App sorgt für Energie-Transparenz in der Produktion

Energieströme intelligent optimieren

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Die steigenden Energie- und Rohstoffkosten sind für viele Unternehmen ein Grund, die Prozesse in der Produktion genauer zu analysieren. Gerade für kleine und mittelständische Anwender wurde deshalb an der Universität Braunschweig eine Lösung entwickelt, die den Energieverbrauch von Maschinen und Anlagen erfasst und die Einsparpotenziale aufdeckt. Der Softwarespezialist c4c Engineering hat dazu eine App entwickelt, mit deren Hilfe sämtliche Daten und Energieströme analysiert und ausgewertet werden können.

Nach Informationen von c4c Engineering GmbH

Das Energie-Monitoring sowie die gezielte Optimierung von Energie- beziehungsweise Hilfsstoffströmen sind der erste Schritt zur energie- sowie ressourceneffizienten Fabrik und wurden bereits von vielen größeren Unternehmen eingeführt. Um kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) in diese Entwicklung einzubeziehen, wurde das Förderprogramm „Forschung für die Produktion von Morgen“ des BMBF gestartet. Das im Rahmen des Programms geförderte Verbundprojekt EnHiPro (Energie- und Hilfsstoffoptimierte Produktion) hatte das Ziel, die Entwicklung von Methoden zur ganzheitlichen Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz, unterstützt durch intelligente Hardware voranzutreiben. Es galt energieintensive Prozesse systematisch zu identifizieren und entsprechend zu optimieren. Als Koordinator des Projekts fungierte die Technische Universität Braunschweig.
Das Konzept basiert darauf, KMU-gerechte Messtechnik an Maschinen und Anlagen zu installieren, die Energiedaten zu erfassen und diese mit anderen Betriebsdaten zu kombinieren und in das Produktionsmanagement zurückzuspielen. Daraus resultiert letztendlich als Ergebnis, wie viel Energie aufgewendet wurde, um ein spezifisches Produkt herzustellen. Die energieintensiven Prozesse werden dabei gezielt identifiziert und können technisch und organisatorisch optimiert werden.
Eine App zur Visualisierung
Die am Projekt beteiligten Wissenschaftler haben sich für die Entwicklung der sogenannten EnyFlow-App entschieden, die auf einem Tablet die Ergebnisse der Messungen und die Energieflüsse anschaulich darstellt. Die c4c Engineering, Spezialist für Softwarelösungen mit dem Schwerpunkt mobile Applikationen für die Industrie, hat die Entwicklung übernommen. Das Unternehmen deckt die gesamte Prozesskette ab – von der Konzeption, Software-Architektur, Entwicklung bis zur Absicherung und Test.
Nach Aufnahme aller gewünschten Features begann c4c mit der Programmierarbeit. Die Gestaltung des Bedienkonzepts und der Optik wurde von einer dem c4c-Team angehörenden Designerin vorgenommen. Nach drei Monaten war die EnyFlow-App schließlich fertiggestellt und konnte getestet werden. Der Prozess der Datenaufbereitung wurde wie folgt erweitert: Auf die in der Datenbank gespeicherten Produktions- und Messdaten der einzelnen Maschinen greift heute ein intelligentes Backend zu und stellt die Informationen der App zur Verfügung. Sobald also ein Anwender die App auf einem Smart- phone oder Tablet startet, wird per WLAN eine Verbindung zum Server der Fabrik hergestellt und die relevanten Daten der Maschinen werden in Sekunden auf das Tablet übertragen.
Maschinenwahl über QR-Code-Scan
Der User hat für die Auswahl der zu analysierenden Maschine oder Anlage zwei Möglichkeiten. Einerseits wird ihm über die Drahtlos-Verbindung eine Liste angezeigt, aus der er die gewünschte Maschine auswählen und deren Energieauslastung überprüfen kann. Zum anderen wurde eine Adhoc-Transparenz durch QR-Codes eingerichtet. Dafür wurden an speziellen signifikanten Punkten QR-Tags appliziert, die durch eine Scan-Funktion in der App lesbar sind. Sofern also ein Anwender seine Produktion durchläuft, vor einer Maschine steht und unmittelbar Informationen über diese beziehen möchte, kann er mittels des Scans die Informationen sofort auf seinem Tablet einsehen.
Anwendung in der Spinnweberei Uhingen
Das gesamte System wurde unter anderem auch beim Projektpartner Spinnweberei Uhingen umgesetzt. Anhand der Erfahrungen dieses Partners konnte deutlich gemacht werden, dass es nicht nur wichtig ist materialstromspezifisch zu planen, sondern dass auch Energie- und Hilfsstoffflüsse in der Produktionsumgebung enorme Kosten verursachen können. So können beispielsweise Leckagen in Rohren den Energieverbrauch unverhältnismäßig stark erhöhen, ohne produktiv eingesetzt zu werden. Diese heimlichen Energieverbraucher gilt es zu identifizieren. So wurden in der Spinnweberei nicht nur einzelne Maschinen, sondern die gesamte Prozesskette sowie die technische Gebäudeausstattung betrachtet. Dies bedeutete die Messung von Energieströmen der Drucklufterzeuger sowie der externen Energieträger wie Öl, Gas und Elektrizität.
Anhand der Drucklufterzeugung der Spinnweberei wurden erste Defizite sichtbar. Beispielsweise wurde die durch den Strom erzeugte Druckluft in den Produktionsprozessen nur zu 6 % genutzt – 94 % resultieren als Abwärme. Ein erster Schritt bestand daher darin, die übrige Abwärme zum Heizen der Verwaltung zu überführen. Später wurde auch den Dampfmaschinen die Abwärme zugeführt, wodurch diese ausreichend vorerhitzt werden konnten, sodass enorm viel von dem sonst verwendeten Heizöl eingespart werden konnte.
Der Ansatz bezieht das gesamte Produktionsumfeld mit ein und hat gezeigt, dass ein KMU-taugliches Anwendermodell entstanden ist, das der Industrie Einsparung von bis zu 15 % ermöglicht.
Die EnyFlow-App ist in der Lernfabrik der TU Braunschweig (www.DieLernfabrik.de) in eine industrienahe Forschungsfabrik eingebunden und wird dort weiter entwickelt. ge
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