Phân tích, đánh giá chuyển đổi số quản lý năng lượng và bảo trì trong các doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam

Tóm tắt

Trong bài báo này, nhóm tác giả đã đưa ra các bước để doanh nghiệp sản xuất tiếp cận với việc thực hiện chuyển đổi số trong quản lý năng lượng (QLNL) và bảo dưỡng đã được đưa ra. Doanh nghiệp cần liên tục theo dõi hiện trạng, đưa ra các giải pháp thực hiện tiết kiệm năng lượng, thực hiện cải tiến hoạt động bảo dưỡng và đánh giá hiệu quả các giải pháp này thông qua các chỉ số mà nghiên cứu đưa ra như đường cơ sở năng lượng (EnB) và chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI), thời gian hoạt động trung bình giữa những lần hư hỏng (MTBF), thời gian trung bình sửa chữa (MTTR), chỉ số hiệu quả sử dụng thiết bị toàn bộ (OEE) để đạt được kế hoạch, chính sách do mình đề ra.

1. Hướng dẫn việc chuyển đổi số trong quản lý năng lượng

Hiện nay, để triển khai xây dựng hệ thống quản lý năng lượng (HTQLNL) các doanh nghiệp có thể thực hiện theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau như: ISO50001, EN16001, ANSI/MSE 2000,… Các bước thực hiện việc xây dựng HTQLNL được thể hiện trong hình 1. Một trong những khó khăn để duy trì HTQLNL là người lãnh đạo thiếu công cụ kiểm soát, kiểm tra; thiếu việc phân tích để điều chỉnh liên tục chính sách. Do vậy, việc chuyển đổi số là một trong những yếu tố quan trọng giúp doanh nghiệp xây dựng và duy trì hoạt động của HTQLNL.

Để chuyển đổi số thành công, doanh nghiệp cần có những nghiên cứu kỹ lưỡng về lộ trình, mức độ ưu tiên trong các hoạt động chuyển đổi số và liên tục cải tiến quy trình, nâng cao trình độ nhân sự trong việc ứng dụng công nghệ. Doanh nghiệp cần có sự chuẩn bị về cơ sở hạ tầng, tầng thiết bị và kiến thức nền tảng. Và một trong những hoạt động quan trọng là hoạch định năng lượng. Cụ thể, cần tiến hành kiểm toán năng lượng (KTNL) và thiết lập đuờng cơ sở (EnB), các chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI), các mục tiêu, chỉ tiêu và kế hoạch hành động cần thiết để mang lại kết quả giúp nâng cao hiệu quả năng lượng phù hợp với chính sách năng lượng của tổ chức.

1.1 Kiểm toán năng lượng

Tổ chức phải xây dựng, lập hồ sơ và duy trì việc xem xét, KTNL gồm:
a) Phân tích việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng trên cơ sở dữ liệu đo luờng và dữ liệu khác:
• Nhận biết các nguồn năng luợng hiện tại;
• Đánh giá việc sử dụng và tiêu thụ năng luợng trong quá khứ và hiện tại.
b) Nhận biết các khu vực sử dụng năng lượng đáng kể (SEU), nghĩa là:
Nhận biết các cơ sở, thiết bị, hệ thống quá trình và nhân sự làm việc cho tổ chức

Xem xét KTNL phải đuợc cập nhật theo những khoảng thời gian xác định, cũng như đáp ứng các thay đổi lớn về cơ sở vật chất, thiết bị, hệ thống hoặc các quá trình. Và việc áp dụng chuyển đổi số sẽ góp phần nâng cao độ chính xác, nhanh hơn trong quá trình KTNL.

1.2. Thiết lập EnB và EnPI
a) Thiết lập EnB
EnB được xây dựng từ các dữ liệu tiêu thụ năng lượng của đơn vị hay tổ chức trong một khoảng thời gian hay chu kỳ nhất định trong qua khứ để phản ánh hoạt động sử dụng năng lượng của đơn vị hay tổ chức đó. Các bước xây dựng EnB:

Bước 1: Phân tích các biến, yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh của đơn vị, lựa chọn biến/yếu tố tác động chính đến hoạt động sử dụng năng lượng.

