Mehr Effizienz ohne Risiko für das Kerngeschäft
Energiebedarf der Produktion messen und senken
Wenn die Mengen an Energie und Ressourcen für die Produktionsschritte bekannt sind, lassen sie sich konsequent verringern. Dazu muss zunächst ermittelt werden, bei welchem Schritt sich eine nähere Betrachtung überhaupt lohnt und welcher sich beeinflussen lässt. Gefragt sind vor allem Stellgrößen, die ohne tiefe Eingriffe in die Betriebsabläufe zu Energieeinsparungen führen.
Tiefe Eingriffe in die Unternehmensprozesse beeinträchtigen stets das Kerngeschäft eines Unternehmens. Dieses Risiko soll bei den meisten Energiesparmaßnahmen vermieden werden. Gefragt sind vielmehr Stellgrößen, die ohne Einfluss auf die Abläufe den Energieverbrauch reduzieren. So ist der Energiebedarf beispielsweise stark abhängig von Los- oder Chargenmengen und in den meisten Fällen nicht proportional zu Mengenänderungen. Bei energieintensiven Produktionen kann sich dieser Zusammenhang auch auf die spezifischen Produktionskosten auswirken. Die neunte Ausgabe von Rockwell Automations „State of Smart Manufacturing“ Report liefert Einblicke in Trends und Herausforderungen für Hersteller. Dazu wurden über 1.500 Fertigungsunternehmen befragt, knapp 100 der befragten Unternehmen kommen aus Deutschland. ‣ weiterlesen
KI in Fertigungsbranche vorn
Die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen Produktionsprozessen, den produzierten Mengen, den eingesetzten Produktionsanlagen und den Energieverbräuchen lassen sich nicht mehr einfach überblicken. Erschwerend kommt hinzu, dass Prozesse nicht kontinuierlich Energie und Ressourcen verbrauchen, sondern Lastgängen unterliegen und der Verbrauch somit zeitlich aufgelöst werden muss.
Daten beschaffen ist die zentrale Aufgabe
Die Beschaffung der notwendigen Daten für Effizienzmaßnahmen ist eine zentrale Aufgabe. Erfahrungen haben gezeigt, dass viele benötigte Daten in den Unternehmen vorhanden sind. Sie liegen allerdings in Abteilungen und deren speziellen Datenbanken, in produktionsunterstützenden Systemen mit unterschiedlichen Datenformaten und proprietären Schnittstellen. Eine Zusammenführung der Informationen setzt viel IT-Know-how und Erfahrung voraus. Nur selten wurden sie unter dem Aspekt der Energieoptimierung erhoben und sind hierzu nicht direkt nutzbar.
Energie und Ressourcen in Intervallen messen
Ein vielversprechender Ansatz ist es, Energie- und Ressourcenmengen in für die Analyse geeigneten Zeitintervallen zu messen und die Originalwerte zu speichern. Für Strom sind diese Messungen vergleichsweise einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen. Das Messen von Wärme, Dampf, Druckluft, Gasen et cetera ist ebenfalls kein technisches Problem, sondern lediglich eine Frage der Kosten-Nutzen-Relation. Der Thin[gk]athon, veranstaltet vom Smart Systems Hub, vereint kollaborative Intelligenz und Industrie-Expertise, um in einem dreitägigen Hackathon innovative Lösungsansätze für komplexe Fragestellungen zu generieren. ‣ weiterlesen
Innovationstreiber Thin[gk]athon: Kollaborative Intelligenz trifft auf Industrie-Expertise
Für erste Analysen zur Beurteilung des Einsparpotenzials hat sich die Messung von physikalischen Ersatzgrößen wie Temperaturen, Drehzahlen, Ventilstellungen als wirkungsvoll erwiesen. Voraussetzung ist, dass die Messsysteme und die zur Auswertung verwendete Software über geeignete mathematische Methoden verfügen, um belastbare Werte zu berechnen. Ist das nicht der Fall, kann die Datenbeschaffung sehr schnell teuer werden. Effizienzprojekte könnten so von vorneherein an den Kosten scheitern.
Viele Analysen sind zu unscharf
Oft werden Analysen und Berechnungen aus Ermangelung von Messdaten auf Basis von Maximal-, Minimal- oder Durchschnittswerten durchgeführt. Diese spiegeln aber niemals die wirkliche Situation wieder. Sie sind zu unscharf, führen daher häufig zu Über- oder Unterdimensionierung und damit zu falschen Voraussetzungen für Energieoptimierungen. Die gemessenen oder berechneten Verbrauchsdaten erlauben noch keine Aussage über die Effizienz von Systemen. Sie lassen sich jedoch fachgerecht interpretieren, wenn die nachgelagerten Prozesse bekannt sind. In der Regel ist der Ablauf mit den einzelnen Schritten bekannt und in den Leit- und Prozessplanungssystemen dokumentiert.
Daten über die zeitliche Abfolge, die Verweildauer in den einzelnen Schritten und die konkrete Zuordnung zu Anlagen und Maschinen sind oft nicht ohne Weiteres zu beschaffen. Diese Informationen sind in den Steuerungen verankert, stehen dort jedoch nicht in den Registern zur einfachen Datenausgabe bereit. Der Prozessablauf lässt sich oft mit einfachen Mitteln gut verfolgen und dokumentieren. Auch hier kann mit Ersatzgrößen gearbeitet werden, die Rückschlüsse auf die zeitlichen Abläufe zulassen. So haben sich die Überwachung von Zustandswerten, Energielastgängen, Ein-Aus-Schaltungen und vieles mehr bewährt. Die Erfassung dieser Messgrößen ist relativ einfach und kostengünstig.
Größe und Zeitachse bilden zusammen das Fundament
Die Datenerhebung für die Energie- und Ressourcenverbräuche sowie die Prozessabläufe basieren darauf, dass sich alle Größen auf eine Zeitachse beziehen. Zum Ermitteln des Einsparpotenzials bieten sich unterschiedliche Methoden an. Am zielführendsten ist es meist, die physikalisch notwendige Energiemenge für den Prozessschritt herauszufinden. Dieser Wert wird sich in der Praxis nicht erreichen lassen. Er zeigt aber das theoretisch mögliche Einsparpotenzial und gibt Hinweise darauf, ob unter der Annahme eines realistischen Wirkungsgrades eine weitere Betrachtung lohnt.
