专利名称：有效改善染色机台整体能源消耗的方法及实施该方法的系统的制作方法
技术领域：
本发明系对染整工序中根据染色机台温度变化，结合所有染色机台能源消耗的数据进行运算分析后，来调整出最佳节省能源的生产模式，进而达成降低整体染整工厂能源消耗的目的有效改善染色机台整体能源消耗的方法及实施该方法的系统。
背景技术：
目前所有染整工厂所使用的染色机台，都是由制造染色机台设备的供应厂商所提供，而该染色机制造商，均只会考虑单一染色机台的性能提升作为其主要的研发改进目标，例如如何降低浴比染色、如何应用先进的控制器来提高不同批次各段染色工序的染色条件一致以提高染色再现性的一致等，因此，反而忽略了染整工厂本身各种生产条件所产生能源匹配的问题，包括所需的蒸气供应、用水供应及电力供应等能源使用供需问题，由于染色的加工程序复杂与多变化性，以及在不同的加工程序中，所对能源供应的需求量均不会相同，真正整体染整工厂所使用的染色机台能源需求量却是弹性的，故实际生产过程中常会造成能源供应匹配不足所导致染色程序等待之现象。
如附图中图1所示，系为染色加工能源供应的系统图，其包括了软水、冷水、蒸气、温水、电力等能源项目及供应流程，而附2所示则为染色机染色加工程序图，反应了真正的染色机加工程序的反应曲线，从图2中可以清楚看到染色机实际执行染色程序(虚线部份所示)严重落后染色规划程序(实线部份所示)的生产时间，故而产生了相对落后之许多不必要的能源损耗，因为在实际生产中所有染色机有可能在同一时间都要求升温，也可能在同一时间要求降温等因素下，就会导致形成如图2所示之情形发生。
从图2中可知，染色规划程序全程规划了110分钟，但实际执行染色程序结果却是执行了160分钟，并且从图中可清楚得知是因为进水晚了10分钟(原规划设计10分钟，却执行20分钟)，第一回升温晚了20分钟(原规划设计20分钟，却执行40分钟)，第二回升温又慢了10分钟(原规划设计20分钟，却执行30分钟)，故实际执行染色加工生产总计共延后了50分钟，这不仅是时间延后而已，同时亦产生如下缺失(1)进水慢了10分钟，并不是仅有一台延误，而是一大批设备延误，故所有加工程序均大部份延误，则其所损耗的能源是以倍数计算；(2)升温慢了是因为蒸气供应不足所致，相对也会导致大部份的染色机台延误工作，并同步地多出额外的能源需求，反而增加了能源消耗量；(3)在升温过程中共延误了30分钟，循环泵就多走了30分钟，如果以40kw容量计算，这个行程电力多损耗了40×0.5＝20kw/hr，对某些生产规模较大的染整工厂而言，其厂内会配置有多台的循环泵，则其加总后的多台机器电力损耗量，就更为可观；(4)降温时因冷却水不足，而导致泵多走10分钟的损耗；(5)制程上因能源需求量无法做准确地配合提供下，所造成的机台延误工作，将使得染色加工的再现性不一样，也间接地使质量的管控效果会比较差。
由上述诸多缺失可证明染色工厂的能源损耗是重复性的，其中的关联性复杂，并不是机台运转时间愈长就相对的愈有效益，更非经由管理者指挥生产操作所能获得的最佳能源使用效益，若无法统合各机台间的适当生产管制，则不断地浪费能源及增加生产成本支出，造成染整成本的大增，而染色机生产者因不是染整工厂的经营者，根本无法理解到染色加工程序的复杂性，因此也不会对染色机染色时产生的上述能源浪费进行合理有益的改进。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种有效改善染色机台整体能源消耗的方法，该方法能够对染整生产中所有的染色机台在染整流程上的各项能源参数，进行完整精确的控制，从而达成染整加工过程中更为准确匹配的能源供需量，进而降低及减少工厂之能源损耗。
本发明之另一目的又在提供一种实施有效改善染色机台整体能源消耗的方法的系统，通过该系统可以把收集的染色机台执行染色时温度的变化情况与各染色机台执行染色温度反应曲线比较，并可根据以建置能源供应反应曲线数据和监测的供应能源数据进行分析，以执行出最佳节省能源的生产模式，进而达成降低整体染整工厂能源消耗的目的。
