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Intelligente Lösung für die Energieoptimierung in der Industrie

Für Unternehmen der Prozessindustrie ist die Energieoptimierung einer vorhandenen Anlage vielversprechend. Diese senkt nicht nur die Betriebskosten, sondern erhöht darüber hinaus die Anlageneffektivität erheblich. Damit dies möglich ist, muss jedoch erst ermittelt werden, wie der Energieverbrauch aktuell aussieht. Dafür haben die Industriedienstleister Bilfinger und HOCHHUTH in Kooperation eine wirksame Lösung entwickelt, mit der sie für Kunden den Energieverbrauch von Anlagen optimieren.

Die Sammlung der Betriebs- und Energiedaten von Anlagen ist die Grundlage für ein intelligentes Management und die effektive Optimierung des Energieverbrauchs. Bei der Lösung von Bilfinger und HOCHHUTH liefern Messgeräte die Daten zur Übersicht und Analyse an eine Datenplattform.

Von HOCHHUTH stammen dabei die Messgeräte und das Energiemanagementsystem MESSDAS 4.0, das die Geräte über einen zentralen Server anbindet, strukturiert und die erforderlichen Daten zusammenführt. Im Anschluss können neben detaillierten Analysen auch kostenstellenbasierte Energieabrechnungen mit dem Modul ENERDATA realisiert werden. Das Energiemanagementsystem ist ISO 50001 konform und offen gegenüber schon bestehender Sensorstruktur. Auch bereits vorhandene Messgeräte und Leitsysteme können integriert werden. Über eine Programmierschnittstelle (API) übernimmt die cloudbasierte Plattform Bilfinger Connected Asset Performance (BCAP) die Betriebsdaten, um sie vollumfänglich auszuwerten und aufzubereiten.

 

 

Indem HOCHHUTH und Bilfinger den Energieverbrauch einer Anlage auslesen, machen sie diesen transparent und ermöglichen es so, ihn aktiv zu steuern und dadurch Einsparpotenziale zu identifizieren. Dabei werden die Kunden stets integriert. Denn das Ziel ist es auch, sie in die Lage zu versetzen, selbst Erkenntnisse aus den Daten herzuleiten (z.B. mittels Sankey Diagrammen). Das alles unter der Überschrift „Industrie 4.0“ (Kommentar BDI Präsident Dieter Kempf Investmentdialog September 2018).

 

Zusammenarbeit der Partner

Im Jahr 2019 haben beide Unternehmen ein Pilotprojekt bei der Firma Münzing Chemie in Heilbronn realisiert. Während Bilfinger für die Einrichtung von digitalen Anlagen-Zwillingen zuständig war, hat HOCHHUTH das Energiemanagementsystem MESSDAS 4.0 als Datenquelle eingebracht. Das Projekt legte den Grundstein für die Kooperation von Bilfinger und HOCHHUTH, die den Kunden große Vorteile verschafft.

So entstand die Idee einer festen Partnerschaft, in der sich beide Unternehmen ergänzen. Sie verfügen jeweils über langjährige und weltweite Erfahrung, umfangreiches Know-how und beschäftigen hochqualifizierte Ingenieure und Techniker. Während HOCHHUTH weitreichende Kompetenz in der Energiedatenerfassung einbringt, ist Bilfinger Digital Next für die Zusammenführung von weiteren Datenquellen und die tiefergehende Datenauswertung, unter anderem auch gestützt auf Methoden des maschinellen Lernens, verantwortlich. Aus der Symbiose beider Partner entsteht ein großer Mehrwert für den Kunden, da Energiedaten nutzbringend mit Prozess- und Instandhaltungsdaten analysiert werden.

Ein Beispiel ist ein weiteres gemeinsames Projekt, das im Januar 2020 erfolgreich bei Münzing Chemie am Standort Elsteraue abgeschlossen wurde. In diesem Projekt wurden Energie- und Produktionsdaten mit einander verbunden. KPIs wie Energieverbrauch pro Produktionsmenge werden nun automatisch gebildet und komprimiert in Dashboards dargestellt. Damit vereinfacht sich im ersten Schritt die Informationsaufbereitung und Analyse für Verantwortliche in Produktion, Controlling und Management.

