Effizientes Energiemanagement in einer modernen Verarbeitungsanlage für Aluminium

Den energetischen Wirkungsgrad

Herausforderung

  • Als das aluminiumverarbeitende Unternehmen den Bau einer neuen Gießerei geplant hatte, wurde die Umsetzung einer effizienten, modernen und nachhaltigen Energiemanagementlösung gleich zu Beginn vorgeschlagen, um das derzeitige manuelle und inflexible Verfahren zu ersetzen. Ein Schwerpunkt lag dabei a

Lösungen

Ergebnisse

  • Umsetzen einer skalierbaren Lösung mit Beginn in einem Fertigungsbereich und dem Hinzufügen von Ressourcen zu der realisierten Infrastruktur
  • Erkennen und Beseitigen von Spitzenlasten und den damit verbundenen Kosten
  • Bestimmen der Ressourcen mit dem höchsten Energieverbrauch
  • Abbilden der Energiekosten für jede Produktressource
  • Erstellen eines kontinuierlichen und stabilen Verfahrens zur Erfassung und Analyse von Daten, die sich auf den Energieverbrauch beziehen

Echtzeiterfassung von Daten zum Energieverbrauch

Hintergrund

Bharat Forge Aluminiumtechnik (Bharat Forge) mit Sitz in Sachsen beliefert die Automobilindustrie mit innovativen Aluminiumschmiedelösungen und ist bestrebt, die Produkte und Leistungen kontinuierlich und zur vollsten Zufriedenheit der Kunden zu verbessern. Das Unternehmen wurde 1996 als cdp Aluminiumtechnik GmbH & Co. KG gegründet und acht Jahre später durch Bharat Forge Ltd. übernommen. Bharat Forge Ltd. ist Teil der Kalyani Group - einem 2,5-Milliarden-Konzern mit weltweit mehr als 10.000 Mitarbeitern.

2016 wurde Bharat Forge der „Daimler Supplier Award 2016 – Global Procurement Trucks and Buses“ für die internationale Lieferung von Kurbelwellen und Vorderachstägern höchster Qualität verliehen.

Herausforderung:

Bharat Forge hatte die Absicht, an dem Produktionsstandort in Brand-Erbisdorf 2013 eine neue Gießerei zu errichten. Da für Verbraucher hoher Energiemengen wie Bharat Forge der Einsatz eines Energiemanagementsystems erforderlich ist und dieses zertifiziert werden muss, entschied man sich während der Planungsphase gleich zu Beginn für die Suche nach einer effizienten, modernen und nachhaltigen Energiemanagementlösung, die das derzeitige Verfahren des manuellen Erfassens von Zählerdaten in der gesamten Einrichtung ablösen sollte. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Umsetzung einer Lösung, die Echtzeitinformationen über die Ressourcen mit dem höchsten Energieverbrauch liefert, damit Lastspitzen wegfallen, Energiekosten verringert und die Energiekosten pro Produkt ermittelt werden können. Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Anpassung an die unterschiedlichen rechtlichen Anforderungen im Hinblick auf die Dokumentation des Energieverbrauchs und die Verfügbarkeit von geeigneten und aussagekräftigen Berichten, um schnelle und wirksame Entscheidungen zu treffen.

Außerdem sollte die notwendige Energieberichtsfunktion so weit wie möglich automatisiert erfolgen, um den Fokus von der manuellen Dateneingabe auf die Möglichkeit zu lenken, den unnötigen Energieverbrauch zu bestimmen, diesen zu beseitigen sowie die Fehlerbehebung zu verbessern. Mit Blick auf die zukünftige Verwendung war es für Bharat Forge auch wichtig, ein System zu nutzen, das leicht vom eigenen Personal und nicht von einer externen Agentur verwaltet werden kann.

Während ein Energiemanagementsystem bereits so gut wie umgesetzt war, haben die Entscheidungsträger bei Bharat Forge aufgrund steigender Anforderungen und Veränderungen ihre anfänglichen Entscheidungen erneut überdacht und die Suche nach einem System ausgeweitet, das hinsichtlich der Analyse- und Berichtsfunktion weit mehr konnte als reines Energiemanagement. Dazu musste das neue System in der Lage sein, unterschiedliche Arten von Zählern (Gas, Wasser, Elektrizität) sowie verschiedene Bussysteme und Protokolle zu verarbeiten.

Schließlich fiel die Entscheidung auf eine Lösung von Rockwell Automation, bei der die Hardware und Software aus Automatisierungskomponenten besteht.

Lösung

Bharat Forge war von den Vorteilen eines Systems mit den Bestandteilen FactoryTalk Historian sowie FactoryTalk VantagePoint plus CompactLogix und Point I/O von Rockwell Automation überzeugt:

  • Hohe Flexibilität
  • Bedienerfreundliche Berichtsfunktion
  • Web-basierter Zugriff auf die Echtzeitdatenanalyse
  • Anschlussmöglichkeit an unterschiedliche Systeme
  • Verwendung der bestehenden Infrastruktur

Im Anschluss wurde mit der Umsetzung des neuen Energiemanagementsystems mit Analyse- und Berichtsfunktion in der 2013 neu erstellten Gießerei begonnen. Durch dieses schrittweise Vorgehen war es möglich, mit dem neuen System vertraut zu werden, notwendige Anpassungen vorzunehmen und das Personal beim Umgang mit dem System zu schulen.

Nach der erfolgreichen Installation der Hardware hat das Service-Team von Rockwell Automation dafür gesorgt, dass die Datenkommunikation zwischen den Zählern und den Steuerungen planmäßig funktioniert.

