GFB - Green Factory BAVARIA

Simulationsbasierte Entwicklung und Validierung von Energiemanagementkonzepten für den Anlagen- und Maschinenbau

Zielsetzung

Das Projekt zielt darauf ab, die Entwicklung von Energiemanagementkonzepten für den Anlagen- und Maschinenbau mit simulationsbasierten Hilfsmitteln zu unterstützen und darüber hinaus eine simulationsbasierte Validierung der zugrundeliegenden Steuerungssoftware zu ermöglichen. Dabei steht eine ganzheitliche energetische Betrachtung über alle Produktionsphasen im Mittelpunkt. Aufgrund der Komplexität moderner Produktionsanlagen und Produktionsprozesse ist dies nur mit Simulationsunterstützung beherrschbar. Planungsvarianten und Steuerungskonzepte können so bereits in der Entwicklungsphase einer neuen Anlage erprobt werden und das zu erwartende Einsparpotential gegenüber den Aufwänden besser bewertet werden.



Lösungsansätze

Bei der Entwicklung eines effizienten Energiemanagementkonzeptes geht es darum einzelne Anlagenkomponenten ereignisgesteuert in einen „Stand-by“-Modus zu versetzen und diesen auch wieder definiert zu verlassen. Dabei sind vielfältige Abhängigkeiten im Produktions- und Prozessablauf zu berücksichtigen. Mehrere Lösungskonzepte sind bereits in der Entwicklungsphase der Anlage vergleichend zu überprüfen. Das Energiemanagementkonzept wird dann im Rahmen der Entwicklung der Steuerungssoftware umgesetzt. Der Einsatz eines Simulationstools unterstützt den Entwickler bei der Entwicklung und Validierung des Energiemanagementkonzeptes und der daraus abgeleiteten Entwicklung der Steuerungssoftware. Dies stellt eine energietechnische Erweiterung des Konzeptes der sog. Virtuellen Inbetriebnahme dar. Dazu müssen die verwendeten virtuellen Maschinenmodelle um die energietechnischen Anforderungen erweitert werden. Die Verifikation dieser Modelle erfolgt durch den Vergleich mit den Daten eines realen Referenzmoduls, das im Rahmen dieses Projektes mit den Industriepartnern aufgebaut werden soll. Das Referenzmodul setzt typische automatisierungstechnische Szenarien um, die die Bewertung von Energiemanagement-konzepten ermöglichen.



Ergebnisse

Das Projekt SimEM wurde zum 01.10.2014 bewilligt. Zum 01.12.2014 konnte Frau M.Eng. Elisabeth Zizler als wissenschaftliche Mitarbeiterin eingestellt werden. Am 12.01.2015 wurde das Kick-off-Meeting mit den Projektpartnern durchgeführt. Seit dem Projektstart (01.12.2014) hat sich die wissenschaftliche Mitarbeiterin in die projektspezifischen Softwaretools (TIA Portal, WinMOD) eingearbeitet. Parallel dazu wurden Recherchearbeiten zum Stand der Technik, gemäß AP 1, durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass bisher nur das ethernetbasierte Feldbussystem PROFInet über ein Applikationsprofil für das Energiemanagement von Produktionsanlagen verfügt. Es handelt sich um das Profil PROFIenergy. Da es sich um eine sehr neue Technologie handelt, sind im Internet keine tiefergreifenden Informationen verfügbar. Mit dem Projektpartner Siemens wurde deshalb die Durchführung eines hausinternen Workshops vereinbart. Der Workshop soll dazu dienen die benötigten Informationen zu PROFIenergy für die Projektmitarbeiter verfügbar zu machen. Die Durchführung des Workshops ist für Mitte März geplant.

Gemäß AP 2 wurde die Entwicklung des Referenzmoduls begonnen. Das Referenzmodul soll im Projektverlauf dazu dienen, die Simulationsergebnisse an einer realen Applikation zu validieren. Mit den Projektpartnern wurde die Funktionalität des Referenzmoduls besprochen. Der Projektpartner Siemens stellt den mechanischen Aufbau und die benötigten Steuerungskomponenten zur Verfügung. Der Projektpartner Krones soll zu einem späteren Zeitpunkt eigene Komponenten zu dem Referenzmodul beisteuern. Bild 1 zeigt den geplanten Aufbau des Referenzmoduls. Die Lieferung des Referenzmoduls ist für Mitte/Ende März geplant. Die Verdrahtung, Projektierung und Inbetriebnahme erfolgt durch Projektmitarbeiter der OTH. Die Konstruktionsdaten zu dem Referenzmodul werden bereits für die Erstellung des Simulationsmodells aufbereitet. Mit dem Referenzmodul wird der Grundstein für die Green Factory an der OTH Amberg-Weiden gelegt.



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  Kontakt 
  Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk

  Email:
  m.wenk@oth-aw.de

  Telefon:
  +49 (0)9621 4823328

  Ostbayerische
  Technische Hochschule
  Amberg-Weiden

  Kaiser-Wilhelm-Ring 23
  92224 Amberg