Wissensbasiertes Energiemanagement zur nachhaltigen Senkung des Ressourcenverbrauchs in produzierenden KMU (wEnPro)

Problemstellung
Seit Jahren stehen produzierende, mittelständische Unternehmen einem zunehmend komplexeren und sich immer schneller wandelnden Marktumfeld gegenüber, was nicht zuletzt aus einer stärker werdenden Kundenindividualisierung resultiert. Zur Sicherung des langfristigen Unternehmenserfolgs muss hier vor allem die Produktion, als Ort der Transformation von Ressourcen und Fähigkeiten in Produkte, einen aktiven Beitrag leisten, deren Produktionssysteme sich als Folge ändernder Wettbewerbsbedingungen und den damit verbundenen Leistungszielen von Zeit, Qualität, Kosten und Innovationsfähigkeit ändern. In diesem Zusammenhang nimmt die stetig zunehmende Verknappung und Verteuerung von energetischen Ressourcen einen gesonderten Aspekt ein, der dazu führt, dass Produktionssysteme nicht nur ausreichend flexibel sein müssen, sondern ebenfalls energieeffizient. So gilt es einerseits, den für die Produktion benötigten Energiebedarf während des Betriebs durch Vermeidung von Energielastspitzen zu reduzieren, bspw. verursacht 1 kWp Lastreduktion eine Kostenersparnis von ca. 100,- ¿ pro Jahr. Andererseits ist aber gleichzeitig die Flexibilität der Produktion zu gewährleisten, so dass mit den vorhandenen Ressourcen und der bestehenden Organisationsstruktur dynamisch auf kurzzeitig wirkende Anforderungsänderungen reagiert werden kann. Da die Flexibilität somit an ein energie- und ressourceneffizientes Betreiben der Produktionssysteme geknüpft ist, ist es zwingend erforderlich, sich ändernde Wirkzusammenhänge schnell zu erfassen und zu bewerten. Das Produktionsmanagement ist somit auf neue informationstechnische Ansätze angewiesen, die im Projekt wEnPro zu erarbeiten sind.

Projektziel
Das Projektvorhaben wEnPro hat ausgehend von der oben aufgeführten Problemstellung zum Ziel, Methoden zur Analyse, Bewertung und Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz in Produktionssystemen von KMU zu entwickeln. Diese sollen in einem modular aufgebauten Toolset integriert werden und neben reinen Monitorfunktionen, insbesondere wissensbasierte Auswertungs- und Steuerungsfunktionen bereitstellen, mit denen der Ressourceneinsatz unter Wahrung der Fertigungsflexibilität nachhaltig verbessert wird. Darüber hinaus soll dieses Toolset die Bereitstellung von Energieanalysen zur Erfüllung der neuen Norm DIN EN 16001 erlauben und Handhabungsvorgaben hierzu unterstützen, was gleichzeitig eine qualitative Projektanforderung durch den TÜV Hessen darstellt.

Vorgehensweise
Zur Realisierung dieses Projektziels ist geplant, sowohl Methoden des Energiemanagements als auch des Flexibilitätsmanagements auf methodischer Ebene zusammenzubringen. Ausgehend von bestehenden Kompetenzen im Bereich wissensbasierter intelligenter Energiemanagementsysteme, welche verschiedene Kriterien und Informationen des Energieverbrauchs berücksichtigen, sollen ressourcenintensive Produktionseinrichtungen zweier mittelständischer Anwendungspartner mit ihren Fertigungsattributen erfasst werden. Derartige Attribute sind Maschinenparameter wie Bearbeitungsauftrag, Auslastung, Energie- und Ressourcenbedarf. Durch eine lernende Datenanalyse sind dann aus den erfassten Daten energieverbrauchsbezogene Leistungsprofile für einzelne Bearbeitungsoperationen in der Produktion abzuleiten, mittels derer ein ganzheitliches Energy-Condition-Monitoring angestrebt wird. Dies bedarf den Aufbau einer sog. Wissensbasis, in der Relationen zwischen dem auftragsabhängigen Energiebedarf, dem Auftragszustand und den benötigten Bearbeitungsoperationen abgebildet werden. Hierdurch lässt sich die Voraussetzung einer ganzheitlichen Sicht auf auftragsbezogenen Energie- und Ressourcenbedarf von Produktionsanlagen in KMU schaffen, mittels der teure Energielastspitzen identifiziert und nachhaltig gesenkt werden können, um moderne Energieeffizienzanforderungen einzuhalten.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Im Zeichen des turbulenten Handlungsumfeldes haben sich die Rahmenbedingungen einer wirtschaftlichen Produkterstellung in den vergangenen Jahren stark verändert und durch die weltweite Wirtschaftskrise zusätzlich verschärft. Dadurch hat sich der Stellenwert einer energie- und ressourcensparenden Produktion bei gleichzeitiger Bewältigung der starken Schwankungen unterliegenden Produktionsanforderungen enorm erhöht. Insbesondere für produzierende KMU ist es daher sehr wichtig, kontinuierlich die eigene Fähigkeit der Flexibilität und des damit verbundenen Ressourcen- und Energieeinsatzes im eigenen Produktionssystem zu kennen, zu messen, Verbesserungsbedarfe zu identifizieren und dementsprechend gegenzusteuern. Exemplarisch dafür stehen die beiden Initiatoren dieses Projektes Gloss Matrix GmbH und die Edelstahl Rosswag GmbH als produzierende deutsche KMU, die nach neuen Wegen suchen, um vor dem Hintergrund eines immer stärker werdenden Wettbewerbs und steigenden Kosten energetischer Ressourcen weiterhin Konkurrenzfähig zu bleiben. Sie versprechen sich hierdurch eine Stärkung ihrer Wettbewerbsposition sowie Umsatzsteigerungen infolge von Imagesteigerung, aufgrund der Etablierung eines an das Projekt gebundenen Energiemanagements, dass das Umweltbewusstsein der Firmen klar hervorhebt. Andererseits können sie mit der erfolgreichen Projektumsetzung auf Werkzeuge zurückgreifen, die ihnen verlässliche Einschätzung ihrer Produktions- und Liefermöglichkeiten gegenüber ihren Kunden erlauben. Aber nicht allein diese beiden Projektpartner verbinden mit diesem Projekt erhebliche Marktpotentiale, sondern auch die RSW Technik GmbH, der sich mit einer erfolgreichen Umsetzung des Projekts zukünftige Weiterentwicklungspotentiale neuer IT-Werkzeuge und -dienste für Produktionsunternehmen bieten, die darüber hinaus für deren Zertifizierung eines künftigen Energiemanagementsystems nach DIN EN 16001 eine zentrale Rolle spielen werden.

• Gloss Matrix GmbH
• Rosswag GmbH
• RSW Technik GmbH Meß- und Prüfsysteme für Energie- und Umwelttechnik