本发明有效改善染色机台整体能源消耗的方法，其包括一个可监测用于供所有染色机台使用的热量、压力、温度、水流量、储存量及用电量等能源参数的能源监测步骤；一个用于建置各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据的能源数据建置步骤；一个先行选择染色机台记录的执行染色温度曲线并输入选择的执行染色温度曲线数据的机台温度曲线数据选择输入步骤；一个收集染色机台执行染色曲线的工作温度的变化以与先行选择并输入的机台执行染色温度曲线的数据进行比较，以得出染色程序位置的温度追踪步骤；一个为在染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号的警报发生步骤；以及一个能源执行步骤，该能源执行步骤将能源监测、机台染色温度追踪、机台染色温度曲线数据选择输入、能源数据建置及警报发生等各步骤的各项数据进行双向传送与接收，并通过对机台温度追踪步骤收集的染色机台执行染色曲线的工作温度的变化与机台温度曲线数据选择输入步骤输入的机台执行染色温度曲线数据进行比较来得出染色程序位置，同时根据能源监测步骤监测到的各项供应能源数据和能源数据建置步骤所建置的各项数据来计算分析所有染色机台能源消耗与能源供应的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能的生产模式。
而能源数据建置步骤所建置的能源数据则包括
1)能源历史数据a.所有染色机台与能源设备运作状况的数据，b.各时段使用的蒸气、温水、冷水、软水及用电等能源供应的记录数据，c.各时段蒸气、温水、冷水及软水等能源储存量的记录数据，d.能源供应警报产生时间的记录数据，e.配合染色机台运作生产的能源需求的历史记录数据；2)能源设备供应能源能力的数据；3)管控能源警报的数据。
本方法利用建置好的染色机台染色加工的温度反应曲线结合染色机台染色时的温度变化，就能直接判断染色机台染色执行工艺程序及未来执行工艺程序的内容，并结合对染整流程上的各项能源供应和消耗参数的分析，进行完整精确的控制，达成染整加工过程中更为准确匹配的能源供需量，进而降低及减少工厂之能源损耗。
而本发明的有效改善的系统，其包括一能源监测装置，用于监测供应所有染色机台使用所需求的热量、压力、温度、水流量、储存量及用电量等各项能源的参数，其可由装设于能源供应系统的各设备与输送管路上的各种检知器(sensor，传感器)构成，通过检知器来实时检测供应所有染色机台使用各项能源；一能源数据建置装置，用于贮存建置的各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据；一机台温度曲线数据选择输入装置，用于输入贮存先行选择并输入的染色机台记录的执行染色的温度曲线数据；一机台温度追踪装置，用于收集染色机台执行染色曲线的工作温度的变化以便于与机台染色温度曲线数据选择输入系统贮存的机台执行染色温度曲线的数据进行比较，以得出染色的程序位置；一警报发生装置，用于染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号警报，可以采用具有警示与鸣声呼叫功能的警报器，并可将装设于生产管理指挥中心内，在染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号，以便告知生管人员直接或透过该能源执行系统来进行能源管制处理；以及与能源监测装置、能源数据建置装置、机台温度曲线数据选择输入装置、机台温度追踪装置和警报发生装置分别连接并能双向传送与接收各装置的各项数据，以用于进一步计算分析所有染色机台能源消耗与工厂供应能源的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能的生产模式的能源执行装置，能源执行装置可以由中央控制计算机所构成，其可以通过局域网络与能源监测装置、能源数据建置装置、机台温度曲线数据选择输入装置、机台温度追踪装置和警报发生装置连接，从而构成一个完整的染色机台整体能源消耗控制网络。
