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Hoher Strom- und Gaspreis:
5 Softwarelösungen für Industrie und Unternehmen

23.9.2022 Technischer Artikel

Die Gas- und Strompreise sind in den letzten Monaten und nochmals in den vergangenen Wochen geradezu explodiert. Die Kosten für produktionsintensive Betriebe haben sich regelrecht vervielfacht. Erste Unternehmen reduzieren ihre Produktion bereits oder schicken ihre Mitarbeiter in die Kurzarbeit. Speziell in Bereichen wie Glasverarbeitung, wo enorme Mengen an Strom oder Gas benötigt werden, ist massives Einsparungspotential gegeben.

Genau jetzt ist deshalb rascher Handlungsbedarf angesagt, damit Dir und Deinem Unternehmen, das nicht passiert. Was Du jetzt andenken kannst und wie Du dadurch für Dein Unternehmen sogar einen Mehrwert schaffst, durch neue Produkte oder Zusatzfeatures für Deine Leistungen, das sprechen wir im Artikel an. 5 Punkte, was Du bei Deiner Produktion oder Deinen Produkten verbessern kannst und wie es mit einer passenden Industrie 4.0 Software gelöst werden kann.

1. Überwachung der verbrauchten Energie

Zuerst einmal musst Du wissen, wie viel Energie Du in der Produktion verbrauchst. Die Messung von Verbrauchsdaten ist der Ausgangspunkt für jede weitere Entscheidung und Optimierung Deiner Energiekosten.

Wie Du Verbrauchsdaten monitoren kannst, hängt vom konkreten Maschinenpark und die Konfiguration der Maschinen ab. Grundsätzlich sollte das Problem für Dich mit einer dieser beiden Möglichkeiten lösbar sein.

  • Die elektrisch verbrauchte Energie von Maschinen lässt sich als Retrofit sehr einfach mit intelligenten Strommesszangen ermitteln. Diese Messgeräte werden einfach über die Anschlussleitungen geklipst. Die Messzangen liefern die Leistungsdaten 1 Phase oder auch aller 3 Phasen. Bei 3 Phasen wird auch der Blindleistungsanteil ermittelt. Die Messzangen werden dann entweder über WIFI oder kabelgebunden in ins Netzwerk angeschlossen. Die Daten können über ein IoT Framework (link) abgegriffen und auf einer Cloudplattform gesammelt werden. Die Messzangen liegen pro Stück im Bereich 50€ bis 100€ und sind eine schnelle und einfache Möglichkeit Klarheit über den Stromverbrauch zu erhalten.
  • Eine andere Variante ist, die Daten der Maschinen und Geräte digital zu ermitteln. Das geht, indem die Schnittstelle der Maschine in eine Software eingebunden wird. Je nach Maschinentyp und Industriezweig kommen dafür verschiedene Protokolle und Techniken in Frage. Verbreitet sind unter anderem:
    • OPC UA
    • SECS/GEM
    • Logfileschnittstelle (dazu haben wir ein interessantes Projekt für einen Kunden aus dem Halbleiterbereich umgesetzt, der Vorteil ist hier, es lässt sich sehr einfach ausrollen, da keine Eingriffe in die Maschinensoftware notwendig sind).
    Wenn Du die Daten digital extrahiert hast, können sie wie auch schon ersten Fall in einer Cloudplattform gesammelt und sogar für Predictive Maintenance verwendet werden.

Für die ermittelten Daten stellen Automatisierungsplattformen wie ein Leitsystem eine Umgebung dar, um daraus treffsicher die richtigen Entscheidungen und Abläufe ausführen zu können.

Wenn Du die Stromverbrauchwerte erst einmal hast, geht es weiter im nächsten Punkt, mit der Zuordnung zu konkreten Werkstücken.

2. Zuordnung der Energie auf einzelne Werkstückeverbrauchten

Aus den gemessenen Strom- oder Gasverbräuchen ist der nächste Schritt die Zuordnung der exakten Verbrauchsdaten auf die konkret produzierten Werkstücke.

Wir haben für einen Hersteller von Vorspannanlagen ein Monitoringsystem entwickelt. Damit werden alle Verbräuche von Strom bis hin zur Druckluft auf Zeiteinheiten aufgesplittet und zentral gesammelt. Aus dem ERP- oder MES-System werden die produzierten Werkstücke gelesen und über die Produktionszeiten den Energieverbräuchen zugeordnet. Damit lassen sich Verbrauch und Kosten auf den Cent exakt zuordnen. Mit der richtigen Schnittstelle zum ERP kannst Du die Werte direkt in die Nachkalkulation einfließen lassen und so die Kalkulation für neue Aufträge in Echtzeit aktualisieren. Schau Dir dazu unser Demo WebERP System an.

