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Nachhaltiger Ressourceneinsatz in der Fertigung

Energiekosten haben sich zum massiven Kostenfaktor entwickelt. Um wettbewerbsfähig zu produzieren, wird effizienter Energieeinsatz zu einem entscheidenden Faktor. Einsparpotenziale auf Fertigungsebene liegen laut DIN EN50001 zwischen fünf und 20 Prozent bei Faktoren wie Motoren, Pumpen, Prozess- und Raumwärme, Licht und Kälte. Ein professionelles Energiemanagement kann helfen, den Energieverbrauch von Fertigungsanlagen nachhaltig zu optimieren und zu reduzieren.

Bild: Fotolia/Beboy

Im Alltag vieler Fertigungsunternehmen fehlt es noch an geeigneten Systemen zur Erfassung, Analyse und Visualisierung von Energiekennzahlen, die eine zeitlich präzise und komponentengenaue Kontrolle des Energieverbrauchs ermöglichen. Mehr als 50 Prozent der mittelständischen Unternehmen haben zwar in der Fertigung energiesparende Maschinen, Energierückgewinnung, Isolation, Heizungs- und Kühlungsoptimierung oder energieffiziente Antriebe im Einsatz. Doch der aktuelle Verbrauch nach Komponenten und Fertigungsschritten ist meistens nicht detailliert bekannt. Ohne die dafür relevanten Kennzahlen ist keine umfassende Optimierung des Energieverbrauchs für Anlage oder Prozesseinstellungen möglich. Die Anlagen verfügen in der Regel nicht über integrierte Hilfsmittel, um den Bediener bei der Einstellung eines energieoptimalen Arbeitspunktes zu unterstützen, auf Möglichkeiten zur Einsparung hinzuweisen oder ihn zeitnah über Verbrauchsveränderungen zu informieren. In diesem Bereich besteht auf technischer Seite noch viel Ergänzungsbedarf.

Einsparpotenziale erschließen

Die langfristigen Einsparpotenziale können daher durchaus die Anschaffung eines Energiemanagement-Systems rechtfertigen. Dazu lassen sich beim Blick auf den Regelkreis zur Energieeinsparung vor allem zwei Ansätze identifizieren: Zum einen ist eine Analyse der Energiedaten und damit die Transparenz des Verbrauchs ein erster Schritt, Energie zu sparen. Denn allein durch Visualisieren und Aufzeichnen der Daten entsteht eine Sensibilisierung, die bereits zu Einsparungen von bis zu acht Prozent führen kann. Dabei gestattet eine komponentengenaue Erfassung von Energieverbrauchswerten die bedarfsgerechte Verbrauchsoptimierung der Maschinen. Zum anderen sind Einsparungen von bis zu 20 Prozent möglich, wenn die erfassten Daten auch strategisch ausgewertet werden. Mit Hilfe eines Manufacturing Execution-Systems (MES) kann Energie zum Planungsparameter werden, um beispielsweise teure Lastspitzen zu vermeiden. Vor allem der Zeitpunkt, zu dem Elektrizität benötigt wird, kann so erheblich optimiert werden. MES gehen den Energieverbrauch systematisch an. Sie ermöglichen, über das Energiemonitoring ermittelte Kennzahlen mit anderen Messdaten aus dem Fertigungsprozess zu verknüpfen. So kann eine umfassende, energetisch optimierte Fertigungsplanung realisiert werden, die für einen nachhaltigen, kontrollierten und effizienten Energieverbrauch sorgt.

Individuelle Datenerfassung

Um Energiedaten für eine effiziente Ressourcenplanung zu erheben, sind in der Regel keine aufwändigen Installationen von Zusatzgeräten nötig und es entsteht auch kein unkontrollierter ‚Datenberg‘. Denn die angebotenen Softwarelösungen bieten Raum für eine individuelle Ausgestaltung. Ein Beispiel für eine webbasierte Lösung, die an Unternehmensgegebenheiten angepasst werden kann, wurde von der Inqu Informatics GmbH entwickelt. Für das Energiemonitoring stellt der Software-Anbieter die Module fastflow.BDE und fastflow.MDE zur Verfügung, welche Betriebs- und Maschinendaten erfassen und übergeordneten Systemen zur Verfügung stellen. Die Module überwachen systematisch Zustände und Prozesse in der Fertigung. An Hand der erfassten Daten lassen sich präzise Energiesparpotenziale ableiten, die in die Prozessplanung einfließen können, um damit zur Reduzierung des Energieverbrauchs im Unternehmen beizutragen. Zur fortlaufenden Auswertung des betrieblichen Energieeinsatzes steht die Lösung Inqu.MES bereit, welche Energiekennzahlen systematisch auswertet und so den spezifischen Energieverbrauch überwacht, Zielwerte aufgrund historischer Daten festlegt sowie Anlagen- und Energieeffizienz analysiert.

Kennzahlen, die so ausgewertet werden können, umfassen etwa ‚Energie pro Einheit‘, ’15-Minuten-Mittelwert‘ und ’96-Stunden-Mittelwert‘. Echtzeitvisualisierungen der Verbräuche erfolgen direkt an der Maschine oder über ein digitales Hallenlayout. Der Energiefluss wird per Sankey-Diagramm visualisiert. Diese detaillierte Erfassung und Auswertung der Energiedaten kann als Basis dienen, um dauerhaft den Verbrauch zu reduzieren und nachhaltig zu wirtschaften. Ein umfassendes Monitoring über ein MES ist jedoch nicht nur ein Weg, dauerhaft den Energieverbrauch zu reduzieren: Die Einbeziehung aller produktionsrelevanten Bereiche in solch einem durchgängigen Gesamtsystem ermöglicht die Ausschöpfung aller Einsparungspotenziale im gesamten Wertschöpfungsprozess und dient der sicheren Beherrschung aller Produktions-, Qualitäts- und Logistikprozesse im Unternehmen.

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