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Energieverbräuche und Prozessdaten zuordnen

Vielfältiges Einsparpotenzial

Energiekosten zählen aktuell zu den Hauptkostentreibern für Produzenten. Bedingt durch den Atomausstieg und die politisch gewollte Umstellung auf erneuerbare Energien, ist ein Ende der Preissteigerungen im Energiesektor nicht zu erkennen. So werden in Zukunft Energiekosten einen immer höheren Anteil an den Kosten einnehmen. Produzierende Unternehmen kommen dadurch in Zugzwang, ihre Energieverbräuche zu reduzieren oder zumindest gezielter zu steuern. Für die Zuordnung der Verbräuche zu den Prozessen in der Werkhalle kann produktionsnahe IT einen zentralen Beitrag leisten.

In der IT-gestützten Überwachung und Steuerung von Fertigungsprozessen steckt großes Potenzial, um die Energiekosten von Anlagen zu senken und auf kommende Regularien reagieren zu können. Als Analysebasis bietet sich dabei eine Kombination von Daten aus Energiesensoren, Maschinen- und Betriebsdatenerfassung an. Bild: Fotolia / Max Tactic

Um Energieverbräuche den Produktionsprozessen exakt zuordnen zu können, müssen zwei völlig unterschiedliche Datenarten ermittelt und anschließend miteinander verknüpft werden: Auf der einen Seite gilt es, die Energieverbräuche so detailliert wie möglich zu erfassen. Auf der anderen Seite sind die Rückmeldungen an den Arbeitsplätzen oder zu den Aufträgen und Artikelnummern zu verbuchen. Erst durch die Verknüpfung der ermittelten Energieverbräuche mit den Rückmeldungen lässt sich die Frage beantworten, wann welche Charge welches Auftrags an welchem Arbeitsplatz in der Bearbeitung war – und wie viel Energie dort in die Bearbeitung geflossen ist.

Auf dieser Datenbasis können dann Auswertungen in jeder erdenklichen Ausprägung erstellt werden. Über eine gezielte Verdichtung dieser Datenbasis ist es dann beispielsweise möglich artikel-, auftrags-, arbeitsplatz- oder auch zeitraumbezogene Auswertungen durchzuführen. Über derart detaillierte Auswertungen entlang der Prozesskette können ‚Energiefresser‘ gezielt aufgespürt und anschließend die zugehörigen Prozesse optimiert werden. Bevor es soweit ist, gilt es aber die beiden angesprochenen Datentöpfe zu füllen. Als Grundlage bietet sich der Einsatz eines Manufacturing-Execution-Systems (MES) an, da durch die Erfassungs- und Auswertungsfunktionen dieser produktionsnahen IT-Systeme bereits ein Großteil der benötigten Informationen zusammengeführt wird.

Verbrauchserfassung: Aus der Steuerung ins IT-System

Den ersten Schritt bei der Ermittlung von Optimierungspotenzial bei den Energieaufwendungen stellt das Erfassen der Verbräuche dar. Eine wichtige Datenquellen sind hier die Verbraucher, also die Anlagen selbst. Über moderne Schnittstellen zu den Steuerungen der Anlagen lässt sich ein MES mit den nötigen Daten versorgen. Man spricht bei dieser Art der Datenerfassung auch von Prozessdatenerfassung, kurz PDE. Die Schnittstelle, um die erfassten Prozessdaten in das IT-System zu portieren, kann grundsätzlich die gleiche sein wie für die Maschinendatenerfassung (MDE). Dazu kann beispielsweise der international etablierte OPC-Standard zum Einsatz kommen.

Die MDE liefert dann neben Informationen zu produzierten Stückzahlen und Fehlern auch Prozessdaten, wie etwa Informationen zu Strom-, Wärme-, Dampf- oder Wasserverbrauch. An eine moderne OPC-Karte können neben den Steuerungen der Anlagen aber auch einfache Sensoren angeschlossen werden. Das MES fragt die Messwerte der Sensoren über die Schnittstelle gezielt ab und berechnet aus den Rohdaten der Sensoren die aktuell anfallenden Verbräuche. Auf Basis von mehreren Messpunkten können dann über Differenzbildung oder auch über weitere Formeln die Energieverbräuche pro Anlage exakt berechnet werden. Die so ohne großen Aufwand ermittelten Verbräuche können dann wiederum gezielt über Zeiträume kumuliert in aussagekräftige Auswertungen einfließen.

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