Grüne Produktion durch Balanced Manufacturing

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1 Kooperationsveranstaltung Einfach & Effizient Energie- und Ressourceneffizienz in der Lebensmittelbranche entlang der Wertschöpfungskette 24. Februar 2015, Wirtschaftskammer OÖ Grüne Produktion durch Balanced Manufacturing Univ.Ass. Dipl.-Ing. Martin Obermair IFT - Vorstand: Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Friedrich Bleicher 24. Februar 2015

2 Inhaltsübersicht 1 Einleitung 2 Entwicklungsziele 3 4 Fallbeispiel Forschungszugang 5 Ausblick Folie 2

3 IFT - Organisation und Forschungsbereiche Technische Universität 3 Wien Folie 3

4 Die Gesellschaft von Morgen Megatrends prägen zukünftige Märkte und damit Forschungsfelder wirken umfassend auf alle Weltregionen Boomende Gesundheit Energie und Ressourcen Digitale Kultur Konvergierende Technologien Neue Konsummuster Ubiquitäre Intelligenz Globalisierung 2.0 Business Ökosysteme Silver Society Mobilität Wandel der Arbeitswelt Globale Sicherheit Bilderquellen: Boomende Gesundheit: reshapehealthtech.com, Energie und Ressourcen: neuzugang.com, Digitale Kultur: hammer.ucla.edu, Konvergierende Techologien, Neue Konsummuster, Ubiquitäre Intelligenz, Business Ökosysteme, Wandel der Arbeitswelt: z-punkt.de, Globalisierung 2.0: dein-konsum.de, Silver Society: zukunftsinstitut.de, Mobilität: bosch.com, Globale Sicherheit: globalapp.org Folie 4

5 Die Produktion von Morgen Wie sieht die Produktion von Morgen aus? Quelle: ingenieur.de Virtuelle Abbildung der realen Produktion Maschinen und Fertigungsprozesse Gebäude und TGA Logistische Prozesse Komplette Vernetzung aller Systembestandteile Quelle: totallyintegratedautomation.com Simulation der gesamten Produktion (Planung, Prozesse, Anlagen) Folie 5

6 Balanced Manufacturing Leitprojekt des Klima- und Energiefonds Zielsetzungen: Entwicklung einer Fertigungsleitstandlösung zur energieund ressourceneffizienten Produktion BaMa Simulation und Optimierung des Ressourcenbedarfes in der Produktion Gebäude IKT Energiesystem Produktionsanlagen Produktionsmanagement & Logistik Wissenschaft Industriepartner Entwicklungspartner Folie 6

7 Optimierung des Produktionsplans - Beispiel Semmellinie Fabrik in kleiner Halle mit einer Semmellinie. Auftrag: 4 Produkte (A, B, C, D) jeweils X Stück Simulationstag: 5.8. (Tageshöchsttemp: ca. 35 ºC) Innentemperatur-Sollwert: 22 ºC Kosten: Personal (schichtabhängig), Strom (Tag/Nacht) Quelle: MPreis.at Quelle: brandinside.de Quelle: nestle-schoeller.at Quelle: egri.at Folie 7

8 Beispiel Semmellinie A B C D C D A B 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 Maschinenleistung [kw] 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 Maschinenleistung [kw] 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Kühlleistungsbedarf (Elektrizität) [kw] 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Kühlleistungsbedarf (Elektrizität) [kw] 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Folie 8

9 Beispiel Semmellinie Plan 1 Plan 2 Energiebedarf Kühlung [kwh] Personalkosten [ ] Energiekosten [ ] Gesamtkosten [ ] ,7 % Reduktion Strombedarf Kühlung 4,1 % Kostenreduktion Folie 9

10 BaMa Methodik - Systemgrenzen über Cubes Druckluftkompressor Massenbilanz Energiebilanz Zeitbilanz Kostenbilanz Druckluftkompressor Cube Produktionsmaschine Produktionsmaschine Produktionsmaschine Produktionsmaschine Produktionsprozess Produktionsprozess Abfallentsorgung Abfallentsorgung Folie 10

11 BaMa Architektur: Virtualisierung der Systembestandteile BaMa-Toolchain Optimierung, Prädiktion Virtuelles System Simulation TGA Gebäude Maschine Logistik BaMa-Monitoring: Messdaten BaMa-Prädiktion: Vorhersage, Simulation BaMa-Optimierung: Betriebsführungsstrategien, Einsparungspotentiale Produktionspläne, Lastmanagement TGA Betriebsführung Logistik CO 2 Footprint Eingriff Stelleingriffe Realer Produktionsbetrieb Maschine TGA Gebäude Energie-, Material- und Informationsflüsse Messwerte Logistik Folie 11

12 Demonstrations- und Innovationslabor Technologieinnovationen Neue Werkzeugmaschinenkonzepte Flexible, wandlungsfähige Produktion durch plugand-produce Energie- und ressourceneffiziente Fertigung Digitale Fabrik (papierlose Prozesse) Demo-Produkt und Technologieträger e-bike EG OG

13 Ausblick - Weitere Schritte in BaMa Aktueller Stand Finalisierung der E-Monitoring- Systeme bei Industriepartnern Modellierung der Teilsysteme (z.b. Kältesystem, Energetisches Verhalten der Maschinen und Anlagen, etc.) Erste Testsimulationen an der TU Wien Weiteres Vorgehen Testsimulationen in Software integrieren Software-Implementierung bei Industriepartnern Monitoring und Evaluierung Folie 13

14 Einladung zum Seminar Energieeffizienz Leitthema: Energieeffiziente Produktion - Potentiale für die Zukunft Wann: Donnerstag, 28. Mai Uhr Wo: TU Wien Plus-Energie-Hochhaus, 11.Stock,TUtheSky Konferenzraum, Getreidemarkt 9, 1060 Wien, Anmeldung: oder obermair@ift.at Partner: Institut für Fertigungstechnik u. Hochleistungslasertechnik Folie 14

15 Kontakt Vielen Dank! Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik Univ.Ass. Dipl.-Ing. Martin Obermair Institutszentrale Getreidemarkt 9 / Wien Tel.: +43-(0) Fax: +43-(0) obermair@ift.at Homepage: Folie 15