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化不可能為可能,聯電用AI大數據與綠色營運力拼2025節電15%

化不可能為可能,聯電用AI大數據與綠色營運力拼2025節電15%

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科技

2022-01-07 11:00

猜猜看,2億3千萬代表什麼意義?
你大概很難想到,這是聯電今年內部節能競賽,預估可替公司省下的電費!

 

 

 

聯電的年度節能競賽,鼓勵同仁突破傳統思維提出有效節能方案,來幫辦公室及公共區域節能省電。每月跨廠定期追蹤節能進度及分享節能方法,並於每季確認節能成果,今年更擴大既有節能委員會編制,強化節能力道,即便於產能滿載、產線擴充的前提下,仍預估可省下2.2%的用電,超越2021年度2%的節電目標。

 

事實上,聯電期望以「生產效率極大化、環境衝擊極小化」的綠色營運模式,透過工業4.0的大數據監控、導入綠色工廠與既有設備效能的優化,降低能源消耗,創造經濟與環境的和諧雙贏。

 

 

 

 

一、工業4.0技術導入:

 

由於傳統節能手法推動成效已達極限,因此聯電尋求外部資源,藉由參與業界節能論壇、與學術單位合作,導入工業4.0 技術,規劃智能節電和設施,建立大量的數據收集感測儀器(Sensor),透過大數據的收集與分析,建置機台運轉模型(Model),最後完成用電管理平台(Platform),將工廠整體能源利用情形數據可視化(Data visualization),能即時掌握全公司各廠各設備能源使用狀況,更能助於分析機器設備之間用電效率差異,進而改善設備能耗效率。

 

i-Chiller 智能冰機系統就是一個最明顯的案例。

 

在晶圓廠中,除了生產機台外,耗能最大的就是冰水系統。冰水系統由冰水主機及冰水泵、冷卻水泵、冷卻水塔、熱回收等附屬設備組成,各裝置間的耗能會因溫度變化而相互關連,再加上外氣條件等外力因素,影響系統耗能效率的相關參數非常多。

 

由於有超過30種耗能影響的因素,很難以工程師運轉經驗或藉由傳統理論模型找出「全系統最佳能源效率點」。因此,聯電Fab 12A P3 / 4廠運用IOT廣設感測儀器,產生大數據資料庫,透過機差分析及演算法,並反覆測試參數間的交互關係與權重,順利克服原先傳統手法,讓每台冰水主機能隨著外界氣候或現場負載條件,動態調整到最適化狀態,在相同焓值條件下,智能冰機運轉比傳統運轉模式效率提升3.3%,迄今每年節省電力達1,223.2萬度,節省能源成本達2,965萬元/年,且持續應用至其他廠區。

 

聯電也藉由大數據資料庫分析性能係數(Coefficient of Performance,COP),找出效能離群設備,提早保養或汰換,進一步提升運轉效能,並導入故障預測和健康管理(Prognostic and Health Management,PHM),使設備具有可視化健康指標(Health Index,HI)及設備剩餘使用壽命預測(Remaining useful life, RUL)的功能,避免非預期的設備當機,大幅提升系統穩定度,降低同仁工作負擔及避免不必要的損失。

 

二、廠房與設備效能優化:

 

從廠房跟設備的「綠化」著手,聯電與機台設備商及元件供應商合作,架設無線感測儀器,分析機台不同運轉模式,調整測試機台運轉設定,降低生產用電。同時評估加裝節能元件、逐步汰換耗能附屬設備,進一步減少生產設備耗能,增加生產效率。

 

另一方面,聯電在2007年就導入廠房綠建築概念,並落實在南科12A第三、四期新廠房,規劃設計時即導入各項綠色廠房的節能環保設計,不僅在2011年取得國內綠建築黃金標章,也在2012年取得 LEED金級認證。

 

此外,在2012年,南科12A廠房及位於竹科運作已逾17年的8A廠,也榮獲工業局首批頒發之綠色工廠標章,其中8A廠更是全國第一家獲此榮譽的八吋晶圓廠。2013年,更進一步達成台灣所有廠房全數通過工業局清潔生產評估系統認證之目標。

 

空調節能設計方面,辦公室全面採用 VAV 及冬季 Free cooling 焓值控制模式;創新應用熱泵機於製程用 Hot DI 加熱,取代部份燃氣鍋爐用量,大量降低鍋爐系統全年燃氣耗量。

 

在照明節能上,FAB 12A P3 / P4 廠除將辦公室、戶外照明全面採用 LED 燈具,在不影響照度水準下大幅降低照明耗電,更領先業界於無塵室也導入LED燈,在不影響生產條件下,降低 FAB 照明用電。

 

 

綠色廠房:包括生態、基地綠化與保水設計,採行環狀綠帶規劃設計避免生物遷徙障礙;設置基地內生態滯洪池兩處,兼具生物棲地、防洪與雨水回收調節用途;人工花園土壤截留設計,未開挖區採用草坡自然透水設計,廠內道路捨棄透水性差的 AC 路面,改採用透水較佳的連鎖磚鋪面。

 

 

聯電於設備、製程、系統、管理推動全方位節能措施,導入工業4.0、人工智慧與機械學習等創新方案,滾動檢討能耗數據並探究節能潛力,透過控制系統及製程系統最佳化操作,全面提升能源使用效率並降低碳排,使得聯電在物聯網智慧節能的技術大幅躍進,為業界推動智慧管理先驅。 



聯電減碳的力道持續不懈。2020年底第三階段計畫(UMC Green 2020)屆滿之際,再揭示第四階段計畫「UMC Green 2025」新環保政策,挑戰於2025年節電15%、省水15%、減廢25%及含氟溫室氣體排放強度降低65%的目標。 

 

這些目標,不僅呼應聯電「以人為本、與環境共生、與社會共榮」的願景,也是落實ESG「環境、社會、治理」的永續行動。看起來雖具挑戰性,但一如日常節能就省下超過二億元一樣,「不可能的任務」並非真正不可能,在嚴峻的氣候變遷危機下,聯電必得化不可能為可能,將節能減碳內化為企業DNA,才能創造讓地球、企業、社會都永續發展的環境。 

 

聯電節能計畫
 

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