Energieeffiziente Manufacturing Execution Systeme

Hanna Theuer und Madleen Pahl

Die Berücksichtigung von Gesichtspunkten des Energiemanagements in der Produktion hat – nicht nur aufgrund steigender Energiekosten – in den letzten Jahren stetig an Bedeutung gewonnen. Die Integration in Manufacturing Execution Systeme bietet zahlreiche Potenziale: beispielsweise können Lastspitzen gesenkt, die Summe der Energieverbräuche reduziert oder die Mitarbeiter sensibilisiert werden. productivity nahm dieses zum Anlass, Anbieter von MES-Lösungen im deutschsprachigen Raum anzuschreiben und zu ihrem Leistungsportfolio im Bereich Energieeffizienz zu befragen. Insgesamt sind Antworten zu 42 Lösungen eingegangen. Die Ergebnisse werden nachfolgend in Form einer qualitativen als auch quantitativen Auswertung der Schwerpunktbereiche zusammengefasst.

Die VDI-Richtlinie 5600, Blatt 1 (Fertigungsmanagementsysteme) [1] definiert zehn MES-Aufgaben sowie zehn Unternehmensprozesse, die durch den Einsatz eines MES betroffen sind. Von den 42 teilnehmenden Systemen bieten jeweils 41 die Aufgaben Datenerfassung, Leistungsanalyse sowie Informationsmanagement an. Das Personalmanagement ist mit 29 Nennungen die Aufgabe, die in den wenigsten der teilnehmenden Systeme vorhanden ist. Für das Energiemanagement gibt es in 32 Systemen entsprechende Funktionen. 


Unternehmensprozesse

Der Unternehmensprozess Produktion wird von allen Lösungen unterstützt, einen mit jeweils 39 Nennungen ebenfalls hohen Erfüllungsgrad haben, die Unternehmensprozesse Rückverfolgbarkeit und Kontinuierlicher Verbesserungsprozess. Am seltensten wurden die Transporte (27 Nennungen) sowie die Personalwirtschaft (25 Nennungen) ausgewählt (siehe Bild 1). 

Bei der Betrachtung der betroffenen Unternehmensprozesse zeigt sich deutlich, dass es zahlreiche umfangreiche MES-Lösungen gibt. 13 teilnehmende MES-Lösungen bieten Funktionen in allen zehn, weitere zehn Systeme in neun der in der Richtlinie aufgeführten Geschäftsprozesse an. Insbesondere auch im Vergleich zu der gleichnamigen Marktübersicht aus dem Jahr 2012 wird deutlich, dass es hier in den letzten Jahren deutliche Entwicklungen gab. Hier konnte noch ein weitaus geringerer Anteil der teilnehmenden Lösungen eine solch weitreichende Abdeckung der Unternehmensprozesse bieten [2]. Einen vollständigen und detaillierten Überblick über die Systeme und die durch sie betroffenen Geschäftsprozesse finden Sie in den nachfolgenden Tabellen in dieser productivity -Marktübersicht. 
 

Der Fokus dieser productivity -Marktübersicht liegt auf Energieeffizienz und wie diese in MES-Lösungen umgesetzt wird. Deshalb wurden die Unternehmen gebeten, neben detaillierten Angaben zu ihrem MES-Funktionsumfang, Angaben hinsichtlich ihrer Energiemanagementkomponente zu geben. Hierzu wurde nach vorhandenen Energiekennzahlen, nach der Möglichkeit von Analysen hinsichtlich der Energieeffizienz, nach der Abbildung energierelevanter Abläufe sowie nach geplanten Erweiterungen und allgemeinen Trends im Bereich Energieeffizienz gefragt. 


Energiekennzahlen

Bei den vorhandenen Energiekennzahlen wurde insbesondere deutlich, dass der Energieverbrauch auf unterschiedlichen Ebenen angezeigt werden kann. Neben dem Energieverbrauch für die Gesamtproduktion, kann dieser bei vielen Systemen auch für einzelne Fertigungsbereiche, Produktionsanlagen und hergestellter Produktionseinheit dargestellt werden. Weiterhin wurden Kennzahlen hinsichtlich der Temperatur, des Stromverbrauchs, der Auslastung, der Art der verbrauchten Energie, Energieeinsparungen sowie der Energieintensität des Energieanteils aus interner Kreislaufrückführung und regenerativen Energieträgern genannt. Einige Systeme bieten dabei sowohl die Darstellung aktueller Daten in Echtzeit, als auch historische Daten an.


Energiebezogene Analysen

Bezüglich energiebezogener Analysen wurden beispielsweise Verbrauchsanalysen, Vergleiche über Zeiträume, Lastspitzen inkl. Anzeige und integrierten Warnsystem bzw. Sollwertüberschreitung mit automatischer Abschaltung, die Analyse direkter Energieverbräuche durch die Integration von Sensorik, die Ermittlung aller Kennzahlen, die für die Teilnahme am Energieausgleichsmärkten notwendig sind, What-If-Analysen, die Verwaltung von Einsparstrategien und -potenzialen, die automatische Einschaltfreigabe und das automatische Lastmanagement und energische Ausreißeranalysen genannt. Beide Aufzählungen unterstreichen nochmals, wie wichtig die Berücksichtigung von Energie in der modernen Produktion sind und auch, dass sich viele MES-Lösungen bereits intensiv mit dieser Thematik auseinander gesetzt haben. 


Trends

Eine weitere Frage betraf allgemeine Trends im Bereich Energiemanagement in den kommenden Jahren. Nachfolgend folgt eine Auswahl der Antworten: so wird das Energiemanagement zu einem festen, integralen Bestandteil der Prozessplanung, - steuerung und -kontrolle und dabei auch in die Fertigungsfeinplanung einbezogen. Durch Prognosen soll die Fertigung weiter flexibilisiert und optimiert werden. Durch die neuen Planungsmöglichkeiten kann so beispielsweise auch die Terminierung künftiger Aufträge unter der Berücksichtigung von der Terminsituation in Verbindung mit dem Energiekonsum erfolgen. Ermöglicht wird dieses unter anderem dadurch, dass Insellösungen durch ein im MES integriertes Energiemanagement ersetzt werden. Des Weiteren wird angenommen, dass das vorhandene Energiemanagementsystem mit anderen Systemen wie beispielsweise dem Gebäudemanagement, der Haustechnik, Wettervorhersagen oder der Strompreisbörse vernetzt wird und durch Synergienutzung die erzielten Energieeinsparungen erhöht werden können.


Entwicklungen

Viele der teilnehmenden MES-Hersteller haben erkannt, dass ihre Lösungen noch Potenziale hinsichtlich der Berücksichtigung von Energieeffizienz in den betroffenen Produktionsprozessen haben. Einige der genannten geplanten Erweiterungen sind der Einsatz von Big Data-Technolgien bei der automatisierten Verbrauchsdatenerfassung und -analyse, intelligente Algorithmen bei der Optimierung zwischen Energieverbrauch und weiteren dispositiven Zielgrößen, cloud-basierte Einstiegslösungen, Ausbau der mobilen MES-Anwendung, Erweiterungen hinsichtlich der energetischen Vorplanung im Bereich der Arbeitsvorbereitung, die Einbeziehung des Energiebedarf als Planungskriterium, die Einführung seiner Witterungsbereinigung und die verstärkte Optimierung für Nachtstrom bzw. Nachschichten. 
 

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Schlüsselwörter:

Manufacturing Execution System, MES, Energieeffizienz, Marktübersicht