李建國(guó)

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

0 前言

在經(jīng)歷十年多快速發(fā)展后，從2010 年左右開(kāi)始，由于世界金融危機(jī)和造船產(chǎn)能過(guò)剩，國(guó)內(nèi)造船企業(yè)面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和生存壓力。對(duì)于年綜合能耗1 萬(wàn)t 標(biāo)準(zhǔn)煤以上的造船企業(yè)，國(guó)家要求在十二五期間必須完成累計(jì)16．7 萬(wàn)t 標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能量目標(biāo)［1］。節(jié)能降本成為造船企業(yè)可持續(xù)發(fā)展必然選擇。材料消耗大、能耗消耗大、返工率高，是我國(guó)多數(shù)造船企業(yè)存在的最大問(wèn)題。我國(guó)造船企業(yè)的能源利用水平相比日韓還有較大差距，如萬(wàn)美元產(chǎn)值電耗在1 000 kW·h 以上，是日本的3 倍;造船效率為0．64，比日本平均0．9 要低29%［2］。王永良等人在比較我國(guó)與日韓造船企業(yè)能耗數(shù)據(jù)后指出，我國(guó)造船企業(yè)能效水平之所以低于日韓船廠，在于生產(chǎn)管理和工藝執(zhí)行的差異［3］。如何挖掘節(jié)能潛力，是造船企業(yè)必須研究和解決的課題。提升能源績(jī)效，指提升能源利用效率和降低能源消耗。學(xué)習(xí)節(jié)能的基本理論、現(xiàn)代技術(shù)，掌握尋求和實(shí)現(xiàn)節(jié)能機(jī)會(huì)的方法，是造船企業(yè)實(shí)現(xiàn)能源績(jī)效提升的保證。

1 節(jié)能基本知識(shí)

1．1 節(jié)能的四個(gè)層面

企業(yè)節(jié)能方法可分為管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和精益生產(chǎn)節(jié)能。如圖1 所示，節(jié)能有四個(gè)層面，如果不能滿足生產(chǎn)的需要，則①并非真正意義上的節(jié)能;②、③分屬管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能;④屬于廣義節(jié)能，是最高層面的節(jié)能手段。

圖1 節(jié)能的四個(gè)層面

圖2 節(jié)能路線圖

1．2 節(jié)能路線圖

如圖2 所示，從管理角度考慮，企業(yè)節(jié)能路線圖應(yīng)是:①制定規(guī)則→②培訓(xùn)教育→③設(shè)備和節(jié)能項(xiàng)目管理→達(dá)到“零浪費(fèi)、高效、經(jīng)濟(jì)”的用能目的。①建立節(jié)能管理體制，制定管理程序和基準(zhǔn)，并通過(guò)檢查并評(píng)審，改進(jìn)規(guī)則;②對(duì)員工進(jìn)行用能技能培訓(xùn)和節(jié)能意識(shí)教育;③對(duì)用能設(shè)備進(jìn)行管理，并實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目。

2 尋求節(jié)能機(jī)會(huì)

節(jié)能機(jī)會(huì)即提升能源績(jī)效的機(jī)會(huì)，可以是技改型，也可以是管理型。企業(yè)通過(guò)開(kāi)展能源評(píng)審，并結(jié)合能平衡、能源因素識(shí)別、專家診斷等工具，識(shí)別節(jié)能機(jī)會(huì)［4］。能源評(píng)審流程見(jiàn)圖3。能源評(píng)審前應(yīng)收集節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新能源以及節(jié)能技術(shù)最佳實(shí)踐等信息。

圖3 能源評(píng)審流程圖

3 技術(shù)節(jié)能

技術(shù)節(jié)能是能效提升的重要手段。企業(yè)應(yīng)了解最新的節(jié)能技術(shù)和最佳節(jié)能實(shí)踐，并且運(yùn)用于企業(yè)技術(shù)節(jié)能項(xiàng)目中。技術(shù)節(jié)能項(xiàng)目可分為:新改擴(kuò)基本建設(shè)項(xiàng)目和針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施的節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目。

3．1 新改擴(kuò)基本建設(shè)

