ICS 25.040 CCS N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T41571—2022
工业自动化能效诊断方法
The diagnosis method of energy efficiency in industry automation
2023-02-01实施
2022-07-11发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T41571—2022
目 次
前言范围
三
1 2 规范性引用文件
3 术语和定义 4 缩略语 5 能效诊断概述 5.1 能效诊断模型 5.2能效诊断基础工作
5.2.1企业现状梳理 5.2.2能效数据采集
6 能效诊断流程能效提升潜力评估
7
7.1能效基准确定 7.2能效提升潜力评估 8能效提升目标确定 8.1 能效多指标设计与计算 8.2 能效问题定位 8.3 确定能效提升目标 9能效提升方案参考文献
. GB/T 41571—2022
前 言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。 本文件起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、重庆机电智能制造有限公司、重庆盟讯
电子科技有限公司、长春吉文汽车零部件有限公司、北京交通大学。
本文件主要起草人：王麟琨、王洲、岳相军、冷冶、牛鹏飞、岳磊、徐大千、史宝库、柳明杨、李岩、杨冬。
Ⅲ GB/T 41571—2022
工业自动化能效诊断方法
1范围
本文件规定了用于工业自动化的能效诊断的一般方法。 本文件适用于工业自动化的能效分析、能效诊断等。
2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
能源energy 电、燃料、蒸汽、热力、压缩空气以及其他类似介质。 注：能源包括可再生能源在内的各种形式，可被购买、贮存、处置，在设备或过程中使用以及被回收利用。 ［来源：GB/T23331—2020,3.5.1］
3.2
能耗energyconsumption 使用能源的量。 ［来源：GB/T23331—2020，3.5.2，有修改］
3.3
能效energyefficiency 输出的绩效、服务、产品、商品或能源与输人的能源之比或其他数量关系。 示例1：转换效率：能源需求/能源实际使用。 示例2：输出/输入：理论运行的能源量/实际运行的能源量。 ［来源：GB/T23331—2020，3.5.3，有修改］
3.4
能效基准 energyefficiencybenchmarkline 为能效的比较提供定量参照的依据。
3.5
能效指标efficiencyindicator 能效的指示值。
3.6
能源管理 energymanagement 指导和控制实体的能源使用的协调活动。
3.7
单位能耗specificenergyconsumption 每物理单位输出的能耗。 GB/T41571—2022
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。 DCS集散控制系统（DistributedControlSystem） MES制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem） PLC可编程序控制器（ProgrammerLogicController） SCADA数据采集与监控系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）
5能效诊断概述
5.1能效诊断模型
能效诊断是实施能效提升的关键环节，对于制造企业开展能效诊断需考虑生产组织情况、企业现状和行业现状，并有充分能效数据做支撑才能完成能效诊断工作。生产组织情况包括生产工艺、生产执行、人员管理、物料管理等多方面内容，企业现状指企业经营情况、制造水平、可投入能效提升经费等情况，行业现状指按产品或者工艺划分的行业制造水平、能效水平等。通过生产组织情况可抽取形成生产现状；通过企业现状和行业现状可形成领域知识；通过大量现场数据输人可计算能效指标和确定能效基准。基于生产现状、能效指标、能效基准、领域和行业知识开展能效诊断决策，包括：对企业节能潜力进行评估，能效问题精准定位，确定能效提升目标和关键切人点，根据企业可投入的经费、技术力量等要素条件给出适用于企业的能效提升建议和实施方案。
能效诊断需考虑诊断对象和诊断范围。能效诊断对象可以是工厂、车间、产线、制造单元、设备等。 不同诊断对象开展能效诊断内容不同，但都可以参考能效诊断模型（见图1），针对性地确定诊断需要的能效数据、能效相关的生产组织情况、企业现状和行业现状。能效诊断对象不同，在诊断过程中使用的能效指标也不同，但通常能效诊断过程中针对设备层面和企业层面的能效指标较少，针对生产过程能效指标则较多，需要考虑多种因素对能效的影响。
现场数据
能效诊断模型
效指材
