摘 要：在我国积极落实“双碳”目标的背景下，汽车制造行业作为能源消耗和碳排放的主要参与者，需要通过技术创新及管理系统优化实现绿色化转型。智能制造主要是信息物理系统的集成应用，包 人工智能、互联网等多种先进技术，能够实现生产设备的有效互通和生产环节的智能协调。基于 智能制造背景，汽车工厂应积极研发智能制造技术，利用技术促使能源管理工作有序进行，并构 建具有绿色化特征的能源管理系统对其进行优化，以便实现能源的高效利用和管理。基于此，以 智能制造为背景进行探索，简要分析智能制造及绿色能源管理系统的基本内涵；探索绿色能源管 理系统的构建与优化意义，并展示其基本框架与优化策略，以期为汽车工厂能源管理和生产工作 的有序进行提供技术支持，进而推动汽车工厂的智能化转型。

关键词

智能制造；汽车工厂；绿色；能源管理系统；构建与优化

0 引言

随着全球环境问题日益严峻，各国政府及企业开始高度重视环境保护工作。汽车制造行业是能源消耗及碳排放的主要参与者，对其生产期间的能源进行高效管理已经成为行业转型的重点工作。在传统的汽车工厂中，能源管理方式较为落后，能源管理系统的功能不齐全，存在严重的资源浪费问题，难以满足环保及“双碳”目标要求。在智能制造背景下，智能制造的发展为汽车工厂绿色能源管理系统的构建提供了技术支持和发展方向，有助于能源的高效利用，减少环境污染问题，全面提高汽车工厂的市场竞争力 .

1 智能制造与绿色能源管理系统概述

1.1 智能制造

智能制造是指信息物理系统的集成使用，主要是利用大数据及人工智能等多种先进技术实现生产设备和生产环节的有效协同。其本身具有良好的自动化特征，有助于生产效率和产品质量的提升 。互联网技术能够实现企业内外部资源的有效连接和高度集成，帮助汽车工厂完成远程监控及预测性维护工作；大数据技术能够快速处理汽车工厂生产期间的多种生产数据，从中获得有价值的信息，为后续决策提供支持；人工智能可以对汽车工厂生产期间的故障及质量问题进行自动化检测，减少人为因素产生的问题，确保生产的安全性和协调性。

1.2 绿色能源管理系统

绿色能源管理系统是基于信息技术对能源生产和输送的全过程进行管理和监控的重要系统。绿色能源管理系统可以实现能源的监测分析与优化控制。通过对能源消化设备的运行情况进行实时监测，系统可以对关键性能指标进行详细记录并生成报告，为管理人员提供参考 。同时，系统可以结合监测数据及预设的运行规则对设备运行模式进行调整，从而达到降低能耗的目的.

2 智能制造背景下汽车工厂绿色能源管理系统构建与优化的意义

2.1 有助于推动生产流程的智能化变革

在智能制造背景下，汽车工厂可引进先进的技术构建绿色能源管理系统，并将其应用在自动化生产及协作中。绿色能源管理系统能够提高生产流程的精准性，推动生产流程的智能化变革。将绿色能源管理系统应用于自动化生产线中，并结合汽车工厂的实际生产需求控制设备运行速度和实际功率，可以减少传统生产方式导致的过度运行或设备空转问题，实现能源损耗的合理管控 .

2.2 有助于优化数据决策

绿色能源管理系统能够对汽车工厂设备运行期间的多种数据进行实时收集和监测，并生成相应的数据分析报告。通过应用大数据及人工智能算法等先进技术，能够对数据价值进行深层次挖掘，这有助于汽车工厂制定切实可行的能源管理方案，优化数据决策，最大限度地减少能源损耗。系统通过对设备能耗模式进行分析，能够对可能出现的系统故障进行预测，帮助工作人员提前制订维护方案，减少设备故障导致的能源浪费问题。

2.3 有助于落实智能化能源监测与控制功能

在智能制造背景下，构建绿色能源管理系统可以落实能源监测与控制功能，对汽车工厂整个生产环节的能源消耗进行全过程监测和管理。通过在汽车工厂内部不同角落安装传感器，可为能源传输和数据收集方面提供支持。管理人员通过系统的可视化界面能够直接了解工厂的运行情况及能源使用基本情况，及时发现工厂运行期间的异常能源消耗点。绿色能源管理系统可以结合预设数值对生产设备的运行参数进行调整，优化能源的配置，有效减少无用能源的消耗 。