能源监测装置监测供应所有染色机台使用各项能源的数据，能源数据建置装置贮存建置的各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据，机台温度曲线数据选择输入装置先行选择并输入的染色机台记录执行染色温度曲线数据，机台温度追踪装置收集的染色机台执行染色曲线时工作温度变化数据和警报发生装置设置的能源使用异常报警参数均输入传送到中央计算机，通过其分析、传送所有染色机台能源消耗的数据，据以执行出最佳节省能源的生产模式，进而达成降低整体染整工厂能源消耗的目的，同时让染整工厂经营者，可透过长期数据记录分析，而清楚知道设备运用情况，来作为设备改善及决策调整投资的依据。
机台染色温度追踪与机台染色温度曲线数据选择和各项数据的建立主要针对染整加工时机台常常有多种品牌，不同形式，在控制染色会有很大困难，甚至于需改成单一品牌，或更新所有设备这一问题，为了降低成本考虑，排除前者困难，可以利用两者互补的方式建立染色机的程序追踪方式，为达到更精确的段落追踪，可采用将部份功能采用运转位号，透过新建网络连接于中央计算机网络上。
本发明具有下列优点
(1)经由能源数据监测，可把收集到的供应能源数据转化成显而易懂的供应能源趋势图，能源储存量趋势图及设备运转记录趋势图等信息，而便于建立能源信息记录、统计、分析之操作系统；(2)利用能源数据建置，可通过记录数据分析取得能源管控数据及工厂能源设备真正的能源供应量，没有透过实际的测量，一般仅能知道粗略的数据。当工厂内部设备的最大供应量与设定量愈接近时，其使用效率就会相对提高，使用超过最大供应量时，就会发生机台等待及其损耗跟着产生，故经由能源数据建置可以取得正确的供应量，进而设定使用警报值，让生管管理者知道已经有过量使用，需调配生产减少不必要损耗，确保工厂利益；(3)经由所设定的能源警报参数来报警，可以清楚知道供应设备的供应能力，设定之参数愈接近供应值效果愈佳，参数设定后在异常时就有呼叫信号产生，故可给予管制生产，且利用调整设定参数及透过管制生产的信息记录，亦可清楚工厂内部能源设备使用状况，进而能改善能源供应设备，以提升效益。
(4)如图3和图6所示，能源数据系统中透过专业机械计算或是利用仪表测量，建立各机台，在不同加工程序中的能源需求会变化，利用机台温度追踪装置50与机台温度曲线数据选择输入装置60，取得各染色机台生产程序内容后，统合染色机台生产时各种能源需求曲线，及结合各机台生产程序安排就可推估出工厂能源供应的需求曲线，利用需求曲线与能源供应能力曲线比较作事先机台生产调度，再利用能源监测装置之监测供应数据与设备利用率，调整能源供应设备系统，计划生产与能源供应配合，防止能源生产过度集中使用能源，减少等待损失，甚致于提高能源供应效率增进工厂获利能力；改善能源设备利用率，增加工厂生产效益。
(5)利用取得的能源供应曲线，传送给中央控制计算机，再经该中央控制计算机记录分析，取得能源供应反应曲线，推算出能源供应能力曲线，进而设定能源使用过电警报系统，便于修正生产管控，减少能源损耗，确保获利能力。
(6)由于染色加工的加工程序是事先安排好的，透过化验室打样仿真生产程序，确认后再放入染色机之程控器中，在染色控制器中存放各种加工反应曲线，需要时生管人员马上安排生产，且能源执行系统的中央控制计算机存有相同加工配方，能配合生产机台运作，利用机台温度追踪装置与事先选择好机台加工温度反应曲线进行追踪，确实掌握正确能源使用需求，使用能源之预估值。
(7)因每台染色机的大小不一，但其使用加工反应需求量是有一定的脉络可循，因为加工的反应曲线是经过设计事先规划的，曲线内的能源需求是可以经测量或是详细计算出来，加上机台的容量是固定的，故用水量大致也是固定而变化不大，其中，热交换的部份是比较不能统计，但是能长时间记录修正，逐渐靠近实际值；因此，在能源数据建置中可以先粗略统计一台染色机的能源需求量，配合能源需求时机，建立各机台染色机能源需求预估表如下表所示
