Bei der konsequenten Anwendung integrierter Energiemanagement-Systeme birgt vor allem das Fertigungsumfeld großes Kostensenkungspotenzial. Doch zum Erschließen erkennbarer Wettbewerbsvorteile müssen Verbräuche zuerst detailliert erfasst und aufgeschlüsselt werden. Produktionsnahe IT kann diesen Prozess durch auftragsbezogene Verbrauchs- und Leistungsmessung stützen.

Kennzahlenberechung im Manufacturing Execution-System: Die einzig normierte Energiekennzahl ist derzeit die ‚Comprehensive Energy Consumption‘. Sie kann als Basis für die IT-gestützte Aufschlüsselung der Verbräuche pro Produkt und Menge dienen. Bild: Guardus

Betrachtet man die allgemeine ISO-Normen-Landschaft, beschäftigt sich vor allem die ISO 50001 mit dem Aufbau und Einsatz von Energiemanagement-Systemen (EMS). Ziel ist es, mithilfe geschlossener Regelkreise Energieeffizienz und -verbrauch zu optimieren. Unterscheidet man diese zentralen Parameter, wird ersichtlich, an welchen Stellen ein Manufacturing Execution-System (MES) wirkungsvoll in unternehmerische EMS eingebunden werden kann. Während sich die Energieeffizienz damit auseinandersetzt, den Verbrauch durch menschliche Verhaltensänderungen und Investitionen in moderne Anlagen zu verringern, konzentriert sich der Energieverbrauch auf die Frage, wie viel Energie pro hergestelltem Produkt benötigt wird.

Durch die integrierte Erfassung und Verknüpfung von Produkt-, Prozess-, Planungs- und Energiedaten können Systeme wie Guardus MES die Bewertung direkter auftragsbezogener Energieverbräuche pro Anlage und Produkt unterstützen. Damit wird der Zusammenhang zwischen Produktionsauftrag, Gutmenge und Ausschuss, Maschine und deren Zuständen sowie eingesetztem Werkzeug und Material in Bezug auf den Energieverbrauch hergestellt. So lassen sich energiebezogene Kennzahlen ermitteln und präzise Verbesserungsmaßnahmen zur Energiesenkung ableiten – etwa Verbrauchsreduktionen, das Glätten von Spitzenlasten oder ein prognosebasierter Energiebezug.

Energie-Kennzahlen in der produktonsnahen IT

Die Eignung eines Systems für ein integriertes Energiemanagement spiegelt sich auch in der aktuellen Standardisierung nach ISO/DIS ISO 22400-2 wider. Dort werden 34 MES-Kennzahlen aus den Bereichen Produktion, Qualität und Instandhaltung beschrieben, wobei sich ein ‚Key Performance Indicator‘ (KPI) mit dem Thema Energiemanagement beschäftigt: die ‚Comprehensive Energy Consumption‘ (CEC). Unternehmen können damit den Energieverbrauch nach ISO 50001 errechnen – also die Energie in Joule oder Kilowatt pro hergestellter Produktionseinheit.

In der Praxis können produktionsnahe IT-Systeme wie folgt in die CEC-Ermittlung eingebunden werden: Zunächst bedarf es einer Eingangsgröße, etwa der monatlichen Energierechnung. Davon ausgehend wird im Rahmen einer Teilkostenrechnung der direkt zuordenbare Energieverbrauch pro Produktmenge abgezogen. Diesen Wert können MES durch die auftragsbezogene Energieverbrauchsmessung pro Produkt und Menge liefern. Der verbleibende Gemeinkostenanteil – etwa für Hallenbeleuchtung – muss in der Folge pro Produkt und Menge umgelegt werden. Addiert man die betriebswirtschaftliche Umlage erneut zur Kenngröße aus der Verbrauchsmessung, ergibt sich die CEC in Joule pro Produktionseinheit.

Wege zur direkten Verbrauchsmessung

Während die komplexen Anlagen der Prozessindustrie in der Regel über umfangreiche Sensorik zur Energiedatenerfassung verfügen, liegt in der diskreten Fertigungsindustrie eine eher heterogene Landschaft vor. Deshalb stehen viele Unternehmen zunächst vor der Aufgabe, Messmethoden für die durchgängige Ermittlung der Verbrauchsdaten zu implementieren. Vorhandene Systeme zur Energiedatenerfassung (EDE) stellen dabei oftmals Insellösungen dar. Somit ist die Dokumentation von Verhaltensmustern an Einzelanlagen und in Produktionsbereichen zwar möglich, doch der detaillierte Bezug zu Produkt-, Auftrags-, Material-, Werkzeug- und Prozessdaten fehlt.

Gerade diese Verknüpfung spielt aber bei der auftragsbezogenen Energieverbrauchsmessung eine tragende Rolle. Nur so lassen sich Wechselwirkungen zwischen Produktion und Energieverbrauch bestimmen und Potenziale zur Reduktion des prozessbedingten Energieeinsatzes erschließen. Als Lösung bietet sich die Integration von MES in das unternehmerische EMS an. Dazu ist es jedoch zwingend notwendig, jede Produktionseinheit mit integrierter Messtechnik auszurüsten, deren Daten mit den zugehörigen Produkt- und Prozessdaten in einer zentralen Datenbasis verschmelzen.

