长客轨道客车股份有限公司能源管理与设备效能监控系统的应用

实施与交付中心:耿坤瑛

长客轨道客车股份有限公司

能源管理与设备效能监控系统的应用

一、 项目介绍

长春轨道客车股份有限公司（以下简称：长客）主要能源介质有原煤、电能、水、天然气、蒸汽、压缩空气、汽油和柴油等。年综合能耗超过7万吨标准煤，其中80%的能源消耗是固体煤炭，电能消耗在1.2亿度电左右，天然气消耗超过60万立方米，用水超过220万吨。2012年初北车股份公司节能减排会议明确要求，年综合能耗在4万吨及以上的长客股份公司要在2013年前全面建立能源信息化系统。在此背景下，建设能源管理系统符合长客股份公司发展需求，将公司范围内的各类能源介质使用状况实行集中监视、管理，实现能耗在线监测、计量和动态分析功能，并对重点供能设备的运行参数进行监视，对加强全厂的能源监控管理，促进节能减排，减少能源浪费，切实提高工业企业的用能水平，达到工业节能减排约束性指标，实现单位生产总值能耗下降。

二、 企业能源与设备管理现状

1、 长客能源计量现状

2电能：一级计量表为供电公司所有，二级电能数据全部接入综保系统，利用专网连接到中心变电所。

2自来水：一级表为自来水公司所有，二级表共182块均为老式机械表，且部分仪表直管段不够、安装不合理。

2蒸汽：一级表有3块智能仪表，二级表配备不全，并且二级表部分没有进行检定。

2特殊气体：特殊气体使用瓶装接入输送管道，没有安装一级流量计设备，通过使用瓶数量进行气量统计。

2压缩空气：厂区有4个空压站，没有实现一级、二级计量。

2、 长客能源管理现状

管理模式粗放，能源计量还停留在手工抄表方式，能源平衡的非客观化，已不适应企业精细化管理提出的“清晰账、明白账、可量化”的要求；设备综合效率数据难以量化，设备产能不均衡，设备效能提升空间不直观，企业在能源管理和监察手段上，还停留在事后检查和“救火队”模式，奖惩考核，依靠人工督察、教育和罚单形式，已不适应能源传输实时监测和能源使用实时统计的精细管理要求。

3、 长客设备运行现状

长客生产加工设备众多，综合效率数据难以量化，设备效能提升空间不直观，生产繁忙，委外成本每年有10亿元左右，对设备没有有效的监控，设备真实的利用情况利用人工统计，加工过程无法得到有效的监管。

长客公司的粗放式能源和设备管理现状已经不适应作为现代化的高端装备制造业企业管理的需要，也不能很好满足每年300多亿销售收入（每天1亿多销售收入）的现代化企业对用能和设备管理的需要。

三、 项目建设内容

按照国家和北车公司的要求，长客公司从2013年开始启动能源信息化管控平台建设工作。平台的建设是按照“总体规划、分步实施、注重实效”的原则分两期工程进行。一期工程主要是搭建能源信息化管控平台整体构架，做到能源用量数据自动采集和监控，做到能源消耗“心中有数”；依托能源管控平台，对公司产品的关键设备、独投设备、组焊及总组成焊接等重点生产设备实施了效能监测。

1、 能源管理系统的建设

能源管理系统一期建设主要完成能源管控大厅、机房及整个能源信息化管控平台框架的搭建工作，实现了风、水、电、蒸汽、温水、原煤、氧气、氩气等957个点（不含阿克姆自动调温）的数据自动采集和处理，能源数据的实时监测、运行情况分析、统计报表、异常报警、对比分析等功能，实现对公司所有一、二级用能计量表进行在线监测，做到能源使用消耗心中有数。截止目前能源计量点采集和系统接入统计如下：

2 蒸汽：63点

2 水：53点

2 采暖热水：26点

2 压缩空气：18点

2 氩气：6点

2 氧气：9点

2 氮气：4点

2 煤：2点

2 新厂区和老厂区锅炉控制系统接入，采集22点

2 阿克姆自动调温控制系统接入，采集温度点和电动阀门的开动范围

2 新厂区综保系统接入，采集754点

通过能源管控平台的建设，实现能源的精细化管理。同时，积极探索能源信息化管控平台的应用领域，逐步探索将能源管控系统与工艺规划、生产系统、定额系统、财务系统和精益生产融合，实现产品能耗定额管理和智能管理，通过能源管理系统和设备运行效率的监控为精益生产提供可信赖的量化数据。

2、 设备效能监测的建设

设备效能监测的建设，根据长客对生产过程的深入探索应用思路，了解关键设备、独投设备等开机、停机、合理负荷工作时间、计算设备利用率、设备空载运行时间、满载运行时间、轻载运行时间，并且把设备运行数据长期存储，通过信息化手段进行事中和事后分析。

目前，设备效能监测的建设在长客已完成202台生产加工设备（一期118台、二期84台）的运行状态监控，包括各车间如客车制造中心（铝车体车间、钢车体车间）、冲压件分公司、转向架分公司、高速制造中心；设备种类包括闸压机/折弯机、激光切割机、数控高压水切割机、水刀、数控（激光、高压水）切割机、点焊机、波纹板缝焊机、激光焊机、龙门自动焊机、搅拌摩擦焊机、数控加工中心、龙门机床、数控镗铣床等、静压试验机、转向架测量和调试静压试验台等。

