Gefragt ist eine Unternehmensstrategie

Energie lässt sich in vielen Produktionsbereichen einfach einsparen. Vielfach muss nur das entsprechende Potenzial erkannt werden, wie beim Einsatz geregelter Antriebe in den oft „verges- senen" Nebenprozessen. Auch das Optimum, nämlich ein ganz- heitlich umgesetztes Energiemanagement, muss im „Kopf", sprich mit den Unternehmenskonzepten beginnen. Welche technischen Voraussetzungen und Möglichkeiten hier gegeben und welche Einsparpotenziale zu erschließen sind, erläutern die nachfolgenden Statements der Experten von ABB, Copa-Data, Incuity, Wonderware und Yokogawa.

eA: Welche technischen Komponenten und MES-Funktionen bilden aus Ihrer Sicht die geeignete Basis für ein unternehmensweites Energie- und Lastmanagement bzw. Asset Management? Welche Voraussetzungen muss insbesondere die zugrunde lie- gende Datenstruktur und Datenhaltung erfüllen?

Büßelmann: Unsere Kunden in der verfahrenstechnischen Industrie sehen ein dezidiertes Asset-Management-System als die zentrale Datendrehscheibe, um Informationen der physikalischen Anlagen-Assets für ein „Management" hinsichtlich Wartung, Instandhaltung und Nutzungsoptimierung mit entsprechenden Funktionen nutzbar zu machen. Diese Funktionen reichen von der einfachen Datenhaltung Asset spezifischer Informationen bis hin zur Diagnose von Geräte- und Anlagenzuständen zur prädiktiven Zustandsüberwachung, Bewertung und Ableitung von z.B. Handlungsanweisungen zur Problembehebung. Die Datenhaltung umfasst den gesamten Lebenszyklus eines Assets, von der Planung bis zum Ersatz. Wesentlicher Teil der Diagnosen ist die Bewertung der Asset-Performance im Prozesskontext und damit verbunden zunehmend auch die Energieeffizienz. Mithilfe solcher KPIs lassen sich Kontrollstrategien für das effektive Last- und Energiemanagement ableiten. Im Vordergrund steht hier eine ganzheitliche Lösung und keine verteilte über mehrere Plattformen hinweg. Integration von benachbarten MES und überlagerten ERP-Systemen basierend auf Standards wie OPC, S95 und Mimosa wird als selbstverständlich betrachtet.

Jenayeh: Zur Energie- und Lastmanagement-Lösung gehören zweistufige integrierte Systeme: eine SPS-basierte Datenerfassung und Anbindung an den Prozess für Lastmanagement-Aufgaben sowie eine hierarchisch darüber angesiedelte EDV-gestützte Energiemanagement-Lösung für Energie-Daten-Erfassung, -Visualisierung, -Überwachung und ggfs. auch Konsolidierung, für Spitzenlastüberwachung und Lastmanagement, für Abrechnung und Energie-Controlling, für Berichtswesen, für Energieprognose und Ressourcenplanung/ -optimierung, für automatische Prognoseerstellung, für Vertragsmanagement, für „What-if" -Simulation bzw. für Ressourcen-Optimierung und ggf. Last-Allokation. Zudem sollte eine komplette MES-Lösung weitere Felder abdecken wie Qualitätsmanagement, Produktionsplanung und -verfolgung.

Küppers: Es geht gar nicht so sehr um einzelne Komponenten oder Funktionen, sondern um deren Integration und Korrelation. Die bestehenden Systeme für Gebäudeleittechnik/Facility Management, das Asset Management, die verschiedensten Produktionssysteme und auch die Feinplanungswerkzeuge mitsamt ihrer Originaldaten müssen in einem einheitlichen Datenmodell abgebildet werden. Nur die gesamtheitliche Betrachtung aller Daten und Informationen, die objektbasiert in einem solchen Unified Production Model (UPM) vorhanden sind, kann Basis für ein effektives unternehmensweites Energie- und Lastenmanagement sein.

Peteler: Die technischen Voraussetzungen sind schon heute durch die Kommunikationsmöglichkeiten von der Steuerungsebene bis zu Planungssystemen gegeben. Was oft noch fehlt, ist die konsequente Zusammenführung der Datenquellen innerhalb eines Unternehmens in ein gemeinsames Informationssystem, um die technischen Prozesse einfach auf ihr Verhalten und Einsparpotenziale zu untersuchen. Hierbei ist ein integrierter Ansatz gefragt, der über eine durchgängige Plattform den einfachen und trotzdem flexiblen Zugang zur Information schafft und den Know-how-Trägern bessere Entscheidungsgrundlagen vermittelt.