3 智能制造背景下汽车工厂绿色能源管理系统框架设计

3.1应用层

绿色能源管理系统的应用层主要包括能源总览、设备管理、数据分析与预测和其他模块四个模块。通过能源总览模块，管理人员能够了解汽车工厂厂区的分布情况，查找能源供应及使用的具体统计数据，从中获取系统运行及汽车工厂生产的基本数据统计信息。设备管理模块包括能量供应设备的运行状态及系统运行状态的总览内容。管理人员可以结合设备列表查找自己想要的信息，并对设备运行情况进行管理。数据分析和预测模块包括汽车工厂运行期间的人员消耗情况分析及生产期间的能源节约数据分析等功能。管理人员通过此模块能够对整个工厂运行期间的能源消耗情况进行数据分析和预测，并及时调整能源的供应。其他模块包括汽车工厂运行环境的监测及系统知识库管理等内容。管理人员可以利用此类模块监测汽车工厂的运行环境，对不同系统的模块功能进行分析。

3.2 中控层

中控层主要分为业务服务平台、数据服务平台和 API 三大模块。业务服务平台融入了物联网技术及人工智能算法等先进的技术，同时包括 GIS 及BIM 引擎等先进技术。管理人员可以通过业务服务平台对系统算法及预警模式进行调整，设定系统访问权限。在数据服务平台中，利用大数据及云计算等先进技术可完成数据的挖掘与模型构建，并及时收集汽车工厂运行期间的各种数据，清洗无用数据，提高数据精确率，为数据转换及安全管理提供支持。API 是绿色能源管理系统的程序库，可以为程序调用提供相应的代码，帮助工作人员及时调整系统运行参数，保障系统的运行稳定 。

3.3 接入层

接入层包括物联设备、传感器及 IT 系统等。为保障系统运行稳定性，工作人员需要做好物联设备的连接工作，明确具体的网关内容，为系统的稳定运行提供支持。传感器可以为数据收集及传输提供支持，对汽车工厂运行环境中的温湿度进行及时监测，以便系统及时调整监测方案。IT 系统包含 ERP及视频等多种内容，能够为管理人员管理绿色能源管理系统提供完整的技术支持，实现汽车工厂能源管理工作的智能化调控 。

4 智能制造背景下汽车工厂绿色能源管理系统的优化方法

4.1 立足能源需求，优化生产过程

在汽车工厂生产中，设备运行需要消耗过多能量，因此需要做好设备的节能改造工作。具体可立足能源需求，利用绿色能源供应系统完成优化生产过程。传统电机运行的电能转化效率较低，可将其改为高效节能电机。利用先进的电磁设计技术及高品质生产材料，实现能耗的降低和优化控制；利用先进的算法对生产需求进行实时调节，优化运行参数，结合产品生产实际情况对压力及速度进行调整，最大限度地减少能耗支出。在日常生产流程优化过程中，涂装工艺的使用需要消耗较大能量，且整体烘干时间较长。红外烘干技术可通过红外线的热效应，促使涂层吸收热量并完成固化，最大限度地减少烘干时间。优化涂装车间基本结构，可以对配件的传输途径进行合理规划，有助于减少设备停机次数和时间，减少能源浪费，确保整个生产过程的绿色节能化。

4.2 立足能源供应，保障能源供应效果

在生产期间，汽车工厂应立足能源供应，保障能源供应效果，积极推动能源结构的优化和绿色化转型 。在实际生产过程中，将光伏发电系统及相关设备安装在工厂顶部，利用太阳能发电可以为工厂生产设备的运行提供电能。在空旷区域安装小型风力发电设施，能将风能转换为电力能源，供应路灯或其他工厂设备的运行，从多方面减少汽车工厂设备的能源使用。同时，重视能源的有效存储和及时调节，在夜间电价较低时，为电池储能系统及相关设备充电。在用电高峰期，电池储蓄系统可以释放电能以满足部分设施的用电需求，减少能源的采购成本。另外，重视能源采购策略的持续优化，结合市场能源波动需求，制定科学、完善的能源采购方案。汽车工厂可以和能源供应厂商签订合同，明确部分能源的价格，这能减少市场价格大幅度上涨带来的能源采购风险。

