如何确定节能措施的优先级:先从设备不生产却运行最久的地方入手

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作者 Alyssa Fleurette

发布时间:2026.11.12

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本文面向手里有一份节能措施清单、需要决定从哪里入手的厂长、生产经理、能源和设备维护负责人以及持续改进团队。文章说明:为什么设备通电却不生产的小时数,往往比装机功率更能改变节能措施的先后顺序;以及如何把实测的设备状态与实测的能耗结合起来,确定措施的优先级。

要点
  • 没有测量,就没有可靠的措施顺序。
  • 非生产能耗等于各状态功率乘以各状态小时数。
  • 按装机功率排序,往往会选错设备。
  • 无需投资的措施大多针对非生产时间。

dswerk.de 关于测量和节能杠杆顺序的观点

Dipl.-Ing. Dražen Stjepić 在 dswerk.de 发表的德语文章 Energieeffizienz im Maschinenbau: Hebel & Wirtschaftlichkeit(《机械制造中的能源效率:杠杆与经济性》)中,介绍了机械制造领域的生产企业如何降低能耗、如何测算投资回报。文章开篇的一句话正好概括了本文的思路:“Ohne Messung gibt es keine Kennzahlen, ohne Kennzahlen gibt es keine Priorisierung”(“没有测量就没有指标,没有指标就无法确定优先级。”)

他建议先单独测量最大的用能设备,例如加装分表,并介绍了五个杠杆:更高效的电机、泵和风机上的变频器、压缩空气(泄漏、压力、控制)、按需供能的液压系统,以及避免负荷峰值。在起步阶段,他给出了清晰的顺序:先查压缩空气泄漏,再装分表,然后给现有的泵和风机加装变频器;更大的系统性项目放在之后。他文中的一个实践案例点明了本文要讨论的问题:两台数控机床在周末待机时,液压泵仍以满功率运行。在计算单件能耗时,他还建议在同一时段内记录换型、停机和清洁时间。本文正是从这一点展开:每台设备的实测状态如何帮助确定节能措施的优先级。

为什么不生产的小时数会改变排序

设备在不生产任何零件时消耗的能量,等于两个量的乘积:该状态下的功率,以及在该状态下停留的时间。分表提供第一个量。很多工厂缺少第二个量,因为没有人确切知道一台设备每周等待多久、换型多久,或者下班后还通电多久。如果只按装机功率排序,往往会从错误的设备开始。

为了确定优先级,建议把每台设备的时间划分为界限清晰的几种状态:

  • 生产:设备正在加工零件。高效驱动、变频器等杠杆在这里发挥作用。
  • 短停机:持续几秒到几分钟的停机。液压、冷却和除尘通常仍在运行。
  • 班内等待:缺料、缺人、等待放行。设备已就绪,但没有生产。
  • 换型和清洁:计划内的非生产时间,各种公用介质往往一直开着。
  • 计划停机:休息、夜间和无班次的周末。关键在于设备是真正断电,还是仍处于待机。

针对非生产状态的措施(断电逻辑、节能模式、关闭压缩空气、按需液压)带来的节省,与设备在这些状态下的小时数成正比。因此,一台功率中等、却经常长时间等待或周末一直待机的设备,可能比一台几乎一直在生产的大功率设备更应该优先处理。

根据实测设备状态确定节能措施优先级的四步方法示意图:选择设备、测量状态、计算非生产能耗、分配杠杆

优先级矩阵:状态、测量与杠杆

状态 测量能看到什么 典型杠杆 措施类型
计划停机(夜间、周末) 无班次时的通电小时数、待机功率 断电流程、控制系统中的待机程序、关闭公用介质 管理或编程,通常无需大额投资
班内等待 等待的时长和频次,以及原因 等待达到设定时长后进入节能模式,消除等待原因 流程与控制
短停机 每班次数和总时长 消除短停机的原因 改善工作,同时提升 OEE
换型和清洁 每次的实际时长 有针对性地关闭公用介质,缩短换型时间 标准作业
生产 生产小时数和单件能耗 高效电机、变频器、负载敏感液压 需要测算回收期的投资

这个矩阵不能代替经济性测算。它的作用是确保测算建立在正确的小时数之上,并且不会遗漏那些无需投资、往往针对非生产时间的措施。

五步方法

  1. 选择设备。按照 dswerk.de 对分表的建议,从最大的用能设备开始,再加上您知道经常等待的设备。
  2. 测量状态,包括班次以外的时间。连续几周自动记录每台设备何时生产、停机、等待或换型,夜间和周末也包括在内。
  3. 确定各状态下的功率。把电表读数和状态历史放在一起,计算每台设备在每种状态下的平均功率。
  4. 计算非生产能耗并排序。各状态小时数乘以各状态功率,就是非生产能耗。按这个数字给设备排序,而不是按装机功率。
  5. 分配杠杆并重新测量。为每个较大的能耗项从矩阵中选定一个杠杆,先做无需投资的措施,实施后重新测量。

举一个示意性的例子,并非实测数据:设备 A 不生产时功率为 5 kW,每周有 60 小时通电但不生产,即每周 300 kWh。设备 B 更大,不生产时功率为 8 kW,但每周只停 15 小时,即 120 kWh。按装机功率,B 会排在前面;按非生产能耗,A 才是首选,而合适的杠杆是断电流程,而不是投资。

常见的错误有两个。第一,把班内等待算作生产时间,因为设备是通电的。第二,措施实施后不再重新测量,节省量始终只是估算。设备状态的实测可以用数据回答这两个问题。

TEEPTRAK 的作用

TEEPTRAK 自动测量每台设备的状态:在电气柜中安装一个模块,在产线旁安装一个传感器,每台设备安装约一小时,无需连接 PLC,48 小时内即可得到首个 OEE。每一次停机都带时间戳记录,包括短停机,操作工在设备旁确认原因,因此等料或等待放行都会显示为独立的原因。能耗数据来自您的电表;能源咨询、经济性测算和补贴申请仍由专业人士负责。TEEPTRAK 不是 MES:它提供让非生产时间变得可见的状态数据。TEEPTRAK 已在 30 多个国家的 700 多家工厂使用。

延伸阅读

FAQ

为什么只看装机功率不足以确定节能措施的优先级?因为它不反映时间。非生产能耗取决于设备等待、换型或待机的小时数,而这一点在不同设备之间差别很大。

每台设备都需要单独的分表吗?最大的用能设备需要,这也是 dswerk.de 的建议。就确定优先级而言,通常只需准确测定一次各状态下的功率,然后持续跟踪各状态的实测小时数。

通常先做哪些措施?往往是无需投资的措施:夜间和周末的断电流程、等待期间的节能模式以及关闭公用介质。驱动或液压方面的投资随后进行,并以实测小时数为基础测算回收期。

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