3. Intelligente Systeme – Smart Home (Smart Business und Gebäudeautomation)

Mit einem Smart Home kannst Du auch im Büro Energie sparen. Aus einem Smart Home wird dann ein Smart Business oder klassisch bezeichnet eine Gebäudeautomation. Nicht benötigte Geräte kannst Du damit automatisch abschalten. Die Steuerung von Klimatisierung und Heizung lässt sich bedarfsgerecht und wetterabhängig regeln. Fenster- und Türkontakten haben einen instantanen Einfluss auf die Temperaturregelung, kein °C an Raumtemperatur muss mehr verschwendet werden.

Als Ergänzung kannst Du mit smarten LED-Leuchtmitteln nochmals ein paar kWh herausholen. Einerseits durch den ohnehin reduzierten Energieverbrauch von LED-Lampen im Vergleich zu konventionellen Glühlampen und andererseits durch eine intelligente Verschaltung der Betriebszeiten mit der Anwesenheit der Mitarbeiter im Büro. Das lässt sich mit dem passenden Smart Home System einstellen und steuern.

4. Beladungsoptimierung von Maschinen

Ist die Belegung Deine Maschine nahezu 100%? Mit anderen Worten ist die Effizienz der beladenen Werkstücke optimiert und die verbrauchte Energie wird möglichst für die Produktion Deiner produzierten Waren eingesetzt und geht nicht für Leerläufe oder nur teilbeladene Produktionsläufe verloren.

Eine optimierte Beladung von Maschinen kann gerade bei energieintensiven Produktionen einen erheblichen Beitrag zum Energiesparen leisten. In vielen Industriebereichen war die Optimierung bis dato kein großes Thema, da die Energiekosten bisher sehr günstig waren. Mit steigenden Strom- und Gaspreisen stellt die Beladungsoptimierung auch in weniger energieintensiven Industrien ein großes Sparpotential dar.

In der Regel beginnt hier ein Projekt beim Sammeln von aktuellen Daten, z.B. die Produktionsdaten einer Woche oder eines Monats. Von hier weiter geht es mit einem Konzept für einen Algorithmus, der die Parameter der spezifischen Produktion erhält und daraus optimierte Beladungsdaten berechnet. Im nächsten Schritt werden alle beteiligten Maschinen mit den passenden Schnittstellen angesteuert (link I4.0) und mit den Ergebnissen aus der Berechnung bespielt. Der letzte Entwicklungsschritt ist der vollständige Test in Simulatoren mit Echtdaten, bevor es dann zum Rollout geht.

Aus Erfahrung mit Projekten in der Leiterplattenproduktion und in der Glasverarbeitung, können mit Optimierungsalgorithmen, KI und Machine Learning hier deutliche Vorteile erreicht werden. Das kann einerseits vom angesprochenen Energiesparen losgehen, aber auch Vereinfachungen im Ablauf oder Reduzierung von manuellen Eingriffen und damit Fehlerquellen oder Personaleinsparungen sind willkommene Ergebnisse.

5. Rechtzeitige Wartung und Predictive Maintenance

Maschinen laufen effizienter und energiesparender, wenn sie in den vorgeschriebenen Wartungszyklen gewartet werden. Motoren, Getriebe, Riemenantriebe, Wellen, Lager usw. benötigen regelmäßig die notwendigen Betriebsmittel für einen einwandfreien und vor allem für einen reibungsfreien und damit energieschonenden Betrieb. Durch die Einhaltung der Intervalle kannst Du sicherstellen, dass die Anlage mechanisch optimal läuft.

Wenn Du einen Schritt weiter gehen willst, bringt Dir ein Predictive Maintenance System die notwendigen Informationen. Es hilft Dir die anfallenden Wartungstätigkeiten vorausschauend zu ermitteln. Aus den Daten der vergangenen Perioden mit Hilfe eines Machine Learning Algorithmus lassen sich die Wartungsarbeiten bereits zeitlich vorherplanen. Steigende Energieverbräuchen kannst Du damit von Beginn an auf den Grund gehen und erst gar nicht entstehen lassen.

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