Als nächstes wurde die Software zur Analyse, Archivierung und Visualisierung der Produktionsdaten installiert. Am Ende werden die Daten der verschiedenen Zähler über die unterschiedlichen Protokolle (Modbus, Mbus) an die CompactLogix-Steuerungen übergeben. Die erfassten Daten werden dann weiter an die Software FactoryTalk Historian übertragen und mittels FactoryTalk VantagePoint visualisiert. Während der Planungsphase erhielt Rockwell Automation von Bharat Forge klare Vorgaben, welche Art von Berichten notwendig sind. Bei der Installation der Software-Tools waren diese Anforderungen dann in individuellen und gebrauchsfertigen Berichtsschablonen umgesetzt worden.

Als die Integration der Daten in FactoryTalk Historian schließlich begann, wurde dem Personal bei Bharat Forge erklärt, wie das jetzt verfügbare leistungsstarke Analyse- und Berichtswerkzeug am besten verwendet und die Automatisierungsinvestition des Unternehmens optimal genutzt wird.

Ergebnisse

Durch die Implementierung eines Energiemanagementsystems von Rockwell Automation mit wesentlich mehr Analyse- und Berichtsfunktionen konnte Bharat Forge alle genannten Voraussetzungen erfüllen. Bharat Forge war nicht nur in der Lage, die Ressource mit dem höchsten Energieverbrauch zu bestimmen, was offensichtlich die drei Schmelzöfen waren. Es wurde zudem deutlich, wie extrem hoch der potentielle Spitzenenergieverbrauch der drei Öfen bei gleichzeitigem Betrieb bei Maximaltemperatur war.

Durch die Kommunikation zwischen den Schmelzöfen ist es jetzt möglich, den gleichzeitigen Betrieb von mehr als zwei Öfen unter Bedingungen mit hohem Energieverbrauch zu vermeiden. Damit konnte das Auftreten von Spitzenlastzeiten um 15 % verringert werden. Durch die Möglichkeit, Spitzenlastzeiten vorherzusehen oder zu vermeiden, konnte Bharat Forge bestehende Verträge mit Energielieferanten basierend auf den tatsächlichen Verbrauchsdaten neu verhandeln und somit Kosten weiter senken.

Dank der Verfügbarkeit von Echtzeitinformationen und der Verwendung individualisierter Berichte hat Bharat Forge jetzt einen tieferen Einblick in den kontinuierlichen Fertigungsprozess, kann die Verbesserungsmöglichkeiten identifizieren, ein genaueres Planungsverfahren einsetzen und unnötigen Energieverbrauch verringern, wodurch Kosten gesenkt werden. Innerhalb des Produktionsstandortes hat Bharat Forge in der Gießerei eine Verringerung des allgemeinen Energieverbrauchs von 5 % erreicht.

Bharat Forge kann jetzt den Energieverbrauch der einzelnen Ressourcen bestimmen und damit jeder Ressource sowie den Produkten realistische Kosten für Energie zuordnen, wodurch eine Verbesserung der Preispolitik möglich ist. Darüber hinaus können jederzeit verfügbare Echtzeitdaten der Maschinen für die Verwaltung historischer Daten sowie eine GAE-Analyse genutzt werden.

Verglichen mit anderen Systemen war einer der wesentlichen Vorteile dieser Lösung die Möglichkeit der Selbstverwaltung nach der Implementierung. Außerdem konnten Berichte geändert oder basierend auf den Anforderungen der Zielgruppe im Unternehmen eigene Berichte erstellt werden sowie Berichte, die die ständig zunehmenden Vorgaben der rechtlichen Institutionen und Umweltorganisationen erfüllen.

Zu guter Letzt wurde auch für den Gasverbrauch ein kontinuierliches und stabiles Verfahren erstellt.

Durch die Integration und Verbindung zwischen Energieverbrauch in der Fertigung und Analyse der historischen Daten hat Bharat Forge einen wichtigen Schritt in Richtung The Connected Enterprise und damit in Richtung intelligente und nachhaltige Fertigung gemacht.

Ausblick

Nachdem die ersten Ergebnisse sichtbar sind, plant Bharat Forge die Installation weiterer elektrischer Zähler in der ganzen Produktionseinrichtung, um den Energieverbrauch so noch genauer bestimmen zu können. Gleichzeitig werden veraltete Gas- und Wasserzähler durch Zähler mit M-Bus-Anschlussmöglichkeit ersetzt und in die Infrastruktur des Systems integriert. Darüber hinaus sollen zusätzliche Datenzähler und CompactLogix-Steuerungen implementiert werden.

Für die intensiv genutzten Berichte erfolgt eine kontinuierliche Aktualisierung.

In der weiteren Entwicklung plant Bharat Forge die Installation mobiler Alarmvorrichtungen, damit die Produktionsleitung bei unerwarteter bevorstehender Spitzenlast automatisch benachrichtigt wird und zeitnah handeln kann.

Bis 2020 möchte Bharat Forge einen vollständigen Einblick in den Energieverbrauch haben, der notwendig ist, um eine Montagekomponente oder eine Gießform herzustellen.

Bharat Forge ist seit 2011 Kunde von Rockwell Automation.

Allen-Bradley, ControlLogix, FactoryTalk View, LISTEN. THINK. SOLVE., PanelView Plus, POINT I/O, Rockwell Automation und Studio 5000 sind Marken der Rockwell Automation, Inc.

EtherNet/IP ist eine Marke der ODVA, Inc.

Marken, die nicht Rockwell Automation gehören, sind Eigentum der jeweiligen Unternehmen.

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