In einem zweiten Schritt ist die Erstellung von Algorithmen zur tieferen Auswertung von zum Beispiel Anfahrverbräuchen möglich, die dem Kunden Energiekostensenkung bei gleicher Produktivität ermöglichen. Bilfinger Digital Next hat bereits sogenannte Virtual Sensors erstellt, also Algorithmen, die aus vielen Prozessparametern einen weiteren Prozessparameter errechnen. Damit lässt sich eine genauere Steuerung von Prozessen erzielen. Warnungen und Handlungsempfehlungen können an Anlagenfahrer oder Verantwortliche ausgesprochen werden. Der Prozess fährt unter allen Bedingungen näher am Optimum, wobei variierende Definitionen von Optimum berücksichtigt werden können. So können zum Beispiel Spitzenlastverbräuche bei Anfahrprozeduren antizipiert, bewertet und vermieden werden. Im kontinuierlichen, stationären Betrieb können dann andere Prozessvariablen in den Vordergrund rücken.

 

Konkreter Projektablauf

Zunächst erfolgt eine Ist-Aufnahme des Kunden inklusive einer Kosten-Nutzen-Analyse einer Energieoptimierung. Die Bilfinger-Experten ermitteln konkrete Applikationsanforderungen zur Hebung der Potenziale. Parallel wird HOCHHUTH tätig und prüft, wie sich vor Ort Daten sammeln lassen. Ein Team aus Ingenieuren und IT-Spezialisten erstellt einen Projektplan mit Kalkulation. Im Fall eines positiven Business Case richtet HOCHHUTH beim Kunden MESSDAS 4.0 ein. Die Arbeiten umfassen die softwareseitige Sensorintegration, Anbindung, Konfiguration, Tests sowie abschließend die Datenkonfiguration und Speicherung auf der Serverstruktur. Im Anschluss beginnt Bilfinger Digital Next unter Anwendung der BCAP-Plattform mit der Analyse und Visualisierung des Energieverbrauchs der jeweiligen Anlage. Ein Team von Consultants und Data Scientists leitet dabei das Projekt.

In beiden Projektphasen, sowohl bei der Server-Einrichtung durch HOCHHUTH als auch bei der Konzeptionierung und Umsetzung durch Bilfinger Digital Next, müssen die Experten nicht unbedingt vor Ort sein. Viele Tätigkeiten können inzwischen per Fernzugriff erfolgen, was nur eine minimale Arbeitsbelastung für den Kunden bedeutet. Die Produktion und Arbeitsprozesse werden von den Tätigkeiten meist nicht beeinträchtigt. Die Projektdauer beträgt in der Regel ca. drei Monate. In einem weiteren Schritt erfolgt eine zielgenaue Support-Betreuung des Kunden.

 

Wovon Kunden profitieren

Bilfinger und HOCHHUTH haben damit eine Komplettlösung für das industrielle Energiemanagement geschaffen. Die Implementierung ist zeiteffizient und flexibel an die Gegebenheiten beim Kunden adaptierbar. Der Return on Investment (ROI) ist bei den meisten Kunden innerhalb von einem Jahr erreicht. Eine Effizienzsteigerung von zwei bis drei Prozent und ein Einsparungspotenzial von drei bis fünf Prozent sind möglich. Durch die erweiterte Datenauswertung erschließen sich dem Kunden neue Möglichkeiten, die er mit seinen eigenen Ressourcen nicht oder nicht effizient erreichen könnte. Die Implementierung von intelligenten Auswertemodellen, Vorrausage- und Empfehlungsmodellen ist nun auch für kleinere Unternehmen möglich. Die gebündelte Darstellung der Informationen in der BCAP-Plattform macht die Nutzung zudem einfach und intuitiv. So können zum Beispiel Vorrausagen über Energiepreisentwicklungen oder Lieferketten eingebunden werden. Eine neue Dimension der Produktionsplanung erschließt sich, der Kunde kann nun selbst diese Informationen nutzen und in seine Arbeitsprozesse integrieren.

 

Zukünftige Pläne

„Die Schaffung von bestmöglichen Lösungen für die Erfassung, Visualisierung, Analyse, Steuerung und Regelung Ihrer Energie- und Prozessdaten ist unser Anspruch“, erklärt Peter Hochhuth, Geschäftsführer von HOCHHUTH. Gemeinsam entwickeln Bilfinger und HOCHHUTH ihre Komplettlösung kontinuierlich weiter. So kann der Kunde die gesammelten Betriebs- und Energiedaten bald noch besser nutzen. Anlagenfahrer erhalten z.B. automatisch Empfehlungen, wie sie die Anlage und den Prozess energieeffizient steuern. Geplant ist darüber hinaus, dass nicht mehr nur einzelne Anlagen, sondern auch ganze Produktionslinien und Werke als Ensemble für die Datenerhebung genutzt werden. Zuvor zu komplexe Steuerungsvorgänge werden in Zukunft umsetzbar sein.

Autor:       

Martin Bergmann, Lead Product Manager, Bilfinger Digital Next GmbH

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