Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EAS
Energetische Verluste in der Produktion resultieren vielfach hauptsächlich aus gewachsenen Abläufen und Strukturen sowie daraus, dass bestimmte Energieformen wie Abwärme nicht genutzt werden. Im Projekt OptPlanEnergie soll deshalb am Beispiel der Herstellung von Sicherheitsglas ein Produktionsprozess ganzheitlich betrachtet werden. Ziel ist die Optimierung des Energiereinsatzes bei gleichzeitig hohem Produktionsausstoß und hoher Qualität. Dafür wird eine Optimierungs- und Planungsplattform entwickelt, mit deren Hilfe ein Produktions- und Energiefahrplan erstellt werden kann. Die Plattform soll von Unternehmen der Branche dazu eingesetzt werden, operative Planungen bestehender Prozesse durchzuführen. Darüber hinaus wird sie auch nutzbar sein für die strategische Planung von Produktionsanlagen.
Lösungsansatz
Kern der Lösung ist ein Modell für den gesamten Produktionsprozess. Mithilfe einer Modell-Simulation sollen damit die Leistungsparameter der jeweiligen technologischen Prozesse und der entsprechende Energiebedarf vorhergesagt werden. In Verbindung mit einer automatischen Optimierung werden die technologischen Parameter anschließend so verändert, dass der spezifische Energieeinsatz pro Produkt gesenkt werden kann. Als Ergebnis dieser modellbasierten Optimierung stehen belastbare Angaben für den zukünftigen Energiebedarf für die Produktionsplanung zur Verfügung.
Das Modell beschreibt die zeitlichen technologischen Abläufe im Produktionsprozess als sogenanntes Bedienmodell. Hierfür werden die Zustände des Produktionsmodells durch verschiedene eintretende Ereignisse bestimmt. Für die Teilprozesse, die besonders energieintensiv sind (in der Glasindustrie zum Beispiel das Erhitzen des Materials und das Halten der Temperatur für die weitere Verarbeitung) wird die Modellierung detailliert physikalisch / mathematisch durchgeführt und anschließend in das Bedienmodell integriert. Durch diesen neuartigen Ansatz soll die Modellkomplexität beherrscht werden, ohne dass die notwendige detaillierte Information für den Optimierungsschritt verloren geht. Die modellbasierte Optimierung errechnet und optimiert sowohl die Produktionskennzahlen und Produktqualitäten als auch den Energieverbrauch. Komplettiert wird der Demonstrator durch eine Nutzerschnittstelle. Sie bereitet die verschiedenen Simulationsergebnisse grafisch auf, die je nach gewünschtem Optimierungsziel unterschiedlich sind (z. B. maximaler Durchsatz versus minimalen Energieverbrauch). So kann der Nutzer zwischen verschiedenen Handlungsalternativen wählen.
Projektstatus: abgeschlossen