4.3 立足数据分析，增强数据应用效果

为有效评估绿色能源管理系统的实际运营效果，增强数据应用效果，汽车工厂需要建立完善的能源管理体系。能源使用效率能充分展现能源投入和产出的具体关系，因此汽车工厂应利用先进的监测管理技术对能源管理系统运行数据进行实时监测和管理，并在特定部位安装相应的传感器，对能源的消耗及设备的运行状态进行实时数据采集，并将数据传输到中枢管理系统中，由系统结合设备运行情况进行调控。在系统运行期间，如果发现部分设备的能耗存在异常就会进行预警，由维修人员到达设备运行现场进行检查，以便快速排除设备运行故障，保障设备运行稳定和能耗平衡。利用实时监测和动态调整机制，能够有效减少能源管理系统及设备运行期间的各类故障，确保整个系统的运行稳定和能源的科学管控 。在此基础上，可进一步引入人工智能算法对采集的能耗数据进行深度分析，通过机器学习模型识别用能规律、预测负荷变化，并优化设备调度策略。例如，结合历史数据和天气因素，动态调整空调系统的运行参数，在保证舒适度的前提下降低能耗。同时，建立能源绩效对标体系，将实时监测数据与行业标杆值、设计值进行对比分析，识别能效的提升潜力。此外，可通过可视化大屏展示关键能效指标和碳排数据，增强管理人员的节能意识，形成“监测—分析—优化—评估”的闭环管理机制，持续提升绿色能源管理系统的智慧化水平。

5绿色工厂企业能碳管理平台

5.1.系统结构

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

5.2.目前企业能源管理存在的问题

1. 3工业企业能源管理平台优势

5.4.平台功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

5.4.1平台首页

展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,以及当前天气情况、污染情况，并三维展示企业重要工艺或工段的能源消耗动态。

5.4.2实时监控

对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快速有效的掌握点位的报警。

5.4.3变压器监控

展示各变压器的负载情况，从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比分析，找出合适的运行模式。根据合适的运行模式调整负载，从而降低用电单耗，使电能损失降低。

5.4.4用能统计

从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析，折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。

5.4.5产品及产品单耗

与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

5.4.6绩效分析

对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、车间，产线、工段、设备等进行日、周、月、年、指定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。

5.4.7运行监测

系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测重点设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。

5.4.8分析报告

以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行多方面的统计分析，让用户多方面了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。

5.4.9重点能耗设备用能

重点耗能设备大数据分析:用相关数据分析建立能耗大户相应能效比模型，实时监测各个关键因子，随时诊断调整相关参数，让能效比维持在较高的效率运转。通过对相关能源标准等参数进行跟踪比对，建立不同时间段的供能模型。

5.4.10运维管理

系统支持设备日常巡检计划、派工、消缺、报修、派工等设备运维管理，方便运行管理人员的制定巡检计划、派工，巡检人员执行巡检、完成工单、巡检发现问题消缺，进行故障报修、跟进维修进度，满足日常巡检、设备维修保养需要。

5.4.11手机APP

APP支持Android、iOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。

5.4.12光伏发电监控

5.4.13电化学储能监控

5.4.14产品选型

6.现场安装图片

7.典型业绩

华西钢厂能耗系统

新优（宁波）智能企业能源管控系统

浙江江森自控电池有限公司能源管理系统

波音737完工及交付中心厂房及配套项目能耗监测系统

常州强声纺织能耗监测系统

爱茉莉太平洋化妆品（上海）有限公司能耗监测系统

江苏新泉汽车装饰股份有限公司能耗监测系统

宁波启鑫光电有限公司能耗管理系统

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿能源管理系统

上海上汽大众有限公司能耗管理系统

上海通领汽车科技股份有限公司能耗监测系统

上海通用凯迪拉克能耗管理系统

无锡海太半导体能耗监测系统

8 结语

基于智能制造技术为汽车工厂构建绿色能源管理系统，能够推动汽车制造行业的可持续发展。通过分析智能制造的基本内容及绿色能源管理系统相关内容，能够为汽车工厂的系统建设提供基础支持。同时，对绿色能源管理系统建设的意义进行分析，能够推动汽车工厂的智能化转型和能源使用的高效化，减少不必要的能源浪费。因此，若要建设绿色能源管理系统，就应积极引进智能制造技术，合理构建系统基本框架，从权限设定及数据存储等多个角度进行优化设计，完善绿色能源管理系统的基本功能，保障系统平稳运行。未来，应结合智能制造技术，持续完善和更新能源管理理念，创新绿色能源管理系统的基本功能，帮助汽车工厂有效应对能源消耗问题，推动整个汽车行业的绿色化发展。

安科瑞侯文莉