W zakładzie produkcyjnym energia elektryczna jest jednocześnie kosztem, zasobem technicznym i sygnałem o stanie procesu. Rachunek za prąd pokazuje jednak przede wszystkim wynik końcowy. Informuje, ile energii pobrał cały obiekt i ile trzeba zapłacić, ale nie wyjaśnia, co wydarzyło się na hali. Nie pokaże, czy wzrost zużycia wynika z większej liczby zleceń, dłuższego rozruchu, pracy maszyn bez obciążenia, nieszczelności instalacji sprężonego powietrza czy obniżenia wydajności jednej linii.
W HOBO Systems wiemy, że dopiero dane zebrane bliżej procesu pozwalają zobaczyć, jak energia zachowuje się w rzeczywistym rytmie produkcji. Nie chodzi wyłącznie o odczyt kWh na koniec miesiąca. Warto obserwować pobór energii w czasie, zestawiać go ze stanami pracy urządzeń oraz odnosić do zmian, partii, receptur i wielkości produkcji. Wtedy licznik przestaje być urządzeniem rozliczeniowym, a staje się źródłem informacji dla kierownika produkcji, utrzymania ruchu, finansów i osób odpowiadających za energię.
Dlaczego suma kWh za miesiąc może wprowadzać w błąd?
Dwa miesiące mogą zakończyć się takim samym zużyciem energii, ale przyczyna tego wyniku będzie całkowicie inna. W pierwszym zakład mógł wyprodukować więcej, zachowując właściwą wydajność. W drugim ta sama liczba kWh mogła zostać pobrana przy mniejszej produkcji, częstszych postojach albo zwiększonej liczbie braków. Z perspektywy samej faktury oba okresy wyglądają podobnie. Z perspektywy procesu różnica może być bardzo duża.
Równie mylące bywa porównywanie wyłącznie miesięcznych kosztów energii. Cena zakupu prądu, składniki dystrybucyjne i opłaty stałe mogą zmieniać wartość rachunku niezależnie od pracy maszyn. Z kolei sama liczba kWh nie odpowie, czy linia zużyła więcej energii dlatego, że obsłużyła większe zlecenie, czy dlatego, że przez kilka godzin działała w trybie gotowości.
Właśnie dlatego analiza produkcyjna powinna rozpoczynać się od prostego pytania: co chcemy wyjaśnić? Jeżeli celem jest ograniczenie poboru energii poza zmianą, potrzebne będą dane godzinowe lub częstsze. Jeżeli firma chce ocenić energochłonność konkretnego wyrobu, trzeba połączyć pomiar z liczbą dobrych sztuk i informacją o produkowanym asortymencie. Gdy problemem są wysokie szczyty mocy, ważniejszy będzie profil obciążenia niż miesięczna suma zużycia.
Od licznika głównego do obrazu procesu
Licznik główny odpowiada na pytanie o pobór całego zakładu. Nie rozróżnia jednak, ile energii trafiło do linii produkcyjnych, magazynu, serwerowni, biur, chłodni, odpylania czy sprężarkowni. Gdy wszystkie odbiorniki pozostają w jednym wyniku, łatwo szukać przyczyny wzrostu kosztu w niewłaściwym miejscu.
Dobry układ pomiarowy nie musi oznaczać licznika na każdym przewodzie. W praktyce warto zacząć od odbiorników, które mają duży udział w zużyciu, wpływają na stabilność produkcji albo budzą wątpliwości techniczne. Najczęściej są to całe hale, linie technologiczne, maszyny o wysokiej mocy, sprężarkownie, urządzenia chłodnicze, piece, suszarnie, systemy wentylacji i odpylania.
Pomiar można rozbudowywać etapami. Najpierw firma ustala, które strefy zużywają najwięcej energii i gdzie nie ma wystarczającej widoczności. Następnie instaluje podliczniki w miejscach, które mają znaczenie dla codziennych decyzji. Dopiero później ocenia, czy potrzebne jest zejście do pojedynczej maszyny lub konkretnego gniazda technologicznego. Takie podejście ogranicza zbędne koszty i pozwala szybciej wykorzystać pierwsze dane.