我们可以把能源需求粗略计算建立起来。(亦可精确的利用仪表来测量记录建立)。我们把所有的染色机台能源需求分布条件建立起来，配合机台运作，便可将生产时对能源需求能轻易的统计起来并建立工厂能源需求预估曲线。
(8)利用机台温度追踪装置连结各染色机台，将机台温度传送到能源执行装置，结合事先选择机台执行温度曲线连接，就能清楚各机台目前执行染程的内容，亦知道机台在未来执行程序的功能，透过先前数据库就能轻易知道工厂未来能源需求，就可产生工厂能源使用预估需求曲线及未来能源需求曲线，结合工厂能源设备供应能力与现有能源储存量，就能推估未来能源供应曲线为何，事先计划性的把能源过量使用点给予平均分配。防止能源温度集中使用的损失，提高工厂效益。
(9)利用建置的历史数据进行设备改善、设备维护、设备扩充等依据，提高工厂生产效益；透过历史数据的记录，就能清楚工厂能源设备应用的状况如何，设备的利用率是否满载，管路输送能力是否配合良好，等等的问题便能清清楚楚浮现，而且设备供应能力是否不变还是减少了，从长时间记录就能浮现；举例来说，蒸气锅炉的效率是否正常，一定燃料是否有产生一定的蒸气量，比例遂渐缩小时，锅炉就必须维修了，因为效率逐渐变差了，当增加设备时，是否需考虑能源设备调整的问题。当能源使用空间满载时，仅增加染色设备是不会提高工厂效益，反而会增加工厂损耗，因供应不会平衡，从上述各种论述中，能源监控是染整工厂改善效益的一种重要方式。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。
图1是目前染色加工能源供应系统图；图2是已知染色机加工之程序图；图3本发明之流程方块图；图4已知染整加工时蒸气量供应之速率表；图5本发明用于染整加工蒸气量供应之生产差异表；图6染色加工温度曲线追踪图。
具体实施例方式
请参阅图3并配合图1所示，有效改善染色机台整体能源消耗的方法，包括通过能源监测装置10监测用于供应所有染色机台使用的热量、压力、温度、水流量、储存量及用电量等能源参数的能源监测步骤、通过能源数据建置装置20建置各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据的能源数据建置步骤、通过机台温度曲线数据选择输入装置60先行选择染色机台记录的执行染色温度曲线并输入选择的执行染色温度曲线数据的机台温度曲线数据选择输入步骤、通过机台温度追踪装置50收集染色机台执行染色曲线的工作温度的变化以与先行选择并输入的机台执行染色温度曲线的数据进行比较，以得出染色程序位置的温度追踪步骤、警报发生装置30在染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号的警报发生步骤，以及通过能源执行装置40如由中央控制计算机所构成并执行的能源执行步骤，并且该能源执行步骤将能源监测、机台染色温度追踪、机台染色温度曲线数据选择输入、能源数据建置及警报发生等各步骤的各项数据进行双向传送与接收，并通过对机台温度追踪步骤收集的染色机台执行染色曲线的工作温度的变化与机台温度曲线数据选择输入步骤输入的机台执行染色温度曲线数据进行比较来得出染色程序位置，同时根据能源监测步骤监测到的各项能源供应数据和能源数据建置步骤所建置的各项数据来计算分析所有染色机台能源消耗与能源供应的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能生产模式。
