Hintergrundwissen

Durch den Ausbau von erneuerbaren Energien, die natürlichen Schwankungen unterworfen sind, hat sich der Strommarkt stark verändert. Die durchschnittlichen industriellen Strompreise weisen Jahr für Jahr ein tendenzielles Wachstum auf. Das wirkt sich auf die Gesamtherstellungskosten in produzierenden Unternehmen aus. Dementsprechend nehmen Energiekosten in Produktionsunternehmen eine zunehmend wichtige Position ein. Gleichzeitig sind betriebliche Entscheider im Tagesgeschäft häufig derart eingebunden, dass der strategische Freiraum fehlt, um den Energieeinsatz im Unternehmen zu optimieren.

Das IPH und GREAN vermitteln Ihnen das Handwerkszeug, um den Energieeinsatz in der Produktion zu reduzieren. Nützliches Hintergrundwissen finden Sie auf dieser Seite. 

Praxistipps und Leitfäden zum Thema Energiemanagement

Wissenschaftliche Veröffentlichungen des IPH

Der Schmelzprozess in einem Aluminiumschmelzofen kann nicht durch Kontaktsensoren überwacht werden, da der Ofen aufgrund der hohen Temperaturen (mehr als 700 ° C) nicht zugänglich ist. Im hier vorgestellten Forschungsprojekt wird daher erstmals die Überwachung des Schmelzprozesses mittels optischer Sensoren untersucht. Dieser Artikel befasst sich mit einem innovativen optischen Messsystem, das in der Lage ist, die Schmelzbrücke trotz der glühenden Ofenwände zu überwachen. Zu diesem Zweck wird eine Lichtfeldkamera auf einem Aluminiumschmelzofen installiert, um den Prozess zu überwachen und mit einem drehbaren Brenner gezielt Wärme in den Schmelzofen zu leiten. Die verwendete Lichtfeldkamera kann eine 3D-Punktwolke mit nur einem Bild erfassen. Um dies zu erreichen, wird ein separates Linsenfeld zwischen dem Bildsensor und der Hauptlinse angeordnet, um ein virtuelles Zwischenbild auf den eigentlichen Bildsensor zur weiteren Datenverarbeitung zu projizieren. Darüber hinaus dient ein selbst entwickeltes Bildanalyseprogramm zur Überwachung der Höhenvariation des Aluminiumblocks und etwaiger Schmelzreste auf der Schmelzbrücke des Ofens.

So konnte die Energieeffizienz des Aluminiumschmelzprozesses um 15% gesteigert und die Schmelzzeit durch Online-Überwachung um fast 20 Minuten reduziert werden.

Lichtfeldkamera, Prozessüberwachung, Bildverarbeitung, Schmelzprozess, Energieeffizienz

Steigende Energiepreise sowie eine zunehmende Volatilität dieser, aufgrund der vermehrten Einspeisung von erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windenergie, stellen produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen: Beziehen Unternehmen ihren Strom kurzfristig zu schwankenden Preisen an Strombörsen oder über Energieeinkaufsgemeinschaften, kann die Fertigungssteuerung über ihre Stellgrößen die resultierenden Energiekosten bei konstantem Energieverbrauch beeinflussen. Gerade die Reihenfolgebildung, die kurzfristig über den nächsten zu bearbeitenden Auftrag entscheidet, weist dabei hohes Potenzial auf. Die in diesem Artikel vorgestellte energiepreisorientierte Reihenfolgeregel priorisiert zu Zeiten niedriger Energiepreise Aufträge mit einem hohen Energiebedarf und zu Zeiten hoher Energiepreise Aufträge mit einem niedrigen Energiebedarf, ohne dabei den geplanten Fertigstellungstermin zu vernachlässigen. Jedoch eignet sich die Anwendung dieser Reihenfolgeregel nur unter bestimmten Voraussetzungen, die im vorliegenden Artikel anhand einer Simulationsstudie herausgearbeitet werden und die Wirkungsweise der Regel bestätigt wird.

Produktionsplanung und -steuerung, Fertigungssteuerung, Reihenfolgebildung, Energiekosten

Vor dem Hintergrund des Ausbaus der erneuerbaren Energien ist zunehmend mit einem temporären Überangebot an elektrischer Energie und einem dadurch verursachten Preisverfall an der Leipziger Strombörse zu rechnen. Bereits jetzt weist der an der Strombörse gehandelte Strom eine hohe Preisvolatilität auf. Aus diesem Grund werden Energiespeicher benötigt, die einen Ausgleich zwischen Energieangebot und -nachfrage zur Sicherstellung der Netzstabilität herstellen können. Dabei kann die produzierende Industrie durch eine Anpassung ihres Verbrauchs über eine Verlagerung stromintensiver Produktionsschritte in Zeiten negativer Residuallast einen Beitrag leisten.

