięki systemowi zarządzania energią widzisz różnicę i możesz zbadać, skąd się bierze.

Może maszyna jest w czasie przestoju niepotrzebnie w pełni załączona. Może sprężarka pracuje nieefektywnie. Może nagrzewanie trwa dłużej, niż trzeba. Dane nie mówią jeszcze automatycznie, jakie jest rozwiązanie. Ale wiesz, gdzie patrzeć.

EMS a obciążenie szczytowe

Liczy się nie tylko łączne zużycie energii. Znaczenie ma też moment, w którym energia jest zużywana. Gdy kilka dużych odbiorników pracuje jednocześnie, może powstać wysoki szczyt mocy.

EMS może w sposób ciągły pilnować łącznej mocy i pokazywać, kiedy zbliżasz się do ustalonego limitu, na przykład do mocy zamówionej. To otwiera kilka możliwości. Proces, który nie jest krytyczny, może wystartować później, magazyn energii może chwilowo oddać moc albo duże odbiorniki można lepiej rozłożyć w ciągu dnia.

System zarządzania energią w MeshOS planuje na przykład dzień wcześniej, kiedy magazyn energii się ładuje i rozładowuje, i reaguje na żywo, gdy licznik główny zbliża się do mocy umownej. Energia staje się wtedy częścią planowania produkcji, a nie tylko pozycją kosztów przeglądaną po fakcie.

Zarządzanie energią razem z fotowoltaiką i magazynem energii

Wiele zakładów produkcyjnych wytwarza już część energii elektrycznej samodzielnie. Ale własna produkcja nie oznacza automatycznie, że energia jest zużywana w najlepszym momencie. Gdy fotowoltaika produkuje dużo, a produkcja zużywa mało, energię można oddać do sieci albo zmagazynować. W innych momentach trzeba ją pobierać z sieci.

EMS może patrzeć na produkcję, własne źródła, magazyn energii i sieć elektroenergetyczną jak na jeden system energetyczny. Dzięki temu łatwiej ustalić, gdzie dostępna energia ma w danej chwili największą wartość.

To samo dotyczy ładowarek, instalacji grzewczych i innych dużych odbiorników. Im więcej strumieni energii połączysz, tym lepiej możesz sterować całością.

Zarządzanie energią a ISO 50001

Zarządzanie energią to nie tylko dashboardy na żywo. W organizacjach, które systematycznie pracują nad wynikami energetycznymi, ważną rolę odgrywa też raportowanie: zapisywanie zużycia, porównywanie okresów i śledzenie działań usprawniających.

Automatycznie zbierane dane o energii to ułatwiają. Zamiast raz w roku szukać stanów liczników i arkuszy, przez cały rok budujesz wiarygodną historię. EMS staje się wtedy nie tylko narzędziem służb technicznych, ale też źródłem dla kierownictwa i raportowania.

Czy do EMS potrzebujesz nowych maszyn?

Zwykle nie. Wiele maszyn ma już sterowniki PLC, liczniki energii albo inne źródła danych. Starsze instalacje można w razie potrzeby uzupełnić o dodatkową aparaturę pomiarową albo czujniki.

Pierwszym krokiem nie jest więc wymiana maszyn, tylko sprawdzenie, jakie informacje już są dostępne. Jakie liczniki energii są zamontowane? Jakie dane da się odczytać ze sterownika? Które maszyny zużywają najwięcej? I na które pytanie chcesz odpowiedzieć najpierw?

Na tym samym opiera się MeshOS: istniejące maszyny zostają na miejscu, a dostępne dane są udostępniane i porządkowane. To to samo podejście co w innych formach cyfryzacji przemysłu: najpierw wykorzystaj to, co już stoi, i dokładaj tylko to, co potrzebne.

Od czego zacząć zarządzanie energią?

Nie zaczynaj od całego zakładu. Wybierz jedno konkretne pytanie. Na przykład:

• Ile energii nasza najważniejsza linia zużywa na jeden wyrób?
• Gdzie powstaje nasz najwyższy szczyt mocy?
• Ile energii maszyny zużywają podczas przestoju?
• Które maszyny powodują nieoczekiwane szczyty?
• Jaką część własnej wytworzonej energii faktycznie zużywamy sami?

