ESEMO - Entwicklung selbstüberwachender energieoptimierter Montagesysteme
Der Faktor Energie gewinnt in allen Wirtschaftsbereichen zunehmend an Bedeutung. Stetig steigende Energiekosten sowie zahlreiche staatliche Lenkungsmaßnahmen belegen diesen Trend. Besonders der Bereich der industriellen Güterproduktion ist davon betroffen, da die steigenden Energiepreise zu einer signifikanten Vergrößerung des Kostenanteils an den Gesamtfertigungskosten industriell gefertigter Produkte führen.
Der Energieverbrauch wird somit zu einem wichtigen Einflussfaktor bei der Identifikation von Optimierungspotenzialen, denn bei anstehenden Kaufentscheidungen für neue Maschinen und Anlagen wird das Thema Energieeffizienz zunehmende an Bedeutung gewinnen.
Das Projekt ESEMO zeigt am Beispiel einer Stanznietanlage welches hohe Potential die Optimierung der Prozesssteuerung hinsichtlich eines energieeffizienteren Betriebs bietet. Projektbeteiligte waren die ITQ GmbH, das Institut für Systemdynamik und Mechatronik (ISyM) der Fachhochschule Bielefeld, die FLUIDON GmbH und die Böllhoff GmbH & Co. KG.
Motivation
Ein wichtiger Bereich der industriellen Güterproduktion wird durch Maschinen und Komponenten der Montagetechnik abgedeckt, deren energetische Betrachtungen derzeit nur rudimentär erfolgt.
Eine wesentliche Hürde zur notwendigen systematischen Betrachtung der Energieeffizienz liegt in der hohen Systemkomplexität moderner Maschinen und Anlagen, mit ihrer Vielzahl paralleler und sequenzieller sowie sich gegenseitig beeinflussender Energieflüsse.
Durch einfache Systembetrachtungen ist es nicht möglich, eine Bewertung der Energieeffizienz einer entwickelten Lösung zu erstellen. Aufgrund der meist sehr geringen Stückzahlen – diese reichen häufig von der Einzelfertigung bis zu wenigen hundert Maschinen – ist der zeitliche sowie der finanzielle Aufwand einer systematischen Betrachtung der Energieeffizienz, umgelegt auf eine Maschine bzw. Anlage, zudem sehr hoch.
Lösung
Wesentlich für die Energieeffizienz von Montagesystemen sind die umgesetzten Betriebsstrategien und -abläufe. Dieser Bereich wird fast ausschließlich durch die Software der Steuerungstechnik abgedeckt. Folglich ist eine ökonomisch effiziente Methodik zur Bestimmung und Optimierung der Betriebsstrategien aus energetischer Sicht der logische Lösungsansatz.
Hierzu wird allerdings ein detailliertes virtuelles Verhaltensmodell (digitaler Zwilling) der realen Maschine bzw. Anlage benötigt. Im Projekt ESEMO wurden mit Hilfe eines in DSHplus erstellten digitalen Zwillings die Steuerungsparameter des Stanznietsystems RIVSET-Gen2r optimiert und so ein signifikanter Teil der ursprünglich aufgewendeten Energie einzuspart.