Die passenden Optimierungsmethoden finden

Ein durchgängiger Datenpool über alle produktions- und energierelevanten Parameter bildet das Fundament MES-gestützter Energiemanagement-Systeme. Für die Verbrauchsoptimierung im Sinne der ISO 50001 sind jedoch Analyse- und Optimierungsmethoden im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) unumgänglich. Um solche Regelkreise zu initialisieren, müssen die auftragsbezogenen Energiewerte zuerst lückenlos im System gespeichert werden. Plan- oder Sollparameter sind in dieser Startphase nicht zwingend notwendig. Die Ergebnisse der Verbrauchsmessung werden im Folgeschritt mit den Maschinen- und Betriebsdaten zusammengeführt, so dass sich eine Verbrauchsstruktur pro Produkt und Menge im MES ergibt.

Zeigen sich die Referenzwerte im Zeitverlauf stabil, gilt es die ersten Soll- beziehungsweise Planwerte im Hinblick auf mögliche Sparpotenziale zu definieren. Grundlage dafür sind beispielsweise iterative Potenzialanalysen für Produktionsanlagen, Werkzeugen und Materialien, aber auch hinsichtlich der Auftragsreihenfolge. Denn der Zusammenhang zwischen Energiedaten und Produktion liefert die Basis, um Aufträge nicht nur auf Termin, Losgröße oder Rüstzeiten hin in ihrer Reihenfolge zu optimieren, sondern auch den geplanten Energieverbrauch einzubeziehen. Sind die Planwerte im System hinterlegt, weisen Real-/Sollwert-Vergleiche bei Verbrauchsmessungen die erzielten Effizienzverbesserung pro hergestellter Produkteinheit aus und machen den Nutzen der Optimierungsmaßnahmen messbar – dann beginnt der ISO 50001-konforme Regelkreis von Neuem.

Das könnte Sie auch interessieren:

Forschungsprojekt ’Fluently’
Wenn Roboter Empathie zeigen

Im Forschungsprojekt ’Fluently’ wollen die Beteiligten das Teamwork von Mensch und Maschine optimieren. So sollen zwischen beiden echte soziale Interaktionen ermöglicht werden.‣ weiterlesen

Softwareentwicklung
Prozesse verbinden mit mobilen Low-Code-Apps

Selbst gut ausgeprägte ERP-Systemlandschaften weisen meist Lücken auf, in denen Prozesse ohne digitales Abbild ablaufen. Individuell erstellte mobile Anwendungen können solche Lücken schließen - und so manch andere Schwachstelle in der ERP-Landschaft ausbügeln.‣ weiterlesen

Kostenkontrolle im Cloud Computing
Cloudausgaben zuordnen und optimieren

Waren Cloudkosten verschwendet oder sinnvoll? Wer Ausgaben keinen Verursachern zuordnet, kann dies kaum hinlänglich beantworten. Erst die interne Verrechnung legt die Ursachen für die Ausgaben offen - und somit das Potenzial für Optimierungen.‣ weiterlesen

Deutliches Minus zum Jahresabschluss

Zum Jahresende verzeichnet der Maschinen- und Anlagenbau einen rückläufigen Auftragseingang. Preisbereinigt vermeldet der VDMA ein Minus von 4 Prozent im Vergleich zum Jahr 2021. Im vierten Quartal gingen die Aufträge um 16 Prozent zurück.‣ weiterlesen

Joint Venture Cofinity-X
Ein Marktplatz für Catena-X-Anwendungen

Zehn Unternehmen beteiligen sich am Joint Venture Cofinity-X. Die Partner wollen damit die Umsetzung von Datenökosystems Catena-X weiter vorantreiben.‣ weiterlesen

Bitkom-Ifo-Digitalindex
Digitalbranche weiter mit Aufwärtstrend

Mit einem Plus von 1,9 Punkten verzeichnet das Geschäftsklima der Digitalbranche im Januar einen erneuten Anstieg und liegt nun bei 18,5 Punkten. Erstmals seit Sommer 2022 liegen zudem die Geschäftserwartungen im positiven Bereich.‣ weiterlesen

Fotorealistische digitale Zwillinge
Per Foto zum digitalen Abbild

Ob zur Remote-Unterstützung der Mitarbeiter vor Ort, zur Schulung und technischen Einweisung neuen Personals oder bei der Umplanung von Produktionsstraßen - fotorealistische digitale Zwillinge können Unternehmen vielfältig unterstützen.‣ weiterlesen

Positive Entwicklung
MPDV steigert Umsatz um 16 Prozent

Mit einem zweistelligen Umsatzplus hat die MPDV-Gruppe das vergangene Geschäftsjahr abgeschlossen. ‣ weiterlesen

Konfigurieren statt Programmieren
ERP-System per Low-Code anpassen

Viele ERP-Lösungen wurden einst von Spezialisten entwickelt und danach nur noch angepasst, erweitert und mit Updates versorgt. Doch steigende Digitalisierungsanforderungen, schnellere Produkteinführungen sowie der Fachkräftemangel schrauben die Anforderungen in die Höhe. Könnte Low-Code-Softwareentwicklung die Lösung sein?‣ weiterlesen

Positiver Trend
IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

Mit einem Anstieg von 1,6 Punkten im Januar liegt das IAB-Arbeitsmarktbarometer bei 102,9 Punkten und damit über der neutralen Marke von 100. Für die Arbeitsmarktforscher deutet dies auf positive Entwicklungen auf dem Arbeitsmarkt hin.‣ weiterlesen

Netzwerk für KI-Projekte
ProKI-Zentrum Hannover startet im März

Mit ProKI, einem Demonstrations- und Transfernetzwerk für künstliche Intelligenz (KI) in der Produktion, soll die Anwendung von KI bei kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) weiter vorangetrieben werden.‣ weiterlesen