Ważny jest także czas zapisu. Interwał 15-minutowy dobrze pokazuje profil całego obiektu, obciążenie w ciągu doby oraz momenty zwiększonego poboru. Może jednak nie wystarczyć do analizy szybkiej maszyny pakującej, prasy albo urządzenia pracującego w krótkich cyklach. Jeżeli cykl trwa minutę lub mniej, dane powinny być zbierane częściej albo powiązane bezpośrednio ze stanem pracy maszyny.
Energia w czasie postoju – koszt, którego często nie widać
Wiele strat nie powstaje podczas intensywnej produkcji, lecz pomiędzy zleceniami. Maszyna może pobierać energię w trybie czuwania, po zakończeniu zmiany albo podczas nieplanowanego zatrzymania. Oddzielnie działają też media pomocnicze. Sprężarka, wentylacja czy chłodzenie mogą pracować mimo braku realnego zapotrzebowania na hali.
Wykres poboru energii poza godzinami produkcji często pokazuje pierwszy obszar do sprawdzenia. Stabilna, podwyższona wartość nocą lub w weekend nie zawsze oznacza problem. Może wynikać z wymaganej pracy chłodni, serwerowni czy instalacji bezpieczeństwa. Powinna jednak mieć uzasadnienie. Jeśli nie ma go w harmonogramie pracy ani w wymaganiach technologicznych, warto przeanalizować ustawienia urządzeń, automatykę, szczelność instalacji i zasady wyłączania odbiorników.
Szczególnie dużo można ustalić w przypadku sprężonego powietrza. Sprężarkownia zużywa energię niezależnie od tego, czy powietrze wspiera proces, czy ucieka przez nieszczelność. Porównanie pracy sprężarek z aktywnością linii oraz pomiarem przepływu pozwala oddzielić uzasadnione zapotrzebowanie od strat. Podobna zasada dotyczy chłodzenia, odpylania i wentylacji. Dane energetyczne nie zastępują diagnostyki technicznej, ale pomagają wskazać moment, w którym należy ją rozpocząć.
Porównuj podobne warunki, nie tylko wyniki końcowe
Wskaźnik zużycia energii na sztukę produktu jest użyteczny, ale tylko wtedy, gdy zestawia naprawdę porównywalne procesy. Produkcja dwóch wyrobów na tej samej linii może wymagać innej temperatury, prędkości, formatu, liczby przezbrojeń czy czasu stabilizacji urządzenia. Zestawienie ich w jednej średniej może stworzyć obraz, który nie pasuje do żadnego z nich.
Dlatego warto dzielić dane według typu produktu, receptury, partii, zmiany, wariantu opakowania lub innego parametru mającego wpływ na proces. W zależności od branży przydatne będą także informacje o temperaturze otoczenia, wilgotności, ciśnieniu, poziomie obciążenia czy jakości surowca. Dopiero wtedy można ocenić, czy zmiana zużycia energii jest naturalnym skutkiem warunków produkcyjnych, czy sygnałem pogorszenia pracy.
To samo dotyczy zmian pracowniczych. Różnica pomiędzy zmianą poranną a nocną nie musi oznaczać gorszej organizacji pracy. Jedna zmiana może wykonywać więcej rozruchów, obsługiwać bardziej wymagające zlecenia albo pracować przy innym wykorzystaniu linii. Dane energetyczne są wartościowe wtedy, gdy prowadzą do pytań opartych na faktach, a nie do pochopnego wskazywania winnych.
Co warto łączyć z pomiarami energii?
Aby zrozumieć pobór energii na produkcji, sama informacja z licznika nie wystarczy. Największą wartość daje zestawienie jej z danymi operacyjnymi. W systemie raportowym warto uwzględnić między innymi:
- czas produkcji, postoju, rozruchu, mycia i przezbrojenia;
- liczbę wszystkich sztuk, dobrych sztuk oraz braków;
- identyfikator zlecenia, partię, format lub recepturę;
- stan pracy maszyny i zgłoszone alarmy;
- prędkość linii oraz stopień wykorzystania jej możliwości;
- dane o pracy sprężarkowni, chłodzenia, odpylania i wentylacji;
- temperaturę lub inne warunki, które wpływają na technologię.
