IoT spart Energie - Mit Digital Performance Management

Verfasst von: Dr. Tobias Fürtjes
3/14/2023

Lesezeit: 3 min

Auch wenn sich die Lage etwas entspannt hat: Hohe Energie- und Rohstoffkosten fressen die Margen von Unternehmen auf – oder gefährden gar deren Existenz. Ihre Prozesse müssen nachhaltiger und effizienter werden. Jetzt! Wir sagen, warum für die Industrie die digitale Performance der entscheidende Hebel dafür ist.

Die Zeiten überschaubarer Energie- und Rohstoffkosten sind vorbei. Ein Zurück zu billiger Energie wird es nicht mehr geben. Unternehmen müssen also selbst dafür sorgen, ihre Verbräuche zu drosseln.

Warum Daten helfen, Rohstoffe und Energie zu sparen

Was viele dabei nicht auf der Rechnung haben: Die digitale Transformation kann dabei einen entscheidenden Beitrag leisten. Energieeffizienz ist einer der wichtigsten Treiber für die Einführung des Industrial Internet of Things (IIoT).

So ist in Fabriken der Energieverbrauch pneumatischer und thermischer Anlagen im Vergleich zu anderen überproportional hoch. Besonders diese gilt es zu monitoren. Beispielsweise kann der Verbrauch von Kompressoren, Heizkesseln oder Notstromgeneratoren enorm sein. Und das abhängig von Betriebsanforderungen wie Teil- oder Volllastbetrieb und Umgebungsfaktoren wie der Außentemperatur. Allein daraus ergibt sich ein hohes Einsparpotenzial, wenn solche Anlagen stets am Betriebsoptimum gefahren werden. Wichtig ist zudem, den Maschinenpark möglichst vorausschauend zu warten, was nur möglich ist, wenn entsprechende Daten erhoben und analysiert werden.

Indem Maschinen einer Fabrik mit intelligenten Sensoren ausgestattet werden, die wiederum mit der IIoT-Plattform ThingWorx von PTC kommunizieren, lassen sich bestimmte Muster beim Energieverbrauch identifizieren – ermittelt anhand der Daten vom Sensor, über die Maschine, zur Anlage bis zur Linie und dem gesamtem Werk. Oder sogar einem globalen Produktionsnetzwerk

Außerdem sind durch die Energie- und Ressourcenmanagementlösung von PTC exakte Einblicke in den Gesamtenergieverbrauch möglich. Auf diese Weise lassen sich wichtige Erkenntnisse zu übermäßigem Energiekonsum gewinnen, so dass gezielt gegengesteuert werden kann.

Nach Erfahrungen unserer Kunden sind dadurch kurzfristig allein Energieeinsparungen von bis zu 13 Prozent realisierbar. Durch eine konsistente Digitalisierung mit zentraler Plattform zur Datenerfassung, -bereinigung, -orchestrierung und -auswertung lassen sich zudem Abfälle reduzieren, Materialeffizienz erhöhen und der Emissionsausstoß verringern.

Mit dem Digital Performance Management (DPM) auf Basis von ThingWorx werden anhand von außergewöhnlich langen Zeiten für Prozesse, etwa für das Umrüsten oder neue Anfahren einer Anlage, Ursachen für Ertragsverluste, wie etwa Maschinenprobleme oder menschliches Versagen, aufgespürt. Mit diesen Informationen über verlorengegangene Produktionszeit können Planer und Instandhalter derartige Hindernisse abstellen und die Performance erhöhen. Damit werden direkt Energie sowie Ressourcen geschont und zugleich Abfälle vermieden.

Wie sich Energie smart nutzen lässt

Durch den Einsatz von Methoden zur Kombination und Analyse von Energieverbrauchsdaten mit Informationen aus dem Manufacturing Execution System (MES) und anderen wichtigen Anwendungen können zudem Produktionspläne optimiert werden, indem sie exakt mit Zeiten niedrigerer Energiekosten oder höherer Verfügbarkeit von Erneuerbaren abgestimmt werden. Auch teure Spitzenlasten lassen sich auf diese Weise vermeiden. Denn eine einzelne Verbrauchsspitze kann die Energiekosten für deutlich in die Höhe treiben.

Solche Analysen lassen sich auch nutzen, um autonome Betriebsprofile zu entwickeln. So können beispielsweise mit Sensoren ausgestattete Maschinen erkennen, wann sie eingeschaltet werden und in Betrieb bleiben müssen und wann sie durch Abschaltung Energie sparen können.

So lässt sich selbst produzierte Energie am besten nutzen

Ähnliche Ansätze können von Unternehmen angewandt werden, die eigene Anlagen für erneuerbare Energien auf ihrem Firmengelände nutzen, zum Beispiel Photovoltaikmodule oder Windturbinen. Fortschritte in der Batterietechnologie ermöglichen es dabei, intelligent lokal erzeugten Strom zu speichern und zu nutzen. Hierbei ist ebenfalls IIoT-Technologie hilfreich. Denn Solarmodule, Windturbinen und Batteriespeicher sind wie jede andere intelligente Fabrikanlage zu betrachten. Daten, die sie über ihre Aktivitäten, ihren Status und ihren Zustand übermitteln, lassen sich sammeln, verwalten und analysieren. Auch hier transferieren IIoT-Plattformen wie ThingWorx all diese Daten aus verschiedenen Quellen zu einem einzigen, konsolidierten Ort, wo sie mit anderen Informationen kombiniert und von den Nutzern über Dashboards und Alerts eingesehen und nutzbar gemacht werden können.

Auf diese Weise können Betriebe nicht nur die Nutzung der Anlagen optimieren, die sie zur Energieerzeugung vor Ort einsetzen, sondern auch smartere Entscheidungen darüber treffen, wann und wofür sie diese Energie nutzen. 

Fazit

Durch fortgeschrittene IIoT-Plattformen wie ThingWorx gelingt es Unternehmen, eine bezahlbare, effiziente und nachhaltige Energienutzung sicherzustellen – und das auf Dauer. Hinzu kommt, dass die Industrie in den nächsten Jahren Klimaschutzziele erreichen muss. Auch hier werden die durch konsequente digitale Transformation der Produktion erreichten Energie- und Ressourceneinsparungen entscheidend dazu beitragen, nachhaltiger und klimaschonender zu wirtschaften.

ThingWorx Digital Performance Management

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Tags: Industrial Internet of Things ThingWorx Digitale Transformation Nachhaltigkeitsinitiativen

Der Autor

Dr. Tobias Fürtjes

Dr. Tobias Fürtjes verantwortet bei PTC seit April 2022 das Business Development Management für den Elektronik und High-Tech Markt in Europa (EMEAI). Entlang der Wertschöpfungskette dieser Branche – Halbleiter / elektronische Bauteile / Steuerung- und Automatisierungssysteme / komplexe elektronische Systeme und elektrische Konsumgüter – entwickelt er dabei Lösungskonzepte auf Basis der Digitalen Transformation die kundenspezifische Herausforderungen, wie zum Beispiel Entwicklungs- und Produktionseffizienz, Nachhaltigkeit, Lieferkettenengpässe oder auch Businessmodellen im Metaverse, adressieren.

Dr. Tobias Fürtjes studierte Elektrotechnik und Wirtschaftswissenschaften an der RWTH Aachen und promovierte am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen zum Themengebiet Industrie 4.0. Im Anschluss an seine Promotion leitet er 3 Jahre die Forschungsabteilung eines Weltmarktführers im Bereich industrieller Sensorik, bevor er im Jahr 2019 seine erste Stelle im Solutions Consulting Team bei PTC antrat.