BaMA - Balanced Manufacturing, Flagship Project FFG

Projektbeschreibung

Im Jahr 2013, als das Projekt Balanced Manufacturing (BaMa) initiiert wurde, konzentrierte sich die Fertigungsindustrie hauptsächlich auf die Verfügbarkeit, Anpassungsfähigkeit und Produktivität von Produktionssystemen, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Der gleichzeitige Anstieg der Energiekosten, rechtlicher Druck und öffentliches Bewusstsein sowie der Rückgang von Verfügbarkeit und Sicherheit führten dazu, dass Fertigungsunternehmen die Ressourceneffizienz in den Fokus rückten. Obwohl bereits eine Vielzahl von Methoden und Werkzeugen zur Optimierung einzelner Aspekte der Energieeffizienz in Produktionsanlagen existierte, fehlte ein systemischer, umfassender Ansatz zur Analyse, Bewertung und Optimierung von Energie- und Ressourcenflüssen innerhalb einer Produktionsstätte.

BaMa setzte sich zum Ziel, eine simulationsbasierte Methode zur Überwachung, Vorhersage und Optimierung des Energie- und Ressourcenbedarfs von Fertigungsunternehmen unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Erfolgsfaktoren Zeit, Kosten und Qualität zu entwickeln. Alle relevanten Aspekte der Anlage (Produktion, Gebäude, Energie, Logistik und Managementsystem) wurden berücksichtigt.

Das Projekt begann mit einer gründlichen Systemanalyse und der Definition der BaMa-Methode. Es wurde ein modularer Ansatz gewählt, der eine Produktionsstätte in „Würfel“ segmentiert. Diese Würfel haben eine klar definierte Schnittstelle und repräsentieren ein bestimmtes physikalisches Verhalten, das zur Energiebilanz des Gesamtsystems beiträgt. Zur Demonstration wurde ein experimenteller Würfel konstruiert, der ein grundlegendes Produktionsmodul darstellt. Auf der Grundlage von würfelbezogenen Energie- und Ressourcenflussanalysen wurde eine Methode zur Aggregation eines spezifischen Produkt-Fußabdrucks abgeleitet. Der Produkt-Fußabdruck stellt die Aufwendungen eines Produkts hinsichtlich Kosten, Zeit, Energie und Umweltauswirkungen wie resultierende Kohlenstoffemissionen in der Lebenszyklusphase des Produkts innerhalb der Fabrik dar.

In einem nächsten Schritt wurde die BaMa-Methode als angepasste Werkzeugkette implementiert. Die Werkzeugkette ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb, Entwurf und Umbau von Produktionsanlagen unter Wettbewerbsbedingungen, unter Berücksichtigung eines minimalen Energie- und Ressourcenverbrauchs. Sie enthält drei Kernmodule: Überwachung: Daten zum Ressourcenverbrauch werden aggregiert und visualisiert. Prognose: ermöglicht die Vorhersage des Gesamtenergiebedarfs der Anlage auf der Grundlage des Produkt-Fußabdrucks und des Produktionsplans. Optimierung: basierend auf Daten und numerischen Simulationsmodellen der Würfel verbessert dieser Teil der Werkzeugkette den Anlagenbetrieb in Bezug auf definierte Optimierungsziele hinsichtlich Energie und wirtschaftlichem Erfolg.

Schließlich wurden die BaMa-Methode und die Werkzeugkette in Produktionsstätten mehrerer Projektpartner eingesetzt, um ihre Funktionalität für mehrere Industriezweige zu demonstrieren und nationale sowie internationale Sichtbarkeit zu gewährleisten. Zusätzlich wurden Richtlinien für den BaMa-Implementierungsprozess in Übereinstimmung mit der ISO 50001 entwickelt. Ziel dieses Prozesses ist das effiziente Energiemanagement und die Optimierung von Produktionsanlagen.