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Wie man Produktionsbetriebe noch besser betreiben kann

Energie und Produktionsprozesse kosten Geld. Viel mehr noch, wenn Sie nicht optimal geregelt sind. Eine neues Softwaretool der TU Wien hilft bei der Optimierung.

Benjamin Mörzinger und sein Team bei der Präsentation von BaMA.

Benjamin Mörzinger (links) und Mitglieder seines Teams bei der Präsentation von BaMA. [1] 1/3 Bilder

Benjamin Mörzinger (links) und Mitglieder seines Teams bei der Präsentation von BaMA. [1]

Das gesamte BaMa Projektteam

Das gesamte BaMa Projektteam. 1/3 Bilder

Das gesamte BaMa Projektteam.

Industrieanlage

Das Softwaretool hilft bei der Optimierung bestehender Anlagen in Produktionsbetrieben, zu sehen ist hier eine Kältemaschine der Infineon Technologies Austria. [2] 1/3 Bilder

Das Softwaretool hilft bei der Optimierung bestehender Anlagen in Produktionsbetrieben, zu sehen ist hier eine Kältemaschine der Infineon Technologies Austria. [2]

Energieeffizienz ist in aller Munde, zielen doch viele Auflagen und Förderungen genau auf diesen Bereich ab. Noch wichtiger ist aber für die meisten Unternehmen, welches wirtschaftliche Einsparungspotential in diesem Thema enthalten ist. Das von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderte Leuchtturmprojekt „Grüne Produktion durch Balanced Manufacturing (BaMa)“ kann diese Anforderungen perfekt durch die Entwicklung einer Software verbinden. Das Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU Wien fungiert als Koordinator und liefert, gemeinsam mit Instituten aus insgesamt vier Fakultäten der TU Wien, die wissenschaftliche Basismethode. Diese kombiniert letztendlich drei Grundbausteine für die Anwender: Monitoring der bestehenden Systeme, Simulation von Abläufen und Koppelung mit einem Optimierer zur Verbesserung der Abläufe.

„Big picture“ von Produktionsbetrieben

„Wir konzentrieren uns auf bereits bestehende Anlagen in Produktionsbetrieben. Hierbei kommen wir weitgehend ohne Anschaffung von neuer Hardware, wie zum Beispiel Energiespeicher aus.“, erklärt Dipl.-Ing. Benjamin Mörzinger vom Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU Wien, der das Projekt für die TU Wien koordiniert. „Wir wollten zeigen, dass man mittels einer anwenderorientierten Software noch einiges aus bestehenden Prozessen herausholen kann.“ Das Projektteam hat dabei eine sehr breite Herangehensweise. Sie schauen sich nicht nur das Offensichtliche, wie etwa die Energiesysteme oder die Produktionsmaschinen an, sondern auch die Gebäudehülle oder die Logistik, die beispielsweise in Materialflussprozessen eine große Rolle spielt. „Wir betrachten zusätzlich zur kontinuierlichen Welt, wie etwa Energieflüsse, auch die diskrete Welt. Dabei fließt also die Materialwelt ebenfalls in unsere Berechnungen ein“, so Mörzinger. Da beides parallel analysiert wird, können in der Simulation auch Wechselwirkungen zwischen diesen Welten abgebildet werden.

Flexibler Einsatz je nach Anwenderbedürfnis

Nachdem die Wissenschaftler der TU Wien die Basismethode geschaffen hatten, wurde diese durch die Entwicklungspartner umgesetzt. Im Projekt BaMa hatte man dafür bewusst zwei unterschiedliche Unternehmen – eines davon AutomationX – an Bord geholt, da beide über Schnittstellen zu relevanten Anwendern verfügen. Um die Software einsetzen zu können, waren sechs Anwendungspartner involviert, die unterschiedliche Anforderungen an die Software hatten. Um diesen Anforderungen flexibel nachkommen zu können, wurde die Software modular konzipiert. Je nach Anwendungsfall können die Module „Monitoring“, „Simulation“ und/oder „Optimierung“ eingesetzt werden.

