Przemysł 4.0 i efektywne zarządzanie energią

share
Omawiając cechy przemysłu 4.0 i efekty cyfrowej transformacji, bardzo często skupiamy się na sprawnie realizowanych procesach, na szybszym przepływie informacji czy większej niezawodności infrastruktury. Nie powinniśmy jednak zapominać, że zachodzące zmiany w fabrykach i zakładach XXI wieku wpłyną również na skuteczne realizowanie idei zrównoważonego rozwoju. Umożliwią lepsze wykorzystanie energii i zarządzanie zasobami, w czym duży udział będą mieć takie rozwiązania jak smart sensory.

Ile energii zużywa przemysł? 

Jak podaje Międzynarodowa Agencja Energetyczna, przemysł odpowiada za 37% globalnego zużycia energii. Jednocześnie nawet do 50% z niej bywa marnowane, m.in. wraz z wymianą ciepła przez maszyny czy podczas procesu przesyłania. Do niedawna możliwości technologiczne pozwalały jedynie na ograniczone działania w tym zakresie. Konkretny krok naprzód umożliwia dopiero rewolucja przemysłowa 4.0, zapewniając dostęp do cennych danych i praktyczne możliwości ich wykorzystania. 

Cyfryzacja i optymalizacja operacyjna, zakładająca wdrożenie smart sensorów, uczenia maszynowego, automatyzacji i sztucznej inteligencji, wpływa na większą efektywność energetyczną przemysłu, pozwala zaoszczędzać cenne zasoby i ograniczyć emisję gazów cieplarnianych. Pozytywne efekty można szybko dostrzec – jak wylicza NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority), inwestycja w nowe, inteligentne technologie i systemy umożliwiające zarządzanie energią w czasie rzeczywistym może przynosić obniżenie kosztów działania przedsiębiorstwa średnio o 15% przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia energii. 

Przemysł 4.0 jest smart

Nowoczesne zarządzanie energią w przemyśle oznacza wykorzystanie możliwości technologicznych w ujęciu tak pojedynczej maszyny, jak i całej funkcjonującej w danej organizacji infrastruktury. Implementacja bezprzewodowych, mających minimalne potrzeby energetyczne czujników pozwala m.in. dokonywać dokładnych pomiarów, które następnie trafiają do systemów, gdzie są poddawane analizie pod kątem wszelkich odchyleń od normy lub sygnałów mogących wskazywać na wadliwe działanie. Może to sprowadzać się na przykład do monitorowania przepływu prądu w okablowaniu czy na poziomie danego urządzenia z wyliczeniem średniej podawanej co kilkadziesiąt sekund. 

Tego rodzaju zaawansowana diagnostyka, wspierana przez inteligentne systemy, sprawia, że działanie infrastruktury w obiektach przemysłowych staje się przejrzyste, a jakość pracy urządzeń jest nieustannie monitorowana. Tym samym organizacja daje sobie szanse, by zapobiegać problemom technicznym, optymalizować pracę i w czasie rzeczywistym reagować na wszelkie niespodziewane sytuacje. Krótko mówiąc – zyskuje dostęp do danych, dzięki którym ma pełną kontrolę nad działaniem urządzeń. 

W tym miejscu warto wspomnieć o cyfrowych bliźniakach, o których pisaliśmy także wcześniej na naszym blogu. Wykorzystanie technologii w przemyśle przynosi szereg korzyści, także w kontekście zużycia energii. Zebrane dane i dokonane obserwacje umożliwiają zarówno zoptymalizowanie całej infrastruktury przedsiębiorstwa na etapie projektu, jak również zwiększanie efektywności firmy przemysłowej, kiedy ta aktywnie realizuje już procesy. Digital twin pozwala zrobić praktyczny użytek z wewnętrznej elastyczności organizacji, by jak najbardziej efektywnie wykorzystywać zasoby, także te do tej pory często marnotrawione, w rodzaju ciepła odpadowego. Otwiera też drogę dla skutecznego użycia w większym zakresie alternatywnych źródeł energii, co przekłada się na korzystne zmiany dla całego środowiska. 