能源法規(guī)要求，新改擴(kuò)基本建設(shè)項(xiàng)目需進(jìn)行節(jié)能評(píng)估并報(bào)政府主管部門(mén)審查，項(xiàng)目完工后需報(bào)請(qǐng)驗(yàn)收。企業(yè)在基本建設(shè)項(xiàng)目委托專業(yè)機(jī)構(gòu)節(jié)能評(píng)估前，應(yīng)組織內(nèi)部研討，進(jìn)行節(jié)能預(yù)評(píng)估，與設(shè)計(jì)單位交流，使節(jié)能全面而系統(tǒng)地融于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。項(xiàng)目節(jié)能預(yù)評(píng)估對(duì)象包括:(1)總平面布置;(2)工藝流程、技術(shù)方案;(3)用能工藝;(4)主要耗能設(shè)備;(5)輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設(shè)備。

如:為充分利用空壓機(jī)余熱，可考慮將空壓站緊靠涂裝車(chē)間或浴室;為減少分段搬運(yùn)，合理布置內(nèi)業(yè)、組立、涂裝等車(chē)間位置。

3．2 節(jié)能技術(shù)改造

3．2．1 設(shè)備能效提升

在設(shè)備需要更新或淘汰，要對(duì)照國(guó)家頒布的用能設(shè)備能效標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先考慮選用能效等級(jí)高的設(shè)備。

3．2．2 余能利用

造船企業(yè)產(chǎn)生許多余能，如空壓機(jī)余熱，涂裝車(chē)間加熱系統(tǒng)余熱，蒸汽余熱等。應(yīng)評(píng)價(jià)余能的價(jià)值，并確定余能利用的優(yōu)先順序。由于需要壓縮空氣進(jìn)行噴砂、打磨等作業(yè)，造船企業(yè)空壓機(jī)耗電量很高，一般要占企業(yè)用電20%以上?？諌簷C(jī)電能有效利用率僅15%左右，85%的能量被轉(zhuǎn)化成熱能，余熱回收的節(jié)能潛力巨大。轉(zhuǎn)化的熱能中，3% ～5%通過(guò)電機(jī)機(jī)殼及空壓機(jī)機(jī)殼散失不可回收，80% ～82%通過(guò)空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)散失熱量可回收。以一臺(tái)850 kW 空壓機(jī)余熱回收為例，每年可回收熱能511 t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于416 萬(wàn)kW·h 電。

3．2．3 節(jié)能技術(shù)運(yùn)用

現(xiàn)在高效熱交換器、熱泵、光伏發(fā)電、LED 照明等節(jié)能新技術(shù)、新能源等運(yùn)用日趨成熟，造船企業(yè)應(yīng)充分運(yùn)用。

如采用合同能源管理形式，利用車(chē)間屋頂進(jìn)行光伏發(fā)電，企業(yè)不但能享受?chē)?guó)家鼓勵(lì)政策，降低用電成本，又能達(dá)到節(jié)能減排的目的。以屋頂可利用面積70 000 m2為例，可建設(shè)7 MW 光伏電站，平均每年可發(fā)電700 萬(wàn)kW·h。如以企業(yè)享受88%優(yōu)惠電價(jià)計(jì)算，企業(yè)無(wú)需資金投入，每年就可節(jié)省電費(fèi)67萬(wàn)元，節(jié)能860 t 標(biāo)煤，減少排放二氧化碳7 000 t。

隨著LED 技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)普及率的提升，造船企業(yè)用LED 照明替代傳統(tǒng)照明(金鹵燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等)，無(wú)論從節(jié)能效益還是經(jīng)濟(jì)效益考量，已成必然趨勢(shì)。

4 管理節(jié)能

管理節(jié)能的管理對(duì)象是人和設(shè)備。管理節(jié)能目的在于，使員工遵守用能規(guī)則、具備節(jié)能的行為習(xí)慣，使用能設(shè)備處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，消除能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)最低的能源消耗。企業(yè)必須做好能源計(jì)量、能源統(tǒng)計(jì)分析等能源管理基礎(chǔ)工作。在此基礎(chǔ)上，可采取以下手段實(shí)現(xiàn)管理節(jié)能。

