greenProd

Energieoptimierte Produktion mit grünen Digitalen Zwillingen

Um in Zeiten steigender Energiekosten wettbewerbsfähig zu bleiben, sind Unternehmen darauf angewiesen, mit optimierten Steuerungskonzepten zu arbeiten. Für eine erfolgreiche Transformation der produzierenden Industrie ist es dabei besonders relevant, so weit wie möglich auf regenerative Energiequellen zu setzen.

Hier setzt das Projekt greenProd an. Das Konzept: grüne Digitale Energiezwillinge (gDEZ) als Stellvertreter für Produktionsschritte, Produkte und die Anlagen zur Erzeugung und Speicherung regenerativer Energie. Für den Prozess bedeutet das konkret: Bei den unterschiedlichen Fertigungsschritten ordnen die gDEZ Emissionen einzelnen Produkten und Dienstleistungen zu. Damit machen sie es möglich, die Emissionen entlang von Wertschöpfungsketten zurückzuverfolgen. Darüber hinaus beschreiben die gDEZ auch den Energieverbrauch der Fertigungsschritte. Und sie stellen Prädiktionsmodelle bereit – für verlässliche Prognosen zur Nutzung von grünem Strom wie Windkraft oder Solarenergie, der dann schon in der Produktionsplanung berücksichtigt werden kann. Energieintensive Arbeitsschritte können so vorrangig dann durchgeführt werden, wenn grüner Strom in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Die Vision des greenProd-Teams: eine optimierte Prozessplanung für Produktionsschritte und gegebenenfalls vorbereitende Aktivitäten – und damit ein reduzierter CO₂-Fußabdruck der fertiggestellten Produkte.

Damit die Vision Realität wird, müssen Informationsmodelle in Form vorkonfigurierter gDEZ für die verwendeten Energieverbraucher, -erzeuger und -speicher entwickelt und in die eingesetzten Werkzeuge integriert werden. Dazu braucht es standardisierte Datenmodelle – im Format AutomationML – und eine vereinfachte Automatisierungssoftware auf der Basis einer domänenspezifischen Sprache (DSL). Zur Programmierung werden dann definierte Schnittstellen genutzt, die die beteiligten Softwarewerkzeuge befähigen, den gDEZ in ihre Aufgaben einzubeziehen. Da das Spektrum der Verbraucher relativ heterogen ist, werden zusätzlich entsprechende Ontologien eingesetzt.

Die Projektergebnisse sollen perspektivisch auch anderen Unternehmen zugänglich werden: Dazu plant das Forschungsteam eine marktfähige Lösung für Nachfrageflexibilisierung, Lastmanagement und Echtzeitkontrolle von Energieströmen. Mittelfristig soll so die Produktion insgesamt nachhaltiger werden: Fossile Ressourcen sollen reduziert eingesetzt werden, sodass weniger Treibausgase ausgestoßen werden und ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet wird. Funktionen, die ökonomische und ökologische Größen wie den CO₂-Fußabdruck visualisieren, machen es für Entscheidungsträger in Unternehmen einfacher, nachhaltige Produktionsentscheidungen zu treffen. Durch den Einsatz der DSL und die Bereitstellung vorkonfigurierter gDEZ sollen davon insbesondere KMU profitieren. Die zu erwartenden geringeren Energiekosten lassen dabei deutliche Wettbewerbsvorteile für die Anwender der Plattform erwarten.

Konsortium:

• krumedia GmbH
• Eckerle Technologies GmbH
• Fraunhofer IESE
• Hochschule Pforzheim