Nutzenpotenziale des Energiemanagements bei Verknüpfung von Energiedaten mit den Daten aus einem MES
By susanne.gutermuth@cosmino.de In [caption id="attachment_11363" align="alignright" width="300"]
Abb.: Energiemanagement als Bestandteil von Cosmino MES Plus[/caption]
Energiemanagement in Industriebetrieben geht weit darüber hinaus, herkömmliche Glühbirnen durch stromsparende LEDs auszutauschen. Die industrielle Fertigung bietet enorme Energie-Einsparungspotenziale, die erst auf den zweiten Blick gefunden werden. Grund genug dafür, dass die Funktion „Energiemanagement“ in der VDI-Richtlinie 5600 als eine der zehn Aufgaben von Manufacturing Execution Systemen (MES) definiert wurde.
Warum ist es unbedingt erforderlich, Energieverbräuche mit MES zu erfassen und zu analysieren?
Absolute Energieverbräuche, ohne Bezug zur Anlagennutzung oder Ausbringung, sind bei nicht voll kontinuierlich betriebenen Anlagen von sehr begrenztem Nutzen. Auslastungsschwankungen suggerieren hierbei Energieeffekte, die bezogen auf die Leistung nicht stimmen. Auch die oft verwendete manuelle Verrechnung mit der Ausbringung von Kostenstellen auf hoch aggregierter Basis (wie z.B. kwh/Tonne als Monatswerte), verwässern die Potenziale durch Mittelwertbildung. Etliche Unternehmen starten mit einem isolierten Energiemanagementsystem, nur weil dies zunächst günstiger erscheint. Spätestens dann, wenn eine Verknüpfung von Betriebs- und Maschinendaten mit den Energieverbräuchen unabdingbar ist, muss die isolierte Lösung abgelöst oder durch Schnittstellen zum BDE/MES erweitert werden. Ab einem bestimmten Energie-Reifegrad des Unternehmens ist eine mit dem MES verbundene Energiemanagementsoftware unumgänglich. Nachfolgend werden einige Beispiele aufgezeigt, welche Benefits die Verknüpfung des Energiemanagementsystems mit den Produktionsdaten generiert: Verknüpfung mit dem Anlagenzustand: Während längerer Anlagenstillstände entstehen oftmals schnell realisierbare Energieeinsparpotenziale, da die Anlagenkomponenten in der Regel nicht komplett heruntergefahren werden. Ohne Verknüpfung der Energiemessung mit dem Anlagenstatus bleiben diese Potenziale verborgen. Mit der Verknüpfung von Energieverbräuchen und Anlagenstatus wird dagegen sofort sichtbar, wieviel Energie während der Anlagenruhe verbraucht wird und ob diese eingespart werden kann. Dieses Einsparungspotenzial zeigt sich auch bei Hilfsaggregaten, wie Klimatisierung, Heizung, Druckluft. Hier wurden bei Unternehmen schon 7-stellige Beträge pro Jahr eingespart, weil Hilfsaggregate zuvor während der Stillstandszeiten weitergelaufen sind. Verknüpfung mit dem produzierten Produkt: Erfasst man den Energieverbrauch der Produktionsanlagen mit Bezug zum jeweiligen Produkt, entstehen Erkenntnisse darüber, an welchen Anlagen Produkte günstiger hergestellt werden können. Der Produktbezug weist auch Optimierungspotenzial an den Anlagen auf, wenn der Vergleich auf Produktbasis signifikante Unterschiede zeigt. Der produktbezogene Energieverbrauch kann zudem unterschiedlich sein, wenn mehr oder weniger unterschiedliche Produkte gleichzeitig produziert werden (z.B. Öfen). In einigen Branchen wird zunehmend der Product-Energy-Footprint gefordert. Darunter versteht man den für die Herstellung eines bestimmten Produkts benötigten Energieverbrauch. Verknüpfung mit dem Auftrag/Los/Batch: Der Energieverbrauch kann ebenfalls von der Losgröße oder anderen Auftragseigenschaften deutlich beeinflusst werden. Mit großer Wahrscheinlichkeit wird in Industrieunternehmen dieser Wert zukünftig als Eingangsparameter für die automatische Produktionsplanung und -optimierung verwendet. Verknüpfung mit dem Maßnahmenmanagement im MES: Generell sollten Maßnahmen für das Energiemanagement im gleichen „Topf“ bearbeitet werden, wie andere produktionsbezogene Verbesserungsmaßnahmen. Verfügt das eingesetzte Manufacturing Execution System über ein integriertes Maßnahmenmanagement, findet eine direkte Verknüpfung der Maßnahme mit den Stammdaten und Ergebnisdaten statt. Auf Knopfdruck sehen die Produktionsanwender alle (Energie-)Maßnahmen zur Anlage oder Kennzahl. Der Energiemanager erkennt ebenfalls weitere Aktionen an den Anlagen und deren Auswirkungen. Damit lassen sich Entscheidungen vermeiden, die aufgrund von unvollständigen Daten beschlossen werden. Verknüpfung mit dem Ziel- und Grenzwertemanagement im MES: Ziel und Grenzwerte für Energieverbräuche können auf Anlagenebene (und Produktebene) definiert werden. Mit Hilfe dieser Funktionalität werden die Verbräuche während der Produktion überwacht und Warnmeldungen für die Instandhaltung generiert, wenn Werte zu hoch werden und dadurch z.B. auf ein entstehendes Anlagenproblem oder eine mögliche Lastspitze hinweisen. Ohne den Bezug zu den Betriebsdaten können diese Grenzwerte nicht sinnvoll festgelegt werden. Die vorbeugende Wartung ist hierbei von Vorteil, da dadurch ein entstehendes Problem behoben werden kann, bevor es zu einem ungeplanten Stillstand kommt. Verknüpfung mit Prozessparametern der Anlagen: Bei bestimmten Anlagen kann der Vergleich bzw. die Verrechnung der Energieverbräuche mit den Anlagenprozessparametern sinnvoll sein, wenn die Anlage mit verschiedenen Laststufen betrieben werden kann. So kann sich der Energieverbrauch für die Produktion der gleichen Menge je nach Einstellung oder Nutzung der Anlage deutlich unterscheiden. Unter Berücksichtigung des Energieverbrauches können auf diese Weise optimale Einstellungen gefunden werden. Die Unterstützung im Energiemanagement ist nur einer der Gründe, weshalb sich Produktionsbetriebe heute für den Einsatz eines MES entscheiden: Manufacturing Execution System (MES) ist ein wesentlicher Wegbereiter für Industrie 4.0 und schafft durch die Steigerung von Transparenz, Qualität und Effizienz entscheidende Wettbewerbsvorteile für Fertigungsbetriebe. Da MES-Systeme eine Vielzahl von Aufgaben unterstützen, sind sie in der Regel stark modular aufgebaut. Es macht durchaus Sinn, zunächst nur Energie- und Betriebsdaten zu betrachten und nicht benötigte Funktionsumfänge erst bei Bedarf zu erweitern. So kann ein sinnvolles Energiemanagement implementiert werden, ohne damit ein vollumfängliches MES-Projekt auszulösen.