Smart-E-Factory – Energetisch Smarte Fabrik für die ressourcenschonende Produktion in Lemgo
Der KI-Leuchtturm für für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen
Der Industriesektor nahm 2021 laut dem Umweltbundesamt einen Anteil von 29% (entspricht 699 TWh) des deutschen Endenergieverbrauchs ein und weist große Potenziale hinsichtlich der Einsparung von elektrischer Energie auf.
Um Lösungen im industriellen Maßstab für diese Herausforderungen zu realisieren, beschäftigt sich ein Konsortium in dem vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) geförderten Projekt Smart-E-Factory unter Leitung des Fraunhofer IOSB-INA am Innovation Campus Lemgo mit Lösungen zu einer energetisch optimierten Fabrik.
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Was passiert im Projekt?
Projektinhalt
Die industrielle Produktion birgt große Potenziale zur Einsparung von elektrischer Energie und somit zur Erreichung der globalen Klimaziele. Prozesse wie das Senken und Heben von Lasten in Hochregalen, die Beförderung von Material und Waren sowie thermische Prozesse in Produktionsanlagen verursachen Lastspitzen und hohe Energieverbräuche in Fabriken. Ebenso sind Einsparpotenziale mit möglichen Materialeinsparungen durch verbesserte Planungs- und Produktionsabläufe verbunden. Doch während an der einen Stelle ein Überangebot an regenerativen Energien erzeugt wird, müssen an anderer Stelle Lastspitzen in der Produktion aufgrund fehlender Optimierungen durch das Übertragungsnetz abgedeckt werden.
Um diese technologischen Herausforderungen zu adressieren und Industrie bei der Umsetzung klimaschonender Technologien zu unterstützen, werden digitale Lösungen benötigt. Hierzu hat sich ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern aus Ostwestfalen-Lippe formiert und entwickelt eine Modellfabrik am Beispiel der Lemgoer SmartFactoryOWL: die Entwicklung einer Smart-E-Factory. Das BMUV fördert das Projekt in den nächsten drei Jahren und die dadurch mögliche Erforschung und Entwicklung digitaler Technologien zur energetischen Optimierung von Fabriken sowie den Transfer dieser in kleine und mittelständische Unternehmen.
Das Fraunhofer IOSB-INA aus Lemgo leitet das Projektkonsortium. Beteiligt sind zudem das Institut für Energietechnik (IFE) der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe (THOWL), das Softwareunternehmen IANUS Simulation GmbH und der Betreiber der in der SmartFactoryOWL ansässigen CUNA Produktion, die Hadi-Plast GmbH. Darüber hinaus unterstützen mehrere assoziierte Partner wie die Stadtwerke Lemgo, Weidmüller, Lenze und die Effizienz-Agentur NRW das Projekt.
Geplant sind die schrittweise Entwicklung und der Einsatz von grundlegenden Technologien aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) für die Optimierung von industriellen Anlagen in Kombination mit regenerativer Energieerzeugung im Rahmen eines ganzheitlichen intelligenten Energiemanagements. Das Projektkonsortium entwickelt transferierbare Lösungsbausteine, um CO2-Emissionen in der Industrie zu verringern. Hierbei fokussiert das Projekt mechanische Bewegungsabläufe in einer industriellen Fertigung und den damit verbundenen Energieverbrauch sowie KI-basierte Optimierungsansätze zur Emissionsreduktion. Die Smart-E-Factory definiert sich als ressourcenschonende Produktion und aggregiert zu diesem Zweck Informationen und Daten aus den Bereichen Energieerzeugung,
-management, -verbrauch und -speicherung zu einem transparenten ganzheitlichen Echtzeit-Lagebild (s. Abb. 1).
Fördergeber und Konsortium
Das Projekt Smart-E-Factory ist einer der vom BMUV geförderten KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen mit dem Ziel, möglichst breitflächig die entwickelten Technologien in die Industrie zu transferieren. Viele technologische Lösungsansätze finden aktuell noch zu langsam Eingang in die Industrie. Das hat verschiedene Gründe: Neben dem mangelnden Reifegrad von F&E-Ergebnissen fehlt vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen die notwendige Entscheidungs- und Handlungsexpertise über mögliche Energieeinsparpotenziale im eigenen Unternehmen sowie technische Möglichkeiten. Darüber hinaus bestehen Unsicherheiten zum Investitionsaufwand mit unklarem ROI. Aus diesem Grund legt das Projektkonsortium einen starken Fokus auf den Transfer durch praktische Lösungsansätze. Dazu werden die Projektpartner in der SmartFactoryOWL Angebote schaffen, um offen für Interessenten zu sein und jederzeit Zugang zu den Technologien über LabTouren, Veranstaltungen und Umsetzungsprojekte zu bieten.
