DIGITALISIERUNG DER ENERGIEWENDE AUS SICHT DER INDUSTRIELLEN PRODUKTION

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1 DIGITALISIERUNG DER ENERGIEWENDE AUS SICHT DER INDUSTRIELLEN PRODUKTION Energy Saxony Summit 18. September 2017 Dr. Tino Langer, Mark Richter 1

2 Fraunhofer-Institut Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Kurzprofil Gründung 1991 Institutsteile in Chemnitz, Dresden, Zittau, Wolfsburg, Leipzig Ca. 700 Mitarbeiter 39,9 Mio. Forschungsvolumen (2016) Chemnitz Forschung unter dem Leitthema»Ressourceneffiziente Produktion«Kompetenzbereiche: Werkzeugmaschinen und Automatisierung Mechatronik und Leichtbaukomponenten Spanende Technologien Umformtechnologie Fügen und Montage Produktionsmanagement 2

3 Energieverbrauch in Deutschland nach Sektoren Energieträgern 3,2% Erneuerbare Energie 28% Haushalte 28% Industrie Strom (inkl. EE) 31% Gase 35% 15% Gewerbe Dienstleistung Handel 28% Verkehr Fernwärme 8% Erneuerbare Wärme 3% Sonstige 3% Stein- und Braunkohlen 15% Mineralölprodukte 5% Quelle: AG Energiebilanzen: Auswertung zur Energiebilanz 1990 bis 2013, Stand 09/2014 3

4 Steigerung der Energieeffizienz in der industriellen Produktion P Transparenz Energieeffiziente Komponenten Produktionspausen Spitzenlasten Aktives Energiemanagement t P Sleep wake on t 4

5 Industrie 4.0 Digitalisierung in der Produktion GESCHÄFTSMODELLE transparent, flexibel, nachvollziehbar. WERKSTOFFE kennen ihre spez. Eigenschaften. PROZESSE kennen ihre Parameter, passen sich an. Wertschöpfung kennen ihre Eigenschaften und Historie. PRODUKTE synchronisieren Energieangebot/-verbrauch. ENERGIE/EVU MENSCHEN kommunizieren, interagieren, entscheiden. Linked Factory kennen ihre Fähigkeiten, fertigen autonom. MASCHINEN PROZESSKETTEN bilden sich ad-hoc/ressourcenadaptiv. Wissen Entscheidungen FABRIKBETRIEB setzt verfügbare Ressourcen optimal ein. Informationen Smart Data intuitiv, echtzeitnah, kontextbezogen INTERAKTION operieren, adaptieren sich selbstständig. PRODUKTIONSSYSTEME Daten Big Data Simulation, prognosebasierte Absicherung. DIGITALE FABRIK 5

6 Nachrichten im August 2017 zu»industrie 4.0«-»Digitalisierung«Quelle: Beim digital Mindset hapert es am meisten, Artikel vom 22. August

7 »Digitalisierung«Werte Datenschutz Sicherheit Qualität persönliche Kontakte Transparenz Offenheit Geschwindigkeit globale Kommunikation Bildquellen: 7

8 »Digitalisierung«Lösungen! Datenschutz Sicherheit Qualität persönliche Kontakte Bildquellen: Transparenz Offenheit Geschwindigkeit globale Kommunikation 8

9 Industrielle Produktion der Zukunft:»micro grid«im»smart grid«herausforderungen Aktives Energiemanagement Steuerung/Regelung Energiequellen, -senken und -speichern EVU Geschlossene Kreisläufe Energiespeicherung/ -rückführung Regenerative Energien dezentrale Erzeugung/Nutzung Gebäudeinfrastruktur/ -leittechnik Verknüpfung mit Produktionstechnik Produktionsplanung/ -steuerung energie-/kostenadaptiv MES GLT Halle/Standort Aktives Energie- Management AEM Maschine Anlage AEM 9

10 »Sektorkopplung in der Fabrik«Energieversorger BHKW Fernwärme PV elektr. Netz Wärmenetz Aktives Energie- Management Fabrik Heizung Maschine Kältenetz Fertigungsplanung Wandler Fertigung Anlage 10

11 »Energetischer Digitaler Zwilling«Energetischer Digitaler Zwilling im Unternehmen Gekoppelte Simulation (PPS, elektrisch, therm.) Sensorik, Schnittstellen, Datenintegration Prognose Energienutzung Maschinelles Lernen von Prozess und Maschinenzuständen Transparenz Entwicklung Lösungen Algorithmen für MES, NC, Optimierung Energiesensitive Optimierung Betriebsführung Gesamtsystem (Maschine + Prozess) Produktionsplanung und Steuerung Auslegungsunterstützung Maschinenkonstruktion (ET) Unternehmensinterne Versorgungssysteme (insb. Speicher)»Prozesse in der industriellen Produktion«(Maschine und Technologie) Energiebasiertes Condition Monitoring predictive maintenance Prozesse 11

12 WindNODE - Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands AP 7.1»ZIEL«Algorithmen und Methoden für ein Zukunftsfähiges Intelligentes Energie- und Lastmanagement 12 Quelle: WindNODE

13 Energiewende durch Digitalisierung! Dr. Tino Langer Mark Richter