Nie wszystkie te dane muszą od razu trafiać do jednego, rozbudowanego systemu. Na początku wystarczy połączyć kilka wskaźników, które wyjaśniają najczęstsze problemy. Dla jednej firmy będzie to relacja między energią a liczbą dobrych sztuk. Dla innej – nocny pobór sprężarkowni, czas pracy chłodni lub moc pobierana w chwili rozruchu linii.
Jakie sygnały powinny zwrócić uwagę?
W analizie energii dobrze sprawdzają się alerty oparte na odchyleniach od normalnego profilu pracy. Nie powinny one automatycznie oznaczać awarii. Są raczej sygnałem, że dany przypadek wymaga sprawdzenia przez osobę znającą proces.
Niepokojąca może być na przykład wysoka moc po zakończeniu produkcji, wzrost poboru przy niezmienionej liczbie dobrych produktów, dłuższy niż zwykle rozruch albo podwyższone zużycie podczas pracy w gotowości. Warto obserwować również gwałtowne skoki obciążenia. Mogą wskazywać na zmianę ustawień, dodatkowy odbiornik, problem techniczny albo po prostu nietypowe zlecenie realizowane na linii.
Z czasem firma może stworzyć własny profil normalnej pracy dla wybranych maszyn i mediów. Nie jest to sztywna norma dla całego zakładu. To praktyczny punkt odniesienia dla konkretnego urządzenia, produktu i warunków. Im lepiej opisany jest proces, tym łatwiej odróżnić rzeczywistą stratę od uzasadnionego zużycia.
Dane muszą być wiarygodne
Błędny pomiar potrafi prowadzić do kosztownych decyzji. Przed wykorzystaniem danych do analiz warto sprawdzić konfigurację przekładników, kierunek i kolejność faz, poprawność jednostek, synchronizację czasu oraz ciągłość odczytów. W przypadku rozbudowanego układu należy też porównać sumę podliczników z licznikiem nadrzędnym.
Różnica między nimi nie musi być błędem. Może obejmować odbiorniki, które nie zostały opomiarowane, straty techniczne albo odczyty z niezsynchronizowanych chwil. Powinna jednak być znana i opisana. Bez tego trudno ocenić, czy raport pokazuje rzeczywisty obraz produkcji, czy jedynie fragment instalacji.
Innego podejścia wymaga system przeznaczony do wewnętrznego zarządzania, a innego układ wykorzystywany do rozliczeń pomiędzy odrębnymi podmiotami. W drugim przypadku trzeba sprawdzić wymagania dotyczące urządzeń, dokumentacji i zasad rozliczania. W analizie zarządczej najważniejsza jest z kolei powtarzalność metody oraz możliwość rzetelnego porównywania kolejnych okresów.
Jak rozpocząć bez paraliżowania projektu?
Najlepiej zacząć od konkretnej decyzji, którą firma chce podejmować lepiej. Może to być ograniczenie poboru poza zmianą, sprawdzenie efektywności sprężarkowni, porównanie dwóch linii albo ocena efektu modernizacji. Dopiero później należy dobrać miejsca pomiaru, częstotliwość danych i wskaźniki raportowe.
Dobrym pierwszym krokiem jest zebranie obecnych danych: faktur, harmonogramów pracy, informacji o maszynach i planów instalacji elektrycznej. Następnie warto wybrać kilka obszarów o największym potencjale – niekoniecznie tych, które są najłatwiejsze do opomiarowania. Po pierwszym okresie pomiarowym można sprawdzić jakość danych, zdefiniować podstawowe raporty i dopiero wtedy podejmować decyzję o rozszerzeniu systemu.
HOBO Systems wspiera zakłady w zbieraniu i interpretowaniu danych z obiektów oraz maszyn w ramach systemu zarządzania energią AIFLO. Pomiary mogą pomóc uporządkować wiedzę o pracy produkcji, wychwycić obszary wymagające uwagi i budować raporty dopasowane do sposobu działania firmy. Jeżeli punktem wyjścia jest sprawdzenie kosztów całego punktu poboru, pomocny może być również audyt kosztów energii elektrycznej.
Artykuł sponsorowany