Potem podłącz potrzebne liczniki i źródła danych i zbierz najpierw wystarczająco dużo wiarygodnych danych. Dalej możesz rozszerzać: od jednej maszyny do całej linii, od energii elektrycznej do innych mediów energetycznych, od samego monitoringu do ostrzeżeń i automatycznych działań.

Tak system zarządzania energią rośnie razem z pytaniami z hali, bez konieczności wdrażania z góry dużego systemu energetycznego.

Zarządzanie energią z Meshnex

Maszyny, liczniki i instalacje często już wytwarzają dużą część danych, których potrzebujesz. Wyzwaniem jest wyciągnąć te dane z osobnych systemów i zrobić z nich coś użytecznego. Meshnex pomaga zakładom produkcyjnym połączyć dane o energii z resztą hali.

System zarządzania energią w MeshOS mierzy energię na maszynę, linię, zmianę i produkt, prognozuje obciążenie, planuje pracę magazynu energii i pilnuje mocy umownej. Ponieważ działa wewnątrz MeshOS, energia stoi obok danych produkcyjnych i danych z maszyn, a nie w osobnym narzędziu.

Nie musisz przy tym od razu zmieniać całego zakładu. Zacznij na przykład od monitoringu energii na jednej maszynie albo linii. Pokaż, dokąd idzie energia, a potem rozszerz to o wykrywanie szczytów, raportowanie albo aktywne zarządzanie energią.

Zacznij od pytania o energię, które dziś kosztuje najwięcej.

Najczęstsze pytania o systemy zarządzania energią

Czym jest system zarządzania energią?

System zarządzania energią, czyli EMS, zbiera i analizuje dane o zużyciu energii. Pokazuje, gdzie i kiedy energia jest zużywana, i pomaga optymalizować zużycie, szczyty i strumienie energii.

Czym różni się zarządzanie energią od EMS?

Zarządzanie energią to proces mierzenia, analizowania i poprawiania zużycia energii. EMS to rozwiązanie techniczne, które automatycznie zbiera potrzebne dane i z nich korzysta.

Co robi system zarządzania energią w zakładzie?

Przemysłowy EMS może mierzyć zużycie energii dla maszyny albo linii produkcyjnej, sygnalizować obciążenia szczytowe, rozpoznawać odchylenia i łączyć dane o energii z danymi produkcyjnymi.

Czy EMS można podłączyć do istniejących maszyn?

W wielu przypadkach tak. Dane można pobierać z istniejących liczników energii, sterowników PLC, czujników i innych źródeł. Tam, gdzie informacji brakuje, można dołożyć dodatkowe liczniki albo czujniki.

Czy trzeba od razu podłączać cały zakład?

Nie. Możesz zacząć od jednej maszyny, linii produkcyjnej albo konkretnego pytania o energię. Gdy pierwsze dane przynoszą wartość, system można rozszerzać krok po kroku.

Podsumowanie: od faktury za energię do danych o energii

Faktura za energię mówi, ile zużyłeś. System zarządzania energią pokazuje, gdzie, kiedy i dlaczego to zużycie powstało. Ta różnica sprawia, że dane o energii stają się użyteczne na hali.

Zacznij od małego. Zmierz jedną maszynę albo linię, nadaj danym kontekst i sprawdź, gdzie energia się marnuje. Od tego miejsca możesz celowo budować zakład, w którym energia jest tak samo mierzalna jak wynik produkcji, przestoje i jakość.

Meshnex mierzy, rejestruje i steruje strumieniami energii, wychodząc od maszyn i liczników, które już masz. Zobacz system zarządzania energią w MeshOS, przeczytaj, jak MeshOS łączy dane o energii z danymi produkcyjnymi, albo skontaktuj się z nami, żeby omówić, na które pytanie o energię chcesz odpowiedzieć najpierw.