而实施该方法的系统可以如图3所示，采用局域网络A将能源执行装置40、能源监测装置10、能源数据建置装置20、机台温度曲线数据选择输入装置60和机台温度追踪装置50连接起来，并且还连接有警报发生装置30以构成一个完成的染色加工监控网络，其中，能源执行装置40可以采用中央控制计算机所构成，而该能源监测装置10系由装设于该能源供应设备含输送管路及储存设备上各种检知器(sensor，传感器)所构成，并经由局域网络A与该能源执行装置40的中央控制计算机相连结，而各种检知器能全程监测染色机台使用需求的热量、压力、温度、流量、储存量及用电量等工作参数，并实时持续地传送至该能源执行系统40的中央控制计算机内，以提供全时全程的监测功能；机台温度追踪装置50，系于各染色机台加工时，如图6所示，将染色机台染色程序中温度变化数据传送到中央计算机，结合机台温度曲线数据选择输入装置60，经事先选择染色机台执行的温度反应曲线就可以推估机台染色执行的位置，再与连接中央计算机的能源数据建置装置20统合所有染色机台则可产生能源需求曲线，便于能源执行系统40中央计算机的计算分析，做事前准备分配机台的生产调配，以达到最佳生产节能的生产模式，而该机台温度追踪装置50，主要利用机台染色时反应温度数据配合事先选择的染色温度曲线，就能轻易追踪到染色时的程序位置数据。
该能源数据建置装置20，系于一专属计算机中分别建置有能源供应数据，以及每一台染色机台之加工时温度反应曲线段落之能源需求数据、所有染色机台全部的加工温度反应曲线数据。曲线数据经中央计算机内部传送至该能源执行系统40，其中能源数据包括(1)能源历史记录数据内容如下a.工厂内部机台与能源设备运作状况记录。
b.各时段能源供应(使用)数据数据，包含蒸气、温水、冷水、软水及用电的数据记录。
c.各时段能源储存量的记录有蒸气、温水、冷水及软水的数据记录。
d.工厂能源供应警报产生时间记录。
e.配合机台运作，产生工厂能源需求历史数据记录。
(2)工厂能源设备供应能源能力数据数据。
(3)工厂生管管控能源警报数据数据。
该警报发生装置30，系将具有警示与鸣声呼叫功能的警报器，装设于生管中心，并可经由局域网络I与能源执行装置40相连结，得在染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号，以便告知生管人员直接或透过该能源执行装置40来进行能源管制处理；构成能源执行系统40的中央控制计算机，能对该能源监测装置10、能源数据建置装置20、警报发生装置30、机台温度追踪装置50及机台温度曲线数据选择输入装置60等收集、产生的各项数据进行双向传送与接收，并进一步计算分析所有染色机台能源消耗与工厂能源供应的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能的生产模式。
如图2、图4及图5所示，目前染整工厂之染色加工均是批次生产，故其加工程序是弹性，且为少量多样的加工模式，因此很容易造成图2中所示的染色机实际执行染色程序(虚线部份所示)严重落后染色规划程序(实线部份所示)的生产时间的情况发生，而延后就会有许多损耗，从图4中得知，假设染色机有10台，且每一台对蒸气都缺少10吨蒸气量，则蒸气能源总共短缺100吨，若每分钟仅能供应2吨，则共需50分钟的时间才能供应升温完成，故所有机台均需等待50分钟后才能开始执行下个染色程序，而该等待50分钟的结果，将会导致多出额外消耗的电力能源。而此时，若经由本发明的能源监测装置10及时监测得知，以及能源数据建置装置20提供当下的能源供应数据给能源执行装置40后，则能源执行装置40会立即得知有发生能源不足之情形，而该能源执行装置40就会直接反应调配生产程序，并发出指令使蒸气供应量先供应给单一机台，当能源集中单一机台后，其它的机台便可以依序逐步地一台接着一台，来提升运行下一程序，而产生如图5中的节省的能源区B(该第五图中的A区为必然等待区)，也可在只要有能源供应不足经由警报发生装置30发出警报讯号，生管人员直接或透过该能源执行装置40来进行调配集中部份机台使用，就有很大的节能效益。
由上述的蒸气供应状况的例子，我们知道工厂的能源是需要有时间累积，并不是无中生有马上取得，当染色机台用量超过蒸气供应量时就会产生警报信号，通知管理者进行生产管制，相对地在用水、用电等能源的情况也是相同的情形，如当用电的状况过度集中时，其所超出供应容量也会有超载使用被罚款的问题，故能源监控是直接关系到工厂损益成本。
权利要求