Energiekosten, Produktionsplanung, Voraussetzungen, Stromkosten

Durch den kontinuierlichen Ausbau erneuerbarer Energiequellen sehen sich Unternehmen des produzierenden Gewerbes mit stetig steigenden und zunehmend volatilen Strompreisen konfrontiert. Der derzeitige Mangel an Technologien zur Energiespeicherung führt zu einer Abhängigkeit vom Energieangebot und folglich zu einem erheblichen Anstieg der Fertigungskosten. Dieser Artikel beschreibt einen neuen Ansatz zur Planung kostenoptimaler Produktionsprogramme unter gezielter Nutzung von Lagerbestand als Speicher von im Produktionsprozess umgesetzter Energie.

Produktionsprogrammplanung, Energiekosten, Energiespeicher, Lagerbestand

Steigende Strompreise gefährden zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Können die aus den erneuerbaren Energien resultierenden Strompreisschwankungen genutzt werden, ist eine Reduktion der produktionsbedingten Energiekosten möglich. Die Kapazitätssteuerung eröffnet hier einen attraktiven Handlungsspielraum. Im vorliegenden Beitrag wird eine weiterentwickelte Rückstandsregelung vorgestellt, welche den Zeitpunkt zur Kapazitätsanpassung in Abhängigkeit des Energiepreises auswählt.

zeitvariable Strompreise, schwankender Energieverbrauch, Fertigungssteuerung, Kapazitätssteuerung

Viele Unternehmen können oder müssen den Energieverbrauch in ihrer Produktion senken. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) hat Verfahren und eine Formel entwickelt, mit der sich die Energiebilanz verbessern lässt. Gleichzeitig profitiert von dem Ansatz auch die Qualität der Produkte.

Prozessmanagementsoftware, Qualitätskosten, Zuverlässigkeitstechnik

Wissenschaftliche Veröffentlichungen der GREAN GmbH

Die Erhöhung der Ressourceneffizienz stellt eine zunehmend wichtiger werdende Möglichkeit für Unternehmen dar, langfristige Wettbewerbsvorteile zu schaffen. Diese Wettbewerbsvorteile können jedoch nur durch qualifizierte und engagierte Mitarbeiter generiert werden. Dieser Artikel zeigt die Relevanz der Mitarbeiter auf dem Weg zur Ressourceneffizienz auf und verdeutlicht die Notwendigkeit der Qualifizierung. Diesbezüglich wird ein sequentielles Vorgehen vorgestellt, dass die Konzipierung und Ausgestaltung von Mitarbeiterqualifizierungen unterstützt. Nur wenn Mitarbeiter ausreichend qualifiziert, respektive ihnen die Begründung für Einsparmaßnahmen, Möglichkeiten zur Ressourcenvermeidung sowie die Konsequenzen von Ressourcenverschwendung bekannt sind, können sie ihre Handlungen bewusst danach ausrichten, flexibel an aufkommende Situationen anpassen und dadurch ihren Beitrag zur Erhöhung der Ressourceneffizienz leisten.

Ressourceneffizienz, Mitarbeiterqualifizierung, Personalentwicklung, Ressourceneinsparung

Die Potenziale einer ressourceneffizienten Produktion rücken immer stärker in den Fokus industrieller Unternehmen. Notwendig für einen dauerhaften Wandel sind qualifizierte und engagierte Mitarbeiter. Dieser Beitrag beschreibt Voraussetzungen zur Umsetzung, wie einen grundlegenden Wertewandel sowie eine funktionsabhängige Qualifizierung. Zusätzlich werden notwendige Bausteine zum Aufbau einer effizienten Arbeitsorganisation auf unterschiedlichen Funktionsebenen dargestellt.

Materialeffizienz, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Ressourceneffiziente Produktion

Die Reduktion des Energieverbrauchs steht immer mehr in dem Mittelpunkt produzierender Unternehmen. Nicht zuletzt, da die Bezugspreise in den letzten Jahren stark gestiegen sind und auch zukünftig weiter steigen werden. Trotzdem versuchen nach wie vor wenig Unternehmen, diesen Kostenblock durch eine systematische Herangehensweise in den Griff zu bekommen. Vielfach werden Einzelmaßnahmen durchgeführt, eine kontinuierliche Verankerung im Betrieb erfolgt zumeist jedoch nicht. In diesem Beitrag wird eine Herangehensweise zum Aufbau entsprechender Systeme dargestellt. Weiterhin werden Beispiele und Verbesserungspotenziale für Energieeffizienz aufgezeigt.

Energiemanagement, Energieeffizienz in der Produktion, Ressourceneffizienz

Ansprechpartner

Dr.-Ing.

Tobias Heinen

GREAN GmbH

Denise Schweers
M. S.

IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

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