Mobile Energie-Erfassungseinheit (MobEE)

Peter Schnellbach, Oliver Schneider, Ulrich Beisbart und Gunther Reinhart

Die Steigerung der Energieproduktivität in der Produktion nimmt zukünftig eine immer wichtigere Rolle ein. Als großer Energieabnehmer muss auch die produzierende Industrie einen wesentlichen Beitrag dazu leisten. Die Mobile Energie-Erfassungseinheit (MobEE) hilft dabei, die notwendige Transparenz zu erzeugen, um auf Basis von Lean Production Prinzipien mit einer methodischen Herangehensweise Energieeinsparpotenziale zu identifizieren und umzusetzen.

Das Energiekonzept der Bundesregierung setzt das Ziel, bis 2050 den Primärenergieverbrauch gegenüber 2008 um 50 % zu senken. Pro Jahr erfordert dies eine Steigerung der Energieproduktivität um durchschnittlich 2,1 %. Energieproduktivität ist hierbei als Bruttoinlandsprodukt im Verhältnis zum Endenergieverbrauch definiert [1]. Die Industrie hatte mit einem Anteil von 46 % im Jahr 2010 den höchsten Netto-Stromverbrauch in Deutschland [2] und trägt somit eine große Mitverantwortung zur Erreichung der ambitionierten Ziele. An praktikablen methodischen Vorgehensweisen zur Verbesserung der Energieproduktivität in Produktionsprozessen fehlt es bislang jedoch oftmals in Industrieunternehmen. Hier setzt das Forschungsprojekt „Methoden zur Steigerung der Energieproduktivität in der Automobilproduktion“ (MSEA) an, und untersucht die Möglichkeiten einer Integration der Zielgröße Energieproduktivität in die Prinzipien und Methoden der Lean Production. Lean Production ist eine durch Toyota entwickelte Philosophie zur Ausrichtung der Produktionsprozesse an den Kunden. Der Ansatz verfolgt außerdem das Ziel der Vermeidung jeglicher Verschwendung wie z. B. Wartezeiten oder Überproduktion [3]. Das Projekt MSEA wird in Zusammenarbeit zwischen der Projektgruppe Ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen (RMV) des Fraunhofer IWU in Augsburg und der BMW Group am Standort München durchgeführt.

Lean Production und Energieproduktivität
Die Idee der Verknüpfung von Lean Production Methoden mit der Zielgröße Energieproduktivität ist nicht neu. Bereits in [4] und [5] wird die Methode der Wertstromanalyse um Aspekte der Energieproduktivität erweitert. Energieproduktivität wird als Nutzen pro Energieaufwand definiert, wobei die Quantifizierung des Nutzens von der Betrachtungsebene abhängt. Das Projekt MSEA grenzt die Betrachtung auf die Fabrikebene ein. Hier kann z. B. der Unternehmensumsatz als Nutzen quantifiziert werden [6]. Im Forschungsprojekt MSEA werden neben dem bereits bestehenden Energiewertstrom weitere Lean Methoden auf die Erweiterung um Aspekte der Energieproduktivität untersucht und gänzlich neue Methoden entwickelt. 


Bild 1: Messtechnikkonzepte für MobEE.

Notwendigkeit für Transparenz über Energiebedarfe
Zur Anwendung der erweiterten und neuen Methoden in der Produktion ist jedoch immer Transparenz hinsichtlich des Energiebedarfs notwendig. Diese Transparenz wird zum einen benötigt, um mit verlässlichen Daten Potenziale zu ermitteln, zum anderen hilft sie auch bei der Sensibilisierung der Mitarbeiter für Energieverschwendung. Sensibilisierung durch Visualisierung ist nicht nur ein wichtiges Prinzip bei der Umsetzung von Lean Methoden, sondern kann ebenso bei der Verbesserung der Energieproduktivität helfen [7]. Die Ausstattung von Produktionsbereichen mit integrierter Messtechnik zur Erzeugung von Transparenz ist derzeit jedoch noch keine Selbstverständlichkeit. Für bestehende Produktionslinien ist eine komplette Nachrüstung der Energiemesstechnik oft nicht wirtschaftlich [8]. Um dennoch Messwerte in dem zu betrachtenden Bereich zu ermitteln, bietet sich die Nutzung mobiler Messgeräte an, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Nach Aufnahme der Daten können die Messungen mit der herstellereigenen Auswertesoftware aufbereitet werden. Eine Echtzeitbetrachtung von elektrischen Leistungskurven und Volumenströmen für Medien wie Druckluft oder Kühlschmierstoffe ist nur vereinzelt möglich. Mobile Geräte zur ganzheitlichen Betrachtung verschiedenster Medien mit einer einheitlichen Echtzeitauswertung werden derzeit als Komplettpaket nicht angeboten. Dieses Defizit behebt die Entwicklung der Mobilen Energie-Erfassungseinheit (MobEE).

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