Der Anwendungspartner Infineon Technologies Austria war besonders an der Optimierung de Energieeinsatzes seiner Kältemaschinen interessiert. Mithilfe der Software können nun Handlungsanweisungen zum Betrieb der Anlagen generiert werden, die unter den jeweiligen Bedingungen zu einem optimalen Ergebnis führen. Derzeit geht man davon aus, dass die Kältemaschinen etwa 10-20% weniger Energie bei gleichem Output brauchen werden.
„BaMa hat uns definitiv ein breiteres Blickfeld geboten, um unser Facility Management und die gesamte Fabrik energietechnisch so nachhaltig wie möglich zu gestalten. Durch die Weiterentwicklung und Benchmarking im Konsortium sind wir darüber hinaus rascher in das Thema Big Data eingestiegen. Damit können wir heute durch bessere Nutzung der Daten, Simulationen und Forecast-Modelle wesentlich effizienter steuern“, meint Josef Obiltschnig, Energiemanager Infineon Technologies Austria und Projektmanager bei BaMa.

Monitoring ist hingegen der Fokus der GW St. Pölten Integrative Betriebe GmbH für den Einsatz der Software. Im Betrieb, der industriell fertigt, hatte man eine Maschine im Verdacht, für einen Produktionsengpass verantwortlich zu sein. Durch Monitoring der Produktionsprozesse konnte jedoch herausgefunden werden, dass es sich hierbei um eine Fehleinschätzung handelte. Hierdurch konnten unnötige Anschaffungen verhindert und sinnvolle Prozessoptimierungen gestartet werden. Die Geschäftsfeldleitung hat daher entschieden, das regelmäßige Monitoring weiterhin einzusetzen und mindestens wöchentlich auszuwerten.

Die Franz Haas Waffelmaschinen stellt Waffelmaschinen und Waffelöfen für die industrielle Produktion von Lebensmitteln her. Als Anwendungspartner nutzt das Unternehmen die Simulation, damit die Waffelöfen vom Anwender energieeffizienter betrieben werden können. So zeigte sich während dem Projekt unter anderem, dass ein optimiertes Abschalten der Anlage über Nacht signifikante Energieeinsparungen bringt. Die Anlagen können am nächsten Produktionstag im noch warmen Zustand erneut gestartet werden. Dies bringt neben dem Energiegewinn auch einen Zeitgewinn, welcher mit einer höheren Tagesproduktion auch einen wirtschaftlichen Gewinn für den Betreiber darstellt.

Beim Anwendungspartner MPreis Warenvertriebs GmbH werden täglich Backwaren produziert. Das Unternehmen nutzt die Software zur Optimierung seiner Produktionsprozesse. Das Ergebnis sind in diesem Fall Handlungsempfehlungen, wann welche Backwaren produziert werden sollen. Auch in diesem Unternehmen wird eine Energieersparnis von 10-20% erwartet.

Unterstützung für Managemententscheidungen

Die Stärke der entwickelten Software liegt besonders darin, dass sie inhaltlich sehr breit aufgestellt ist und verschiedene Bereiche und deren Wechselwirkungen abbilden kann. Damit kann man vom Monitoring über die Simulation bis zur Optimierung inklusive Handlungsanweisungen vieles machen – man muss aber nicht. Bereits der Einsatz eines Teils der Software ist nutzbringend und liefert jedenfalls ein Instrument um Managemententscheidungen, rasch zu operationalisierten. Da die Software auch nicht an ein System gebunden ist, kann es an unterschiedlich skalierten Produktionsstandorten unabhängig eingesetzt werden.

Interaktive Simulation zum Ausprobieren:
http://bama.ift.tuwien.ac.at/cube

 

Fotos:
[1] beScienced
[2] Infineon Technologies Austria