Smart sensor w roli cennego łącznika

Leżące u podstaw cyfrowej transformacji przemysłu 4.0 smart sensory stanowią element łączący światy rzeczywisty i cyfrowy. W porównaniu do tradycyjnych sensorów, które zbierały pewne informacje, by następnie mogły one zostać poddane ocenie przez człowieka, smart sensory tworzą rozbudowane sieci, w których dane są analizowane z użyciem zaawansowanych algorytmów. Opracowane oprogramowanie towarzyszące umożliwia skuteczną analizę danych i wyciąganie wniosków, które z kolei prowadzą do realizacji zadań przez określone elementy wykonawcze infrastruktury. 

Jak może się to przekładać na korzyści dla organizacji? W przypadku wspomnianego na początku efektywnego zarządzania energią, smart sensory zapewniają firmie pełną kontrolę nad infrastrukturą i dostęp do kompletnej informacji dotyczącej działania np. sieci energetycznej czy wykorzystania zasobów przez działające urządzenia. Tym samym umożliwiają skrócenie czasu reakcji, a także wprowadzenie automatyzacji w zakresie działań, co z kolei prowadzi do mniejszej liczby sytuacji, w których konieczna jest interwencja człowieka. Wykorzystywanie inteligentnych czujników i dedykowanych rozwiązań sprawia również, że organizacja może błyskawicznie reagować na zmieniające się potrzeby klientów, dostosowywać procesy do nowych zamówień bez przestojów, a także przeprowadzań modyfikacje czy naprawy w najlepszych momentach i w najkrótszym czasie.

Nie można przy tym zapominać o smart robotach, których liczba i zakres obowiązków w fabrykach z każdym dniem zauważalnie rośnie. Ich ewolucja oznacza nie tylko bardziej efektywną współpracę z człowiekiem, precyzyjną komunikację M2M (Machine-to-Machine) czy większą wszechstronność. Wiąże się także z inteligentnym zarządzaniem energią, oszczędzaniem jej oraz magazynowaniem z myślą o późniejszym wykorzystaniu. W kontekście energetycznym oznacza to również tworzenie w fabrykach zaawansowanych zamkniętych obiegów, w których kilka połączonych maszyn wykorzystuje jedno źródło energii pochodzącej na przykład z paneli słonecznych.   

Benefity dla przemysłu

Przemysł 4.0 robi wydatny użytek z informacji, które pozyskuje dzięki rozlicznym, dedykowanym rozwiązaniom software’owym i sprzętowym. Kombinacja nowych technologii zapewnia dostęp do danych na poziomie do tej pory nieznanym w wielu fabrykach i obiektach przemysłowych, a tym samym otwiera nowe sposoby zwiększania wydajności. Istotnym elementem, który zostanie usprawniony w ten sposób, jest efektywność energetyczna. 

Jak może przekładać się to na oszczędności? Wyliczenia dokonywane dla amerykańskich firm mówią o kwotach rzędu 900 000 dolarów rocznie i to tylko przy zwiększeniu efektywności o pięć procent. Zyskując dostęp do szczegółowego monitorowania maszyn i całej infrastruktury w czasie rzeczywistym, za pomocą inteligentnych czujników, firmy mogą łatwo namierzyć słabo zoptymalizowane punkty i dokonać niezbędnych korekt. Wykorzystanie możliwości cyfryzacji umożliwia również szybsze niż kiedykolwiek wcześniej wykrywanie anomalii w działaniu i reagowanie na nieprzewidziane sytuacje w rodzaju szkodliwych dla urządzeń skoków napięcia w sieci. 

Robiący użytek z nowych technologii przemysł 4.0 wpisuje się w w nurt zrównoważonego rozwoju, w którym produkcja musi być optymalizowana w taki sposób, by minimalizować negatywny wpływ na środowisko, społeczeństwo i gospodarkę.


Jednym z wyrazów tego rodzaju działań jest zwiększanie efektywności energetycznej organizacji, prowadzące do najlepszego wykorzystania zasobów, jak i niwelowania emisji szkodliwych odpadów czy gazów cieplarnianych. A na tym zyskujemy wszyscy. 

Autor

GlobalLogic Poland

Zobacz artykuły

Kategoria artykułu

Inne kategorie na blogu:

Popularni autorzy

Marcin Medyński

Marcin Medyński

Consultant

Patryk Siedlecki

Patryk Siedlecki

Software Engineer

Piotr Doskocz

Piotr Doskocz

Lead Software Engineer

Piotr Andrusiuk

Piotr Andrusiuk

Senior Project Manager

Monika Malucha

Monika Malucha

Senior Marketing Specialist