4．1 員工培訓(xùn)與員工參與

4．1．1 教育培訓(xùn)(針對(duì)操作者)

對(duì)員工進(jìn)行有關(guān)用能設(shè)備管控基準(zhǔn)、節(jié)能行為規(guī)范的教育培訓(xùn)，落實(shí)責(zé)任，通過(guò)日常檢查，來(lái)規(guī)范員工用能行為。如培養(yǎng)員工如下的節(jié)能行為習(xí)慣:人不在關(guān)燈，車(chē)輛停車(chē)3 min 熄火，減少設(shè)備待機(jī)時(shí)間，漏氣的氣管及時(shí)送修等。

4．1．2 交流學(xué)習(xí)(針對(duì)專業(yè)者、管理者)

組織企業(yè)能源專業(yè)技術(shù)人員、管理者外出交流、考察，開(kāi)拓視野，向先進(jìn)單位學(xué)習(xí)節(jié)能技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)。

4．1．3 員工參與

開(kāi)展員工合理化建議活動(dòng)，建立員工節(jié)能獎(jiǎng)罰制度。發(fā)揮員工聰明才智，鼓勵(lì)員工參與節(jié)能活動(dòng)，獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)能成果，形成企業(yè)節(jié)能氛圍和節(jié)能文化。

4．2 用能設(shè)備管理

二八原則告訴我們:80%的能源被20%的設(shè)備所消耗。因此，用能設(shè)備管理的重點(diǎn)是對(duì)主要用能設(shè)備的管理。運(yùn)用全生命周期管理的理念，企業(yè)應(yīng)考慮對(duì)主要用能設(shè)備進(jìn)行以下項(xiàng)目的管理。

4．2．1 日常運(yùn)控

應(yīng)制定包括以下管理內(nèi)容的管控文件:設(shè)定用于日常監(jiān)視的運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，測(cè)量項(xiàng)目和記錄要求，檢查與維修項(xiàng)目，更新和新引入時(shí)考慮事項(xiàng)等［5］。

應(yīng)定期開(kāi)展節(jié)能檢查:使用部門(mén)的節(jié)能巡回，設(shè)備主管部門(mén)的專業(yè)性檢查，能源擔(dān)當(dāng)部門(mén)的監(jiān)督檢查。

4．2．2 節(jié)能測(cè)量與能效對(duì)標(biāo)

設(shè)備主管部門(mén)應(yīng)制定并實(shí)施主要用能設(shè)備節(jié)能測(cè)量計(jì)劃。對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能效限定值、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，通過(guò)測(cè)量主要用能設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)，評(píng)價(jià)用能設(shè)備的能效狀況，尋求節(jié)能機(jī)會(huì)，制定高耗能設(shè)備淘汰計(jì)劃。

4．2．3 更新管理

當(dāng)需要新引入主要用能設(shè)備，應(yīng)考慮到以下因素:能源計(jì)量配置的需求，能效等級(jí)要求，能源績(jī)效的采購(gòu)驗(yàn)收要求等。

4．3 能效對(duì)標(biāo)與指標(biāo)管理

4．3．1 能效對(duì)標(biāo)

企業(yè)應(yīng)建立能效對(duì)標(biāo)機(jī)制，不斷尋找和研究業(yè)內(nèi)外一流企業(yè)的先進(jìn)的能源管理理念、管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)措施，進(jìn)行能效指標(biāo)對(duì)比分析，確定能效標(biāo)桿，并通過(guò)努力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身管理水平和能源績(jī)效的提升。

4．3．2 能耗指標(biāo)管理

企業(yè)對(duì)部門(mén)及主要用能設(shè)備下達(dá)能耗指標(biāo)，并予考核。實(shí)施能耗指標(biāo)管理，有助于部門(mén)自主推進(jìn)節(jié)能工作。能耗指標(biāo)參數(shù)應(yīng)結(jié)合部門(mén)生產(chǎn)量設(shè)定，如對(duì)涂裝車(chē)間可用“綜合能耗/涂裝面積”(t 標(biāo)煤/m2)，對(duì)鋼板預(yù)處理線可設(shè)為“用電量/拋丸面積”(kW·h/m2)。