Schrödel: Integrationsfähigkeiten entscheiden über den erfolgreichen, zielgerichteten Einsatz von Manufacturing-Execution-Systemen. Verteilte IT- und Produktionsinfrastrukturen müssen zusammengefasst werden. Aktuelle Ansätze über große Datenbanksysteme greifen hier zu kurz, da sie zum einen zu unflexibel für Änderungen sind und zum anderen für Echtzeitsysteme zu wenig Performance bieten. Der Ansatz über gemeinsame Datenmodelle für alle Applikationen, scheitert an der Umsetzung in der Praxis; spätestens bei der Erweiterung um neue Systeme, die in eine bestehende Struktur wirtschaftlich eingepflegt werden sollen, stoßen aktuelle Lösungen an ihre Grenzen.

eA: Wo besteht in den genannten Bereichen heute noch Entwicklungsbedarf?

Büßelmann: Strategien zur Optimierung des Energieverbrauchs sind oftmals eher einkaufs- als prozessoptimiert. So versuchen z.B. große Verbraucher Volumen-Flatrates mit ihren Energielieferanten auszuhandeln. Lastschwankungen müssen dann allerdings verhindert werden. Auch nimmt der Energieverbrauch stetig zu und um dem entgegenzuwirken, werden zunehmend Lösungen zur Optimierung gesucht und eingesetzt. Entwicklungsbedarf besteht darin, die Effizienz und Effektivität genutzter Assets im Prozesskontext einfacher sichtbar zu machen. Dafür sind Methoden notwendig KPIs einfach aus Prozessdaten ableiten zu können. Unser Asset-Management-System bietet Tools, um die Effizienz und Effektivität von Teil- und Gesamtanlagen abzuleiten sowie diese in Dashboards darzustellen zu können.

Jenayeh: Technisch lässt sich heute alles lösen, zu den notwendigen Voraussetzungen gehören aber eine echtzeitnahe Datenerfassung und eine historische Haltung der statistischen Daten. Außerdem muss eine Client-Server-Struktur und ein TCP/IP-basiertes Kommunikationsnetz vorliegen. Für eine sichere Datenhaltung ist Redundanz ein Muss. Oft vernachlässigt, aber in der Praxis äußerst hilfreich ist die Möglichkeit, verschiedene Energieformen in ein und demselben System managen zu können. Weiterhin muss sowohl eine standortbezogene als auch eine konzernweite Lösung zur Konsolidierung der Energiedaten in verschiedenen Ausbausstufen machbar sein.

Küppers: Trotz Standards wie OPC, ISA 95 oder Bacnet hat weiterhin jeder Anbieter eine Vielzahl von eigenen Datenbanken; beim Anwender entstehen isolierte Datensilos. Noch gibt es kaum Ansätze zur Integration von Fremddaten. Hier setzt Incuity mit seinem UPM an, das die Vielzahl der vorhandenen Datenquellen in einem einheitlichen Modell abbildet. Potenzial sehe ich zudem noch beim multidimensionalen Speichern von Daten zum Energiebedarf. Heutige Systeme speichern meist rein zeitorientiert; wir benötigen solche Daten aber auch in Abhängigkeit von Aufträgen, Lasten und Umgebungsbedingungen.

Peteler: Mittels voll- oder teilautomatisierter Funktionen sind Entscheidungen zur Prozessoptimierung möglich, wenn hierdurch die optimierungswürdigsten Bereiche und das entsprechende Einsparpotenzial identifiziert werden können.

Schrödel: Die aktuell in der Unternehmensumwelt auftretenden Herausforderungen mit verteilten Strukturen sind vor allem in historisch gewachsenen Prozessen und damit verbundenen Anlagen zu finden. Die Erfahrung hat gezeigt, dass es oft nicht ausreicht, einfach das nächste „neue" System zum Einsatz zu bringen. Grundlage für eine mittel- und langfristige Kostensenkung bei allen genutzten Medien ist daher ein offenes und durchgängiges Kommunikationskonzept für die gewählten Komponenten und Systeme.

eA: Inwieweit ist ein solch umfassendes Energiemanagement Ihrer Erfahrung nach in der Praxis bereits umgesetzt und was sind hierfür die größten Hemmnisse?

Büßelmann: Wie schon gesagt wird Energiemanagement insbesondere bei großen Verbrauchern bereits lange gezielt betrieben. Größtes Hemmnis für einen breiten Einsatz war bisher das Fehlen einfacher Tools. Zunehmender politischer und wirtschaftlicher Druck (Energiepreise) werden den Bedarf an Lösungen zum breiten Energiemanagement steigern.

Jenayeh: ABB ist seit Mitte der 80er Jahre mit entsprechenden Produkten am Markt vertreten. Die Ursprünge liegen in den skandinavischen Ländern – dort speziell in der Papier- und metallverarbeitenden Industrie. Mittlerweile gibt es eine Reihe von Installationen in den verschiedensten Industriebereichen. Hemmnisse technischer Art sind in fast jedem Fall lösbar. Vielfach fehlt es jedoch an langfristigen Strategien, die Forderung nach kurzen ROI-Zeiten behindern (noch) die flächendeckende Verbreitung dieser Systeme.

