UdZ 2-2015

41 UdZ – Unternehmen der Zukunft 2/2015 FIR-Forschungsprojekte eco2production Economical and Ecological Production ImForschungsprojekt Eco2Productionhabenwir uns das Ziel gesetzt,Modelle,MethodenundTools zur Steigerungder Produktivität undder Energieeffizienz inproduzierendenUnternehmenzuent- wickeln. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der die Überwachung und Identifizierung der Energieverbraucher im Unternehmen sowie die Optimierung des Energieverbrauchs be- inhaltet. Wesentliche Bestandteile des Projekts sind die Konzeption eines ereignisorientierten Energiemonitoring-Systems, dieErstellungeinesMaschinen-/Prozessbenchmarkings, dieSimulation und Optimierung der Produktionsplanung unter Gesichtspunkten der Energieeffizienz sowie die Entwicklungeines Instruments zurOffenlegungdes Potenzials zur Steigerungder Energieeffizienz für KMU. Das IGF -Vorhabender Forschungsvereinigung FIR e. V. ander RWTHAachen wurde über die AiF als CORNET-Forschungsprojekt imRahmendes Programms zur Förderungder Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium fürWirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Energiekonzept 2050 der Bundesregierung sieht eine komplette Umgestaltung der deutschen Energieversorgung vor, mit dem Ziel, eine der umweltschonendsten und energieeffizientesten Volkswirtschaften zuwerden. Bis zumJahre2020 soll der Anteil der Träger erneuerbarer Energie auf bis zu 35 Prozent gesteigertwerden [1]. Charakteristisch für diese Kraftwerkstypen sind eine geringe Flexibilität sowie eine volatile Erzeugungsleistung. Der Anteil der Nachfrage an Energie, der nicht durch erneuer- bare Energien abgedeckt wird, wird als Residuallast bezeichnet. Durch den parallelen Abbau konven- tioneller und regelbarer Kraftwerkskapazitäten wie Kern- und Kohlekraftwerken ist damit die Versorgungssicherheit inDeutschland zunehmend in Gefahr. Damit ist nichtmehr die Spitzenlast die größ- te Herausforderung, sondern ein Ungleichgewicht von Nachfrage und Angebot fluktuierender, erneuerbarer Energien. Diese können, anders als Lastspitzen, jederzeit auftreten [2]. Unbestritten ist, dass die Energieverbraucher ebenfalls einen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten müssen. Die Industrie weist in Deutschland ca. ein Drittel des Primärenergiebedarfs auf und bietet damit großes Potenzial fürMaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz. Im Bereich der energieintensiven Produktion gibt es bereits technische Lösungen, welche unter demBegriff Lastmanagement zusam- mengefasst werden können. Vielfach nutzen indus- trielle Verbraucher jedoch ihr Flexibilitätspotenzial nicht aus, was vorrangig wirtschaftliche Gründe hat. Allerdings sind die Energiekosten für die deutsche Industrie in den letzten 10 Jahren um ca. 50 Prozent gestiegen [3]. Die Zielsetzung des Forschungsprojekts Eco2Production besteht daher in der Entwicklung von Modellen, Methoden und Tools zur Steigerung der Energieeffizienz in produ- zierendenUnternehmen, was direkteAuswirkungen auf die Produktivität hat. Das vom europäischen Forschungsprogramm CORNET geförderte Projekt wurde in einem österreichisch-deutschen Konsortium bearbeitet, dem neben dem FIR das Institut für Fertigungstechnik der TU Wien als wis- senschaftlicher Partner angehört. Als Antwort auf die genannten Herausforderungen setzte sich das FIR als Teilziel imProjekt dieModellierung einer echt- zeitfähigen, energieeffizienten Produktionsplanung und -regelung. Die Produktionssteuerung ist heut- zutage geprägt von kurzfristigen Korrekturen der bestehenden Produktionspläne. Dies impliziert einen hohen Aufwand zur kurzfristigen Steuerung und Koordination der Produktion, auch ohne die explizite Berücksichtigung der Energieeffizienz [4]. Neuere Planungs- und Steuerungs- bzw. Regelungskonzepte fokussieren die Ermöglichung von Selbststeuerung, Selbstoptimierung, adaptiver Steuerung, situativer Prozesskonfiguration und der Installation geschlossener Regelkreise [5]. In diesem Kontext erfolgt ein Paradigmenwechsel hin zu Informationsverarbeitung in Echtzeit in Industrie und Forschung [6], der auch unter dem Schlagwort Industrie 4.0 zu verorten ist. Eine energieeffiziente Produktionsplanungund -regelungmuss daher tech- nisch als ein kaskadiertes Regelkreismodell ausgelegt werden [7]. Das Regelkreismodell sieht vor, dass einer Prozessleitung bzw. demProzessregelzentrum (z. B. dem Produktionsplaner) Soll-Betriebspunkte, Prioritäten, Soll-Energieeffizienz etc. vorgegeben werden. Dortwerdenbasierendauf diesenVorgaben Programme, Pläne, Reihenfolgen etc. erarbeitet, wel- che anschließend in die Fertigung übergeben wer- den. Die Rückmeldung von Echtzeitinformationen über den Status des Prozesses in der Fertigung erfolgt auf Basis von Sensordaten sowie Daten aus der Maschinensteuerung, welche direkt im Produktionsprozess abgegriffen werden. Hierzu werden diverse Sensordaten nach entsprechenden Mustern gefiltert und zu semantisch reichhaltigen, komplexen Ereignissen aggregiert. Für diese Art der Informationsverarbeitung wird ein Ereignismodell benötigt, das die relevanten Sensordaten in Ereignistypen beschreibt; anschließend werden diesemit Techniken des Complex-Event-Processings weiter verarbeitet. Erster Schritt hin zu einem Ereignismodell für eine echtzeitfähige, energieeffiziente Produktionsplanung und -regelung ist die Projekttitel eco2production Projekt-/ Forschungsträger BMWi; AiF Förderkennzeichen 38 EBG Projektpartner Daubner Consulting GmbH; ecoplus. Niederösterreichs Wirtschaftsagentur GmbH; Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslaser- technik IFT Ansprechpartner Dipl.-Wi.-Ing. Marco Roscher Internetseite www.eco2production.com