現(xiàn)在多數(shù)造船企業(yè)實(shí)行對(duì)部門(mén)成本控制。因此，將能耗指標(biāo)與成本指標(biāo)結(jié)合，一并考核，能夠增強(qiáng)企業(yè)節(jié)能管理力度。

5 精益生產(chǎn)節(jié)能

5．1 概念

精益生產(chǎn)，是指通過(guò)消除企業(yè)所有環(huán)節(jié)上的不增值活動(dòng)，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短生產(chǎn)周期和改善質(zhì)量的目的。如圖4 所示，精益生產(chǎn)就是要減少“附帶作業(yè)”，減少乃至消除“浪費(fèi)”，以增加“凈作業(yè)”。精益生產(chǎn)是以“徹底消除浪費(fèi)”為基本思想，充分發(fā)揮人·物·設(shè)備的能力，按照J(rèn)UST IN TIME 方式組織生產(chǎn)，是迅速提高生產(chǎn)效率的具有劃時(shí)代意義的生產(chǎn)管理方式。

圖4 精益生產(chǎn)目的凈作業(yè)－ 能直接帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的作業(yè);附帶作業(yè)－為完成凈作業(yè)所必需完成的輔助作業(yè);浪費(fèi)－作業(yè)過(guò)程中的無(wú)效動(dòng)作

5．2 意義

技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能，屬于直接節(jié)能，實(shí)施對(duì)象是所使用的能源。精益生產(chǎn)，屬于廣義節(jié)能，實(shí)施對(duì)象是企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)直接節(jié)能的潛力有1/3，而廣義節(jié)能的潛力則有2/3［6］。由表1國(guó)內(nèi)兩家規(guī)模相當(dāng)船企的能效水平分析可知，造船企業(yè)精益生產(chǎn)節(jié)能的潛力巨大。

5．3 方法

造船企業(yè)應(yīng)從質(zhì)量管理、成本管理、工程管理三個(gè)方面，運(yùn)用PDCA 思想，開(kāi)展精益生產(chǎn)。其中質(zhì)量管理可從焊接質(zhì)量管理、涂裝質(zhì)量管理、精度管理、新船型質(zhì)量管理等入手;成本管理從單船人工成本管理、材料成本(焊材、涂料等主材)管理和部門(mén)費(fèi)(輔材)管理等入手;工程管理從各工序工程預(yù)定管理入手。積極推進(jìn)一目了然的管理、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、一人多能化、設(shè)備通用化等管理方法，消除無(wú)效工程，縮短準(zhǔn)備工作時(shí)間，改善物流。同時(shí)，實(shí)施6S 活動(dòng)、JM(凝神觀察)活動(dòng)，并定期表彰活動(dòng)成果。

生產(chǎn)設(shè)計(jì)是船舶制造的源頭，生產(chǎn)設(shè)計(jì)節(jié)能不容忽視。優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝，實(shí)現(xiàn)精益設(shè)計(jì)，從源頭減少制造過(guò)程的資源消耗或返工。如:通過(guò)優(yōu)化排板方式來(lái)提高鋼材利用率，過(guò)焊孔形狀加工由手工切割改為NC 切割，減少現(xiàn)場(chǎng)返工。精益生產(chǎn)理論正為國(guó)內(nèi)不少造船企業(yè)所實(shí)踐［7－8］。

表1 造船企業(yè)能效水平分析

6 建立能源管理體系

ISO50001:2011［9］是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織為企業(yè)能源管理所建立的標(biāo)準(zhǔn)化的體系文件。國(guó)家工信部2013 年頒布的《船舶行業(yè)規(guī)范條件》指出，建立ISO50001 能源管理體系并通過(guò)第三方認(rèn)證是造船企業(yè)的入門(mén)條件。

6．1 意義

企業(yè)建立ISO50001 能源管理體系，運(yùn)用PDCA的思想方法，緊密?chē)@能源績(jī)效改善主題，全面系統(tǒng)地實(shí)施各項(xiàng)能源管理活動(dòng)。一方面，能夠使企業(yè)能源管理體制和管理流程規(guī)范化、系統(tǒng)化，從而保證并保持技術(shù)節(jié)能、管理節(jié)能的成果;同時(shí)，能夠使企業(yè)通過(guò)體系的良性運(yùn)作，達(dá)到自我發(fā)現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)節(jié)能機(jī)會(huì)，從而可持續(xù)提升企業(yè)的能源績(jī)效。