Küppers: Viele Unternehmen arbeiten daran. Da geht es beispielsweise in der Brauerei darum, hohe Lasten im Sudhaus zeitlich mit denen im Gärkeller zu koordinieren, um so Spitzen zu vermeiden. Ähnliches sehen wir in der Stahlerzeugung, wo noch die Emissionsbetrachtung dazukommt. Das größte Hemmnis ist dabei die Vielzahl der verschiedenen Datenquellen, in denen zeit- und transaktionsorientierte Daten gespeichert sind. Die nötige Integration erfolgt meist nicht, da sie aus bisheriger Sicht in der Regel doppelte Datenhaltung und einen immensen administrativen Aufwand bedeutet. Mit einem UPM wird dies jetzt deutlich vereinfacht.

Peteler: Im Bereich des Gebäudemanagements, in komplexen Einrichtungen wie Flughäfen sowie bei Versorgungssystemen und Einrichtungen rund um Produktionslinien und -anlagen gewinnt ein solcher Ansatz aus Kostengründen immens an Bedeutung. Die Betreiber suchen hierbei nach Lösungen, die sich wie die Wonderware System Platform mit den existierenden und verteilten heterogenen Systemen verbinden können. Weitere Vorteile, wie die Wiederverwendbarkeit von erfolgreich angewendeten Optimierungsmethoden, Skalierbarkeit bis zu 1 Mio. Datenpunkten und die Offenheit durch fast beliebige Schnittstellen, decken sich mit diesen Anforderungen.

Schrödel: Speziell im Umfeld des Facility Management konnten bereits erfolgreiche Optimierungsprozesse in Gang gesetzt werden. Hier zeigt sich: Der Basis-Erfolgsfaktor für minimale Energiekosten und effiziente Instandhaltung ist die flexible Integration der eingesetzten Systeme. Erst durch einen Perspektivenwechsel von kurzfristigem Kostendenken hin zu langfristiger Investitions- und Vollkosten-Rechnung kann man alle Optimierungspotenziale voll ausschöpfen

eA: Gibt es anwendungs- oder branchenbezogene Erfahrungswerte bzgl. der konkreten Einsparungsmöglichkeiten durch das Energiemanagement, also z.B. dank reduzierter Lastspitzen?

Büßelmann: In der verfahrenstechnischen Industrie ist Energie ein wichtiger Rohstoff und macht mit anderen Rohstoffen etwa 80 % der Produktionskosten aus. Lastspitzen, Lastwechsel, Anfahr- und Abfahrprozesse zu optimieren, wirkt sich nicht nur auf den Energieverbrauch sondern auch auf den Rohstoffverbrauch positiv aus. Das Potenzial, Kosten zu reduzieren, ist damit erheblich. Die Optimierung des Einen hat auch immer eine Verbesserung des Anderen zur Folge.

Jenayeh: Dank der Liberalisierung des Energiemarkts ist es mithilfe eines Energiemanagement-Systems möglich, den strukturierten Energieeinkauf systematisch zu gestalten und unter Kontrolle zu halten. Unseren Erfahrungen in verschiedenen Branchen nach sind Kosteneinsparpotenziale in der Größenordnung zwischen 5 und 15 % realistisch.

Küppers: Wir arbeiten gerade an der Umsetzung dieser Ansätze im Bereich Stahl, Automobil, Lebensmittel und Kälteanlagen. Wirklich belastbare Statistiken gibt es hier noch nicht. Aber ein ganz konkretes Beispiel aus der klassischen Gebäudeleittechnik: Eine texanische Universität mit 3000 Studenten hat ein solches Managementsystem für seinen Campus mit 70 Gebäuden installiert. Durch die Korrelation von historischen Daten mit aktuellen Belegungsplänen und Wettervorhersagen kann sie den Energiebedarf stundengenau sehr exakt vorhersagen und kostenintensive Spitzen durch den Einsatz eigener Generatoren abfedern. Sie spart allein dadurch rund 100 000 Euro im Monat.

Peteler: Erfahrungen aus dem Bereich der Energieoptimierung im Gebäudemanagement und bei öffentlichen Einrichtungen zeigen, dass Einsparungen bis über 25 % möglich sind. Diese werden nicht im ersten Ansatz erzielt, sondern erfordern mehrere Optimierungsiterationen. Die Einrichtung eines zentralen Informationssystems und die gewonnenen Erkenntnisse erzielen adhoc bis zu 10 % Einsparpotenzial, welches sich durch weitere Optimierungsanalysen und Anpassungen in gleicher Größenordnung wiederholen lässt.

Schrödel: Klar ist, dass nur offene Systeme die Nutzung des gesamten Spektrums verfügbarer Technologie ermöglichen und dadurch die umfangreichsten Einsparungsmöglichkeiten bieten. So können nicht nur bestehende Infrastrukturen einfach weiter verwendet werden, durch die entstehenden Freiräume für Modernisierung und Ausbau steigt zudem die Investitionssicherheit nachhaltig. Anhand gezielter Erneuerungsstrategien und entsprechender Konzepte sind erstaunlich kurze Amortisierungszeiten beispielsweise von bis zu einem Jahr im Bereich des Facility Management der Automobilproduktion zur Realität geworden.

zg

ABB eA 453

Copa-Data eA 454

Incuity eA 455

Wonderware eA 456

Yokogawa eA 457