生产组织
定位能效问题能效改善建议
1
诊断决策
(工艺/管理/运行等）
减知
行业现状
企业现状
图1能效诊断模型
2 GB/T41571—2022
5.2能效诊断基础工作 5.2.1企业现状梳理
根据能效诊断对象和诊断范围及内容，对企业现状进行梳理。企业现状从生产状况、管理状况、信息化状况等方面开展梳理工作。
首先，梳理生产状况，主要包括：生产工艺流程、生产节拍及各工序/设备的生产效率、围绕生产工艺的物料流和能量流、围绕工艺流程的生产设备、能源生产或供给设备等；其次，梳理管理状况，主要包括：总能源消耗及费用、各介质能源消耗、生产能源消耗、生产辅助能源消耗、生产及生产辅助各环节人员使用情况、物料有效利用、设备维护等；最后，信息化状况，主要包括：企业级管理、车间级运行管理、能源管理、现场监控等信息系统部署、设备数字化能力、现场数据采集、各信息系统之间及信息系统与设备的集成等。
按照上述内容对企业现状进行梳理过程中，应以获得定量数据或指标作为目标，对于企业现状部分内容可能由于企业管理精细化程度不够、相关数据不完备等原因而无法获得，可通过与企业管理层、车间管理层、生产操作人员等进行沟通和交流，以及通过对相关行业现状对比和分析，对企业现状部分内容进行定性描述和判断。 5.2.2能效数据采集
能效数据是开展企业能效诊断的基础和前提，对能效数据的要求是涵盖能效相关各个环节，不只是能耗数据，还应包括与能效相关的设备、生产过程等数据；能效数据除了包括工厂内部数据外，还应包括同类行业及企业的相关数据，这些数据能帮助企业确定能效基准以及定位企业能效在行业中的位置；从时效性看，能效数据应包括历史数据和实时现场数据；要求确保数据准确性，并满足一定的时钟同步要求，以建立数据间的时间相关性；对能效数据应做统一的处理、分析和管理，应建立能效数据模型，以方便对能效数据的管理与集成。
能效数据采集主要有两种方式，一是通过现有系统进行采集，如：通过设备通信接口、PLC、DCS、 SCADA等获取能效相关的设备、单元、产线等数据，通过MES系统获取生产运行管理相关数据等；二是对于无法获取数据，需通过对设备进行改造或部署新的装置或设备实现数据采集，如：在设备上部署电能测量设备、在管线上部署流量测量仪表、压力测量仪表等。出于降低经济投入或物理环境条件所限等原因导致的无法部署装置、设备或系统，可能导致多个设备或单元共享能效数据，可通过对数据做统计分析结合设备、单元工作状况，对不同设备或单元进行定量分析。
采集的能效数据类型应包括但不限于：设备和制造单元层面：各类能源消耗、各类物料消耗、平均操作时间、辅助加工时间、设备计划外停机数量、设备工作状态、返工率、不良品率等；辅助单元层面：各类能源供给、能源转换效率、照明能耗、空调能耗等；行业层面：同类工艺能效先进值、单位产品能源消耗先进值、企业人均劳动生产率等。
6能效诊断流程
工业自动化能效诊断通用流程如图2所示。 能效诊断通用流程主要分为4个阶段：能效诊断准备、能效提升潜力评估、能效提升目标确定、能效
提升方案。
能效诊断准备是开展能效诊断前需完成的基础性工作。首先需完成能效数据采集，能效数据类型包括生产过程中各类制造设备、辅助设备等能源消耗数据以及与能效相关的生产过程中的数据，能效数据获取方式主要有：通过设备通信接口、增加传感器和仪器仪表、车间制造运行管理系统或相似信息化
3 GB/T 41571—2022
系统等。其次需对能效影响因素进行分析，分为3个层次梳理能效影响因素，设备层面从设备工作模式、设备利用率、关键工艺参数等要素分析对能效影响，生产过程层面从工艺过程、车间生产运行管理等要素分析对能效影响，能源供给层面从能源损耗、能源供给和需求平衡等要素分析对能效影响。
能效提升潜力评估是从整体上对能效提升潜力进行计算和评估，是后续确定能效提升目标和给出能效提升方案的依据。首先需要确定能效基准，确定能效基准过程中需考虑企业现状和行业现状。其次根据能效基准定义能效提升潜力指标，并计算和评价。
能效提升目标确定是能效诊断整个流程的关键环节，在这个环节根据整体能效提升潜力确定不同尺度多个层面能效提升的目标，是给出能效提升总体方案的基础。首先需要实现能效多指标设计与计算，针对行业和企业生产特点，从设备、生产过程、系统3个层次设计不同尺度的多能效指标体系，基于能效相关数据计算3个层次的多能效指标值。能效问题精准定位，基于多能效指标值，确定影响能效的关键指标，将能效提升潜力指标分解到设备、生产过程的具体环节。确定能效提升目标，根据企业预期投入和现有技术手段分析，确定多能效指标值的提升目标值。
能效提升方案是能效诊断的输出成果环节，基于能效问题定位和能效提升指标，以及针对具体环节可行技术改造方案，在完成投人产出精准测算后，确定能效提升的总体方案。
①能效诊断准 ? 效提升潜力评估 ?能 能效数据 能效多指标设计与计算提升
能效数据采集
能效影响因素分析
黎
能
行业现状
能效基准确定
企业现状
能效提升潜力指标
效
能效问题精准定位
目
标确定 ①能效提升方案
确定能效提升目标
投入产出测算
能效提升总体方案
图2 能效诊断通用流程图