Der Ultraeffizienz-Leitstand ermöglicht das Monitoring und eine Verbesserung in den fünf Handlungsfeldern der Ultraeffizienzfabrik. (Bild: Fraunhofer IPA)
Arbeitet die Spritzgussanlage effizient? Braucht die Fräse zu viel Strom? Mit einem Mausklick kann die Ingenieurin Lara Waltersmann von ihrem Schreibtisch am Fraunhofer IPA in Stuttgart aus live mitverfolgen, ob die Produktion im 90 Kilometer entfernten Forschungslabor auf dem Campus Schwarzwald in Freudenstadt gerade reibungslos funktioniert. Zusammen mit ihrem Team hat die Forscherin das Hybride Zentrum für Ultraeffizienzfabriken aufgebaut. Hybrid bedeutet, dass es ein Reallabor mit echten Maschinen gibt, die jedoch über einen örtlich getrennten, digitalen Leitstand kontrolliert werden.
"Das Ziel ist es, die Produktionseinheiten so aufeinander abzustimmen, dass keine Ressourcen verschwendet werden", erläutert Waltersmann. Die optimale Nutzung von Energie, Material und Manpower bei gleichzeitiger Reduzierung von Emissionen und Kosten ist der Dreh- und Angelpunkt des Ultraeffizienz-Konzepts der beiden Fraunhofer-Institute für Arbeitswirtschaft und -Organisation IAO sowie für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.
Verpassen Sie keine News
Alle Maschinen im Forschungslabor des Campus Schwarzwald sind jetzt mit Sensoren ausgerüstet, die rund um die Uhr Daten ermitteln und an den Server in Stuttgart schicken. So können die Forschende dort nicht nur in Echtzeit die Performance mitverfolgen, sondern auch Störfälle, die zum Beispiel einen erhöhten Energieverbrauch mit sich bringen, schnell aufspüren. Künftig soll im Detail untersucht werden, welche Auswirkungen Veränderungen auf die Kennzahlen haben. Beispielsweise inwieweit eine häufigere Wartung der Maschinen oder die Umstellung von Wechsel- auf Gleichstrom den Energieverbrauch, die Stillstandzeiten oder die Emissionen verändern.
Das Konzept der Ultraeffizienzfabrik im Video
Fünf Handlungsfelder für Ultraeffizienz
Um dieses Ziel zu erreichen, haben die Forscherteams von IPA und IAO fünf Handlungsfelder identifiziert: Energie, Material, Emission, Organisation und last but not least den Menschen. Die Algorithmen, die eine Fabrik optimal steuern sollen, müssen all diese Faktoren berücksichtigen: Die ersten drei - Energie, Material und Emissionen - lassen sich mithilfe der Sensoren messen und durch eine Software optimieren.
Entscheidend für eine ultraeffiziente Produktion ist jedoch auch die Organisation der Prozesse: Diese Overall Equipment Efficiency, kurz OEE, ein Wert, der sich rechnerisch ermitteln lässt, fließt mit ein in den Optimierungsprozess. Und auch die Effizienz menschlicher Arbeit spielt eine Rolle. Um sie erfassen zu können, werden im Reallabor Lärmpegel, Raumklima und künftig der Stresslevel der Arbeitenden bestimmt. Freiwillige sollen dafür mit Wearables – am Körper getragenen Sensoren – ausgestattet werden.
Die Entwicklung von Algorithmen, die all diese Daten auswerten, sei eine enorm komplexe Aufgabe, betont Waltersmann: "Denn durch die Rückkoppelung vom digitalen Leitstand zum Reallabor wollen wir ja nicht nur die Performance einzelner Maschinen verbessern, sondern auch die des Gesamtsystems. Schließlich geht es bei der ultraeffizienten Fabrik ja nicht nur um Teile, sondern es geht ums Ganze."