通过采集设备运行过程中的各种状态的信号，计算不同运行状态（开机、关机、全负荷运行、低负荷运行）的持续时间以及设备运行的工况，计算设备利用率，开机率和性能开动率，核算OEE，清晰的了解设备效率情况，发现生产瓶颈。

四、 项目应用效果

1、 在能源建设方面

通过能源管控中心功能，实时在线全覆盖的监测风、水、电、气（汽）使用、自动调温结果，全面了解能源的使用过程，发现不合理能源利用，提出有效的解决方案，做到“心中有数”。

基于能源管理体系，通过能源管控平台，实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率，及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，向能源管理要效益。

2、 在设备利用方面

l 支持设备状态管控，有利于提高设备使用效率。能源信息化管控平台通过支持与设备集成或在设备上安装传感器的方式，实现了设备状态信息的实时采集和反馈，便于管理人员直观的查询和监控关键设备的运行状态信息，结合长期使用经验和一些核实手段，提前杜绝“带病”设备持续工作，也防止优质的设备闲置浪费，有利于设备利用率的提高。

l 为设备工艺参数执行监督提供数据支撑。以IGM龙门自动焊机为例，通过能源信息化管控平台可得到其一段时间内实际开动时间的统计值，与其这段时间加工产品的理论工时对比时，发现龙门自动焊机的实际所测工时均小于龙门自动焊机理论工时，经调查发现原因是操作者在焊接过程中提高了焊接速度，给产品留下了质量隐患。

l 支持设备整体情况的把控，有利于设备投资分析和控制。查询2014年上半年的设备可用效率，统计分析得到目前监控设备中，可用效率达到80%以上的设备占44%；达到80%--50%以上的设备占19%；50%--10%的设备占16%，在10%以下的设备占21%，有利于充分掌握设备利用率总体状况，对于现有设备潜能挖潜、任务外协还是新增投资做决策提供数据支撑。

3、 在工艺管理方面

l 为生产线均衡布局调整提供数据支撑。能源信息化管控平台提供关键设备的可用效率统计，通过统计数据可间接分析得到各设备的使用程度和负荷情况，结合生产工艺局部将生产线设备可用效率进行对比分析，重新平衡生产线各工序能力，不断优化调整生产布局，促进生产线整体能力的提高。

l 为产品实际工艺执行监督提供数据支撑。以底架合成设备为例，该设备主要用于波纹板和底架主横梁间点焊，代替原电铆焊接结构。分析其采集反馈数据发现该设备的可用效率非常低，调查发现原因是该设备在产品中没有充分的应用，主要还是采用原电铆焊接工艺进行生产，违反了工艺要求。

4、 在生产组织方面

l 为合理排产提供数据支持。以激光切割机为例，从它的设备可用效率统计数据上看，10台设备中，有3台设备可用效率超过100%，3台设备的可用效率位于80%--100%，还有4台设备可用效率在70%以下，说明总体工作量上分配不均，部分设备生产量不饱和，管理人员需结合设备性能安排生产计划，尽可能平衡设备排产，保证设备充分利用。

l 利于发现并缩短不必要的班制安排。以数控折弯机为例，数控折弯机的数量为9台，其中1班制设备5台、2班制设备4台。分析数控折弯机的采集反馈数据得到，其单班制中的4台设备可用效率都在80%以上，工作量基本饱和。4台2班制设备，可用效率都在60%以下，对照上半年生产计划，设备能力有富裕。这就说明4台设备无需采用两班制，可以采用拖班方式解决，或者进行设备之间的任务适当调整。

l 为产品是否需要委外决策提供数据参考。在没上能源信息化管控平台之前，每年企业需要花费大量的资金在委外加工上，实施了能源信息化管控平台之后，委外的数量大幅度降低，主要是得益于能源信息化管控平台实现设备可用效率的统计分析，支持企业优先考虑公司内同类设备能力是否满足，有效挖掘了自有设备的富余能力，减少了同类设备可用效率低却还大量外协情况的发生，为外协的审核和决策提供了数据支撑。

5、 在人员分配方面

l 为人员班制设置提供数据支撑。以车顶自动点焊设备为例，根据能源信息化管控平台中的统计数据分析发现，该设备的通电时间长但可用效率低，调查发现该设备在生产任务较小时仍采用2班制，人员分配不合理，后根据生产任务进行动态调整，生产任务较小时，采用一班制加拖班生产方式。

l 为人员效率分析提供数据支撑，通过单台设备实时加工状态和加工效率统计分析，发现晚班工人实际加工时间很短，后半夜经常提前休息，而白班其实空闲较多。经调整，取消晚班，提高白班效率。

l 为人员协调分配提供数据支撑。通过单台设备实时加工状态数据统计分析，发现每日9点以前，设备总是处于空闲状态。经了解，原来是送件不及时。经调整，送件工提前上班，解决问题。

长客能源管理系统二期工程将重点结合公司能源管理体系建立的需要实现能源的精细化管理，实现公司和次级用能单位能源管理体系目标指标进行监测，对各次级用能单位能源消耗进行统计和分析，对次级用能单位主要用能过程进行检测和统计，为制定主要用能过程的用能指标提供依据，为降低万元工业增加值能耗、减少用水及技术措施节能奠定基础。