Fraunhofer IOSB-INA Lemgo: Das Fraunhofer IOSB-INA (www.fraunhofer-lemgo.de) in Lemgo wurde im Oktober 2009 als der Standort für industrielle Automation des Fraunhofer Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) gegründet. Der Standort Lemgo mit seinen derzeit ca. 100 Mitarbeiter:Innen legt den Schwerpunkt auf die Systemtechnik für intelligente Automatisierungssysteme in den Feldern Intelligente Sensorik, Industrielle Kommunikation, Cybersicherheit, Big Data, Maschinelle Intelligenz und Mensch-Maschine Interaktion. Auf dieser Basis können wir Menschen effizient dabei unterstützen, fundierte Entscheidungen zu treffen, Prozesse zu optimieren und technische Systeme intelligent zu steuern. Das Fraunhofer IOSB-INA betreibt mit der SmartFactoryOWL und Lemgo Digital zwei herausragende Reallabore für die digitale Transformation von Industrie und Kommunen.
Fraunhofer IOSB-INA, Campusallee 1, 32657 Lemgo Ansprechpartnerin: Nissrin Arbesun Perez, M.A. Tel: 05261 942 90 93 E-Mail: nissrin.perez@iosb-ina.fraunhofer.de www.iosb-ina.fraunhofer.de
Das Institut für Energieforschung (iFE – https://www.ife-owl.de) ist ein interdisziplinäres Forschungsinstitut an der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe. Die beteiligten Forscher vereinen dabei Kompetenzen aus den Bereichen Elektrotechnik, Mechatronik, Thermodynamik, Fluiddynamik, Verfahrenstechnik, Bauphysik und Wirtschaft. Zu den Forschungsbereichen des Instituts zählt u. A. die Erforschung der „Produktion der Zukunft“, d. h. die Optimierung von industriellen Produktionsprozessen hinsichtlich der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sowie Qualität und Flexibilität.
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing Thomas Schulte, Institut für Energieforschung, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Campusallee 12, 32657 Lemgo, Tel: 05261 702 5828, E-Mail: thomas.schulte@th-owl.de.
Hadi-Plast GmbH & Co. KG Kunststoff-Verarbeitung: Hadi-Plast ist auf die zertifizierte Fertigung technischer Präzisions-Spritzgussbauteile aus thermoplastischen Kunststoffen spezialisiert. Hadi-Plast GmbH & Co. KG Kunststoff-Verarbeitung, Zieglerstrasse 9, 33161 Hövelhof, Ansprechpartner: Dr. Karsten Anger, Tel.: 05257 97790, E-Mail: info@hadi-plast.de, www.hadi-plast.de
IANUS Simulation: IANUS steht seit mehr als 12 Jahren für Erfahrung und Kompetenz auf dem Gebiet der 3D CFD-Strömungssimulation in der Kunststoffwelt. Neben Simulationen für die Kunststoffbranche zählen auch die Optimierung von Maschinen für die Pharma- und Lebensmittelindustrie, als auch die Auslegung von chemischen Reaktoren, Öfen oder Wärmetauschern und die Simulation von Luft- und Windströmungen zu den Kernkompetenzen. Die beiden Geschäftsbereiche bestehen aus der reinen Dienstleistung und individuellen Softwarelösungen, die durch ein interdisziplinäres Team aus erfahrenen Ingenieuren, Mathematikern, Physikern und Informatikern entwickelt werden.
IANUS Simulation GmbH, Meisenstraße 96, D-33607 Bielefeld, Germany
Konsortium und assoziierte Partner
Fraunhofer IOSB-INA
Konsortialführer und KI Technologien
Institut für Energieforschung der TH OWL
Regenerative Energieanbindung und Gleichstromtechnologien
IANUS Simulation GmbH
Simulation und Transparenz von Energiedaten
Hadi-Plast GmbH
Betreiber und Prozessoptimierer der CUNA Produktion
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz
Förderer des Projekts Smart-E-Factory
Weidmüller GmbH & Co.KG
Energiemanagementsystem
Effizienz-Agentur NRW
Transfer und Energieberatung
LENZE SE
DC Technologie
Stadtwerke Lemgo GmbH
Energieerzeugung und Stromdesign
Z-U-G
Projektträger der KI Leuchttürme
Nachhaltigkeit und Industrie 4.0 können nicht in Einklang gebracht werden?
Doch, in unserer CUNA-Produktion!
Kontakt
Nissrin Perez
office@smartfactory-owl.de
„In unserem Transferzentrum SmartFactoryOWL können Sie einen guten Einblick in unsere aktuelle Forschung und Entwicklung erhalten und insbesondere aus dem Projekt Smart-E-Factory schnell und niederschwellig transferfähige Lösungen für Ihre Fabrik übernehmen. Mit Hilfe vieler Transferangebote können das Fraunhofer IOSB-INA und die Effizienzagentur NRW Sie bei der Umsetzung eigener Technologien zu einer Smart-E-Factory unterstützen, so dass Sie fit für das nachhaltige und digitale Zeitalter gemacht werden. Melden Sie sich gern für LabTouren durch die Smart-E-Factory bei uns an und erfahren Sie, wie die Zukunft von Fabriken aus energetischer Sicht gestaltet werden kann.“
