Prozessorientierte Energieerfassung und Optimierung

Energiesparen wird auch für Unternehmen zunehmend wichtiger – in der Vergangenheit wurden Einsparungen erreicht, indem bei Neuinvestitionen alte, stromfressende Anlagen gegen neue und effiziente Maschinen ersetzt wurden. Beispielsweise ist beim Ersatz von Druckluft durch eine andere Technologie leicht eine Einsparung im zweistelligen Prozentbereich möglich.

Diese »einfachen« Möglichkeiten der Verbrauchsoptimierung sind bekannt und weitestgehend ausgeschöpft. Um in Zukunft weitere Potentiale zur Effizienzsteigerung zu entdecken und die erfolgversprechendsten Ansätze auszuwählen, benötigt man detaillierte Daten. Es genügt nicht, den Verbrauch für eine ganze Fabrikhalle oder eine Produktionsstraße zu messen.

Im EU-Projekt ebbits verfolgen wir den Ansatz, die Verbrauchsmessungen auf Basis eines Prozessmodells durchzuführen. Das System basiert auf einer serviceorientierten Architektur (SOA). Das Ziel ist es, den Energieverbrauch in jedem Arbeitsschritt bei der Produktion, etwa eines Autos zu messen.

Diese Daten können dann dazu genutzt werden, die Produktionsprozesse zu optimieren oder Maschinen zu identifizieren, die nicht optimal genutzt werden.

In einem Prozessmodell wird jeder Prozessschritt für jede Fertigungsinsel in einer Fertigungsstraße festgehalten, die überwacht werden soll. Es wird definiert, welche Maschinen und Sensoren in der Fertigungsinsel an einem Prozessschritt beteiligt sind und wodurch der Start und das Ende der Verarbeitung signalisiert wird.

In einer Fertigungsstraße sind viele Maschinen und Komponenten verbaut. Dabei ist eine Vielzahl von Herstellern beteiligt und die Geräte unterstützen unterschiedliche Protokolle und Schnittstellen. Die Herausforderung besteht nun darin, alle diese heterogenen Geräte zu verbinden und die Daten zu erfassen und für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung zu stellen.

Die Daten der einzelnen Komponenten in der Fertigungsstraße werden von der ebbits-Plattform über verschiedene Schnittstellen entgegengenommen. Gleichzeitig werden die Daten mit zusätzlichen Informationen angereichert. Um die anfallende Datenmenge zu reduzieren, werden die Daten vor der Weiterverarbeitung möglichst verdichtet (Data Fusion) und gegebenenfalls durch Geschäftsregeln weiterverarbeitet.

Die Identifikation von Situationen wird durch die Kombination der ermittelten Messwerte erreicht, wodurch Aktionen ausgelöst werden können. Beispielsweise kann eine Benachrichtigung gesendet werden, wenn Vibrationen in einer Maschine erkannt werden und ein Defekt möglicherweise bevorsteht.

Die Daten können dann auf einem mobilen Gerät dem Benutzer angezeigt oder zur Weiterverarbeitung / Optimierung an Geschäftsanwendungen übertragen werden.

Kompetenz in den Bereichen Energieeffizienz und Smart Metering

Fraunhofer FIT erforscht und entwickelt innovative energieeffiziente Systeme und Lösungen. Ein Beispiel ist die LinkSmart Middleware, die in EU-weiten Projekten auch in weiteren Anwendungsfeldern eingesetzt wird. Begleitend bietet Fraunhofer FIT Beratungsleistungen für den Einsatz der Middleware an, sowie individuelle Softwarelösungen im Bereich Energieeffizienz. Aufgrund seiner anerkannten Kompetenz im Bereich Energieeffizienz wird das Fraunhofer FIT regelmäßig von der EU zu Veranstaltungen im Rahmen des »ICT 2020 High-Level Events for Energy Efficiency« eingeladen.

Für die Sammlung und individualisierbare Visualisierung von Energieverbrauchsdaten, die von verschiedenen Sensoren erhoben werden, bietet Fraunhofer FIT eine einfach zu nutzende Infrastruktur. Diese stellt unkomplizierte Web Services für die ad hoc Erstellung von Sensordatenbanken bereit. Diese Datenbanken können mit verschiedenen Visualisierungsmodulen kombiniert werden, um entweder den aktuellen Energieverbrauch, detaillierte Analysen von Verbrauchsverläufen oder Vorhersagen zu präsentieren. Die Visualisierungsmodule können einfach in Unternehmensportale, öffentliche Bildschirme oder mobile Geräte integriert werden.

Alle technischen Entwicklungen basieren auf intensiven Studien mit zukünftigen Nutzern. Durch die intensive Einbeziehung potentieller Nutzergruppen wird für den gesamten Entwicklungsprozess die Grundlage für eine hohe Akzeptanz der entwickelten Technologien gelegt. Die durchgehende Beteiligung von Nutzergruppen an der Entwicklung stellt eine wichtige Kernkompetenz des Fraunhofer FIT dar. Technologieentwicklung und Nutzungsforschung liegen somit in einer Hand und ermöglichen die kreative Erstellung und wissenschaftliche Erforschung praxisgerechter Interaktionskonzepte, die den Energiekonsum in Privathaushalten und in Unternehmen nachvollziehbar visualisieren und intuitiv steuerbar machen.

Fraunhofer FIT verfügt über langjährige Erfahrung aus Forschung und Industrie, und ist Experte in der Projektierung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die darauf abzielen, leichtgewichtige, flexible und anpassbare Produkte zu gestalten, die eine individuelle und endnutzergerechte Unterstützung bei der Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen darstellen.