6．2 將精益生產(chǎn)納入體系

以消除各種浪費(fèi)為切入點(diǎn)，適時(shí)地將能源管理體系擴(kuò)展到精益生產(chǎn)，將能源管理上升到更高的層次，全面、深入地提升企業(yè)能源績(jī)效和體系管理水平。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，造船企業(yè)要全面、持久地提升能源績(jī)效，必須要從體制、程序、技術(shù)等方面系統(tǒng)策劃，做好以下方面工作:

(1)運(yùn)用管理節(jié)能與技術(shù)節(jié)能各項(xiàng)手段。造船企業(yè)應(yīng)建立節(jié)能目標(biāo)責(zé)任制、最佳節(jié)能技術(shù)實(shí)踐識(shí)別機(jī)制及各項(xiàng)節(jié)能管理制度，培養(yǎng)員工遵守節(jié)能規(guī)則的習(xí)慣，通過(guò)管理以實(shí)現(xiàn)企業(yè)最低水平的能源消耗。同時(shí)，開(kāi)展能源評(píng)審，發(fā)現(xiàn)節(jié)能機(jī)會(huì)，運(yùn)用節(jié)能技術(shù)或措施，實(shí)施節(jié)能技改，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源績(jī)效的整體提升;

(2)全面推行精益生產(chǎn)。精益生產(chǎn)對(duì)能源績(jī)效改善至關(guān)重要。企業(yè)應(yīng)全面開(kāi)展精益生產(chǎn)，消除浪費(fèi)，提高效率，改善企業(yè)整體經(jīng)營(yíng)績(jī)效，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源績(jī)效的根本性提升;

(3)建立能源管理體系。造船企業(yè)應(yīng)將業(yè)已運(yùn)用的節(jié)能管理制度和規(guī)則融于能源管理體系，避免建立的能源管理體系流于形式。通過(guò)建立能源管理體系，企業(yè)運(yùn)用PDCA 思想方法，規(guī)范節(jié)能管理、節(jié)能改造等各項(xiàng)節(jié)能活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能源績(jī)效的可持續(xù)提升。適時(shí)將精益生產(chǎn)納入能源管理體系，為體系績(jī)效提升開(kāi)拓更廣闊的空間。

［1］國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，等． 關(guān)于印發(fā)萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)實(shí)施方案的通知［EB/OL］．http://bgt．ndrc．gov．cn/zcfb/201112/t201 －1 －12 －29_498695． html/211 －12 －07．

［2］陶永宏，鄒嘉，蘇昆． 基于StoNED 的中、韓、日造船業(yè)效率比較研究［J］．江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，2013(3):91 －92．

［3］王永良，戴建恒． 造船企業(yè)能源管理和節(jié)能技術(shù)探討與實(shí)踐［J］．船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2013(5):40 －44．

［4］趙艷粉．能源管理新模式在企業(yè)用電精細(xì)化管理中的應(yīng)用［J］．電網(wǎng)與清潔能源，2014，30(11):90 －96．

［5］原嶋敏彥． 日本能源管理師制度［EB/OL］． http://wenku．baidu．com/link?url=OGEtAW5rT957DLM1OrGeluyL OycxQkNprlsi8PeUt15UbVTOLNrGXl9iw2oWuXFMuJxtXKOp －L5AL5UJBAhmmYZ8oZZLCfonUup － ZbGwCCW/2012 － 11 －07．

［6］史兆憲．能源與節(jié)能管理基礎(chǔ)［M］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012:35．

［7］王永良，周琦，錢(qián)慧富，等． 精益造船計(jì)劃管理體系研究和應(yīng)用［J］．船舶與海洋工程，2014(01)．

［8］蔡奕．精益生產(chǎn)在WGQ 造船公司船舶生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［D］．上海:華東理工大學(xué)，2013．

［9］國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織． 能源管理體系－ 要求及使用指南:ISO50001 －2011［S］．