妙用感測技術 大幅強化工廠環境安全

妙用感測技術 大幅強化工廠環境安全
2016/08/31 01:56-DIGITIMES企劃  

無庸置疑,隨著工業4.0、工業物聯網乃至智慧機械等議題延燒,現今多數製造企業,都開始嚐試思索、甚至付諸實踐,把傳統工廠導向智動化格局;儘管催生智慧工廠的初衷,不外是提升生產力與降低成本,但在營運績效之外,如何藉助科技一併強化工業安全、節能環保,在在都是關鍵課題。對於製造業從業人員,今時今日舉凡物聯網、智慧製造、智廠工廠、智動化、工業4.0等等項目,都可謂沸沸揚揚的熱門話題,先前對它們就算再怎麼一知半解,如今透過產官學研、再搭配媒體各界鋪天蓋地的宣導,也逐漸能夠掌握要領。


以前述提及的物聯網而論,顯而易見,不管在工廠邁向自動化或智慧化的過程中,著實扮演舉足輕重的角色,可以發揮的空間相當大,包括生產製造過程的檢測、即時參數的擷取、機台設備與產品的監測管理、原物料的耗用監測,乃至於生產環境因子的調控,一旦善用物聯網技術,都可望加以實現。
舉例來說,工廠可以利用智慧電錶模組,藉以監測機台設備的電流狀態,只要發現其耗電量出現異常狀況,不管是逼近、甚或超越正常基準範圍的上下限,抑或出現異於往常的劇烈高低起伏,都意謂該機台設備的健康狀態亮起紅燈,管理人員只要即時掌握這個感測資訊,便能及早介入處理,提前遏止後續極可能發生的不利事件。在以往還出現物聯網技術時,除非等到機台設備真正失效,業主或相關管理人員才會如道原來該設備如此不健康,但此時它已經無預警停止運轉,企業無可避免將承受可觀的產能損失,如今拜物聯網感測技術之賜得以及早發現、及早處理,便能消弭這層損失,由此便不難凸顯工業物聯網的應用價值。

打造廠務環境監控機制 確保工廠環境品質

除了攸關產能與營運績效的機台設備,確實需要藉助物聯網技術執行監管外,若談到真正出了事、後果更加嚴重可怕的工安環衛議題,同樣可透過物聯網技術加以妥善處理。在此前提下,已有愈來愈多製造企業,開始利用物聯網技術建立廠務環境監控機制,隨時針對工廠粉塵、二氣化碳、天然氣、水、溫濕度及其他有害物質進行安全監測,以期確保工廠環境品質,連帶進一步優化工廠運作狀況。

事實上,工安環衛議題之所以重要,並不難理解,回顧過往歷史,單單看近幾年一些重大事故,包括2013年的大陸無錫海力士半導體廠失火、青島輸油管線爆炸燃燒事故,2014年的高雄氣爆、蘇州崑山中榮金屬爆炸案,直至2015年的天津爆炸案,每一件都讓人備感傷痛遺憾,細究這些悲劇的發生原因,其實都可以歸納為設計不良、再加上檢查不到位所致;一旦善用物聯網,即能夠將檢測機制由傳統的人工模式轉向自動化,如此一來,就可望大幅提升監測效率,減少這些遺憾事故發生的機率。

如同無錫海力士半導體的意外事件,即是施工人員誤將氫氣管接入氮氣管道所致,才引發爆炸與燃燒,諸如此類的人為疏失,其實都可以倚靠科技的力量加以避免。

以化工廠為例,為確保管線維持安全健康的狀態,需要定期執行管線壁厚度的檢測(業界稱為『測厚』),不管廠內擁有多少類型的管線,都必須每個月至少巡檢一次,甚至針對危險係數較高的管線,還得提高巡檢的頻率,但此舉不僅徒增人力工時的消耗,也連帶衍生一些問題,包括巡檢者人身安全的隱憂,以及人工巡檢模式是否有所疏漏。

透過無線檢測 消弭人為失誤疑慮

前面的例子,如果將人工巡檢,改為基於物聯網技術的無線測厚裝置,便能顯著降低監測作業負荷,並大幅提高監測的準確度,意即促使「漏測」或「測不準」的發生機率降到最低,順勢消弭種種潛在的安全隱患。

此外對於不管是石化業,或是必須在生產製造過程採用危害性化學品的高風險產業而言,都務必針對危險區域的有毒氣體善盡檢測責任,且須定期實施風險評估,以避免發生諸如火災、爆炸、中毒或崩塌等意外事故,否則只要不幸出了狀況,遭主管機關罰款不說,更嚴重的則是造成生命或財產無可挽救的損失。

關於有毒氣體檢測,自然也是相當適用採用物聯網技術的應用情境之一,業主可以在危險區域裝設感測器,一方面偵測有毒氣體的濃度是否逾越正常標準,二方面只要偵測到超標情事,即需在第一時間連動其他設動發出告警,避免不知情的作業人員誤入該區域,再者透過這般高效率的偵測機制,亦可協助業者大幅提高業者對於問題反應與處理的速度,爭取時效解決問題,避免釀成大規模的環境汙染。

一位對石化產業素有研究的專家指出,其實當各方熱烈探討如何把物聯網技術導入生產製造環境的過程,環顧各行各業,石化業要算是其中相當早期的實踐者,只因為石化產品往往需要在高溫、高壓、高噪音,甚至有機揮發物濃度偏高的環境下進行生產製造,每小時產出的化學品,少則數十噸、多則上百噸,整個過程中如果稍有控制不慎,皆可能導致原物料、甚至現場操作人員的嚴重損失,因此石化業很早開始便思考如何營造一個不需人力介入的全自動化操作控制環境。

善用溫度感測器 對火災加以事前防範

透過物聯網技術的加持,現今不管是石化或化工廠,都可以藉由全自動化方式,檢測生產製造過程,監控與管理生產設備與產品,同時也能即時採集參數資料,俾使操作人員能夠即時掌控各個產品生產過程的溫度、壓力、酸鹼度等等參數,而這些參數資料也將一併經由套裝程式計算,接著回饋到生產製程的控制中心,以利於管理者在必要時對生產環境進行調整控制,藉以實現精準控制產品品質、優化生產流程等雙重效益。

事實上,石化業對於物聯網技術應用內容,除了在生產製造過程中,利用感測器偵測環境變化外,其餘包括原料的運輸、倉儲等相關管理,甚至於節能減碳等方面的需求,都可利用無線監測技術加以滿足;以原料運輸而論,石化業往往需要透過管線輸送原油、乙烯、丙烯、丁二烯、天然氣、蒸氣、氫氣等種種原料,而這些原料都含有非常特殊的性質,所以業者必須借重監測系統,藉以確保運輸經過地區的安全性,例如針對具有易燃、易滲漏疑慮的天然氣運輸,即需妥善建立滲漏的即時偵測與防堵機制。

跳脫石化業領域,針對不分類型的各個製造企業而言,最感到戒慎恐懼的標的,即非火災莫屬。綜觀目前製造環境的防火機制,主要是由溫度與煙霧偵測器所共同組成,其運作原理是,當感測器偵測到溫度過高、或煙霧過濃的現象,便立即啟動警報與撒水系統,只不過,此類機制側重於事後的救災,當這些系統開始啟動之際,其實就意謂工廠的人、物會受到一定程度的損耗,因此現在業者亟思運用物聯網技術發揮事先防範功效,譬如針對馬達或鍋爐等容易產生高溫的設備裝設溫度感測器,並建立感測器與後台管理系統的連線環境,幫助工廠管理者隨時掌握各處設備的溫度。

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