Bước 2: Thu thập dữ liệu quá khứ năng lượng và biến/yếu tố tác động chính có chú ý đến các yếu tố như:
• Dữ liệu có đặc tính mùa vụ;
• Có nhiều chủng loại sản phẩm hoặc sản phẩm đầu ra thay đổi, mỗi chủng loại sản phẩm có 1 mức tiêu thụ năng lượng khác nhau, tuy nhiên khi thu thập dữ liệu năng lượng và sản lượng thông thường chúng ta cộng tổng dẫn đến sai số lớn;

Bước 3: Thiết lập mô hình toán học hợp lý.
Thông thường để xử lý số liệu thu thập được như trên và nâng cao độ chính xác ta có thể áp dụng các phương pháp như san phẳng đồ thị với hệ số mùa vụ hoặc lũy kế dữ liệu và bổ sung các yếu tố ảnh hưởng vào phương trình đường cơ sở năng lượng. Thông thường ta chỉ sử dụng một yếu tố tác động chính để biểu thị xu thế sử dụng năng lượng thông qua một hàm số tuyến tính (Y = A*x + B) mà ta gọi là EnB. Tuy nhiên nếu có nhiều hơn 1 biến tác động chính ảnh hưởng lớn đến việc tiêu thụ năng lượng như lò hơi hoặc chiller ngoài yếu tố sản lượng đầu ra bị tác động mạnh mẽ bởi yếu tố nhiệt độ môi trường,… chúng ta có thể có đường cơ sở năng lượng dạng:
y = A* x 1 + B* x 2 + … + C

Bước 4: Phân tích kết quả, theo dõi và đánh giá.
b) Thiết lập EnPI
Đây là một hằng số thể hiện giá trị năng lượng tiêu hao bình quân để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm. Thông thường EnPI dùng để so sánh kết quả hoạt động năng lượng theo 1 chu kỳ. Tổ chức phải nhận biết EnPI thích hợp cho việc theo dõi và đo luờng hiệu quả năng lượng của tổ chức. Phải lưu hồ sơ và xem xét thường xuyên phương pháp xác định và cập nhật các chỉ số hiệu quả năng luợng. Các chỉ số hiệu quả năng luợng phải được xem xét và so sánh với đường cơ sở năng lượng khi thích hợp.

Với những gợi ý ở trên kết hợp với nhiều giải pháp đồng bộ khác doanh nghiệp hoàn toàn có thể thực hiện việc chuyển đổi số trong lĩnh vực QLNL.

2. Kết quả
Kết quả khi thực hiện chuyển đổi số trong QLNL

Kết luận

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả là một đòi hỏi không chỉ từ yêu cầu của Nhà nước mà là nhu cầu của chính doanh nghiệp. Trước tình hình như vậy, đòi hỏi mỗi cơ sở sản xuất, mỗi nhà máy, dây chuyền hoạt động đều cần có giải pháp riêng nhằm quản lý nguồn năng lượng tiêu thụ, quản lý thiết bị, quản lý hoạt động bảo dưỡng từ đó đưa ra những phương án phù hợp cho từng doanh nghiệp. Chính vì vậy, việc chuyển đổi số sẽ là một công cụ đắc lực giúp doanh nghiệp thực hiện các nhiệm vụ trên.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra các bước cần thiết để một doanh nghiệp bắt đầu tiếp cận vấn đề chuyển đổi số trong quản lý năng lượng và bảo dưỡng. Và nghiên cứu cũng đã đưa ra một số định nghĩa và hướng dẫn giúp tránh nhầm lẫn trong quá trình triển khai. Bên cạnh đó, các chỉ số cần thiết cho hoạt động kiểm tra, quản lý như EnB, EnPI, và OEE cũng được giới thiệu để doanh nghiệp có thể xem xét trong quá trình thực hiện chuyển đổi số.

Bên cạnh việc số hoá các dữ liệu đầu vào thì các doanh nghiệp cũng cần đầu tư vào các công nghệ giúp hỗ trợ phân tích, dự báo như máy học (Machine learning), trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) để hoàn thiện quá trình chuyển đổi số của doanh nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Quốc hội, “Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả”, số 50 /2010/QH12,

2. Thủ tướng chính phủ, “Chương trình Chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030”, 749/QĐ-TTg,

3. F. Wu, K. Moslehi and A. Bose, “Power System Control Centers: Past, Present, and Future,” in Proceedings of the IEEE, vol. 93, no. 11, pp. 1890-1908, Nov. 2005.

4. Phadke Arun and BI Tianshu, “Phasor measurement units, WAMS, and their applications in protection and control of power systems,” Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol 6, 2, 2018.

5. Tiêu chuẩn quốc gia, “TCVN ISO 50001-2012 Hệ thống quản lý năng lượng – các yêu cầu và hướng dẫn sử dụng”, 2012.

Ngô Đăng Lưu (Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh)
Nguyễn Đình Long (Trường ĐH Đồng Nai)
Nguyễn Hùng (Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh)