Hybrides UEF-Zentrum: Aufbau eines hybriden Zentrums für Ultraeffizienzfabriken durch intelligente Verknüpfung von Reallabor und virtuellen Steuereinheiten

Das hybride Zentrum der Ultraeffizienz wird durch den Aufbau von physischen und mobilen Leitständen realisiert.
© Storz

Ziel des Projekts ist es, ein hybrides Zentrum für Ultraeffizienzfabriken aufzubauen. Das UEF-Zentrum soll aus zwei physischen Ultraeffizienz-Leitständen und einem mobilen Ultraeffizienz-Leitstand bestehen. Bei den physischen Leitständen handelt es sich um den UEF-Zentral-Leitstand am Fraunhofer IPA und den UEF-Kaizen-Leitstand am Campus Schwarzwald. Zusammen sollen die Leitstände eine automatisierte Erfassung relevanter Daten der Maschinen und Prozesse im Reallabor am Campus Schwarzwald sowie deren ganzheitliche Auswertung und Analyse ermöglichen. Dadurch soll eine Ableitung von Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Nachhaltigkeitsleistung auf Prozess-, Produktions- und Fabrikebene realisiert werden.

Aufbau von physischen und mobilen Ultraeffizienz-Leitständen

Vor dem Hintergrund der steigenden Umweltbelastung durch die verarbeitende Industrie wurde in den vergangenen Jahren unter der Leitung des IPA das Zielbild der Ultraeffizienzfabrik entwickelt. Ein hybrides Zentrum für Ultraeffizienzfabriken soll daher die ökologische Modernisierung der Wirtschaft vorantreiben und neue Maßstäbe in der Produktion setzen. Darüber hinaus ermöglicht dieser Aufbau sowohl für Unternehmen als auch für Studierende der Ingenieursstudiengänge eine Erprobung von (digitalen) Effizienztechnologien.

Innerhalb des Projekts wird der Aufbau zweier physischer Ultraeffizienz-Leitstände und eines mobilen Ultraeffizienz-Leitstandes angestrebt. Die physischen Ultraeffizienz-Leistände sind am Fraunhofer IPA und am Campus Schwarzwald zu verorten. Gemeinsam sollen sie eine automatisierte Erfassung relevanter Daten der Maschinen und Prozesse im Reallabor am Campus Schwarzwald sowie deren ganzheitliche Auswertung und Analyse ermöglichen. Relevante Daten entsprechen im Wesentlichen den nachfolgenden fünf Handlungsfelder der Ultraeffizienzfabrik:

  • Energieverbräuche (Wärme und Strom)
  • Materialverbräuche
  • CO2-Emissionen
  • Vibrationen an Maschinen
  • Qualitätsdaten oder Verschleißdaten

Aufbau von physischen und mobilen Ultraeffizienz-Leitständen
© Fraunhofer IPA/Steffen Kiemel

Projektablauf

Das ganzeitliche Optimierungspotenzial wird durch die Datenanalyse und das Monitoring ermöglicht. Neben dem Aufbau der UEF-Leitstände wird dieses Potenzial anhand von fünf ausgewählten Use-Cases im Rahmen des Projektvorhabens validiert und veranschaulicht. Die Use Cases umfassen folgende Themenfelder:

  • Smart Maintenance – Integration aktueller IoT-Ansätze mit vorhandenen Support-Infrastrukturen des Maschinenherstellers zur Steigerung der Effizienz des Produktionssystems nach den Maßgaben der Ultraeffizienzfabrik
  • Ultraefficient Plant Simulation – Konzeption und Weiterentwicklung der Ultraeffizienz-Vorgehensweise mittels Kaizenmethoden und Abbildung in einer Fabriksimulation
  • Intelligente Druckluft – Entwicklung von neuen digitalen Services, die zu einer Steigerung der Ultraeffizienz im Bereich der Druckluft beitragen
  • Gleichspannungsfabrik – Entwicklung einer Bewertungsmethode und des dazu notwendigen Messgeräts zur Ermittlung der Effizienzpotentiale einer Gleichstromenergieversorgung in der Produktion
  • Additive Fertigung – Aufzeigen von Ultraeffizienzpotenzialen bei der Nutzung von additiven Fertigungsverfahren und Ableitung konkreter Handlungsempfehlungen zur Einführung von additiven Verfahren

Projektnutzen

  • Gezielte, automatische Auswertung von Umweltdaten
  • Ableitung von Handlungsempfehlungen zur Optimierung der Produktion hinsichtlich Ultraeffizienz
  • Ermöglichung einer Erprobung von (digitalen) Effizienztechnologien für Unternehmen als auch für Studierende der Ingenieursstudiengänge
  • Aufzeigen von konkreten Optimierungspotentialen im Rahmen von fünf Use Cases

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