1.有效改善染色机台整体能源消耗的方法，其特征在于其包括一个可用于监测供所有染色机台使用的热量、压力、温度、水流量、储存量及用电量等能源参数的能源监测步骤；一个用于建置各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据的能源数据建置步骤；一个先行选择染色机台记录的执行染色温度曲线并输入选择的执行染色温度曲线数据的机台温度曲线数据选择输入步骤；一个收集染色机台执行染色曲线的工作温度的变化以与先行选择并输入的机台执行染色温度曲线进行比较，以得出染色程序位置的温度追踪步骤；一个在染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号的警报发生步骤；以及一个能源执行步骤，该能源执行步骤将能源监测、机台染色温度追踪、机台温度曲线数据选择输入、能源数据建置及警报发生等各步骤的各项数据进行双向传送与接收，并通过对机台温度追踪步骤收集的染色机台执行染色曲线的工作温度的变化与机台温度曲线数据选择输入步骤输入的机台执行染色温度曲线数据进行比较来得出染色程序位置，同时根据能源监测步骤监测到的各项供应能源数据和能源数据建置步骤所建置的各项数据来计算分析所有染色机台能源消耗与能源供应的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能的生产模式。
2.如权利要求1所述的有效改善染色机台整体能源消耗的方法，其特征在于所述能源数据建置步骤所建置的能源数据包括1)能源历史数据a.所有染色机台与能源设备运作状况的数据，b.各时段使用的蒸气、温水、冷水、软水及用电等能源供应的记录数据，c.各时段蒸气、温水、冷水及软水等能源储存量的记录数据，d.能源供应警报产生时间的记录数据，e.配合染色机台运作生产的能源需求的历史记录数据；2)能源设备供应能源能力的数据；3)管控能源警报的数据。
3.有效改善染色机台整体能源消耗的系统，其特征在于其包括一能源监测装置 用于监测供所有染色机台使用所需求的热量、压力、温度、水流量、储存量及用电量等各项能源的参数；一能源数据建置装置 用于贮存建置的各项能源供应数据、各染色机台加工程序能源的需求数据、以及所有染色机台的所有加工温度反应曲线数据；一机台温度曲线数据选择输入装置 用于贮存先行选择并输入的染色机台记录的执行染色温度曲线数据；一机台温度追踪装置 用于收集染色机台执行染色曲线的工作温度的变化以便于与机台染色温度曲线数据选择输入系统贮存的机台进行染色温度曲线的数据进行比较，以得出染色的程序位置；一警报发生装置 用于染色机台使用能源异常时发出警鸣讯号警报；以及与能源监测装置、能源数据建置装置、机台温度曲线数据选择输入装置、机台温度追踪装置和警报发生装置分别连接并能双向传送与接收各装置产生的各项数据，用于进一步计算分析所有染色机台能源消耗与工厂能源供应的最佳匹配值，而据以得出及执行最佳节能的生产模式的能源执行装置。
4.如权利要求3所述的有效改善染色机台整体能源消耗的系统，其特征在于所述能源监测装置由装设于能源供应系统的各设备与输送管路上的各种检知器构成。
5.如权利要求4所述的有效改善染色机台整体能源消耗的系统，其特征在于所述能源执行装置由中央控制计算机所构成。
全文摘要
本发明公开了一种有效改善染色机台整体能源消耗的方法及实施该方法的系统，为通过与能源监测装置、能源数据建置装置、机台温度曲线数据选择输入装置、机台温度追踪装置和警报发生装置分别连接的能源执行装置来传送与接收各装置的各项数据，以分析染色机台能源消耗与供应能源的最佳匹配值，而得出及执行最佳节能的生产模式。本发明能够对染整生产中所有的染色机台在染整流程上的各项能源参数，进行完整精确的控制，从而达成染整加工过程中更为准确匹配的能源供需量，进而降低及减少工厂之能源损耗。
文档编号G05B19/048GK101075133SQ200710014639
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者巫协森 申请人:巫协森