EnPlan für ERP-Systeme

Energetische Planungsalgorithmen für ERP-Systeme – EnPlan

Die nachhaltige Senkung des CO2-Ausstoßes ist durch eine Reduzierung des Energieeinsatzes realisierbar. Erreichbar wird dies durch die Vermeidung von Energieverlusten bzw. durch die Nutzbarmachung von bisher ungenutzter Energie (z. B. Abwärme bei Wärmebehandlungs-prozessen) durch Zurückführen, Speichern oder Umwandeln. Dazu tragen die im BMBF-geförderten Verbundforschungsprojekt „Entwicklung energetischer Planungs-algorithmen für ERP-Systeme – EnPlan“ entwickelten Lösungen bei, welche im Rahmen der Intec 2013 von der Fakultät Maschinenbau, Institut InnArbeit – Zentrum für innovative Arbeitsplanung und Arbeitswissenschaft einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt werden.

EnPlan ermöglicht es, die Energiebedarfe der Fertigungsprozesse durch ein auf einem ERP-System basierenden, intelligenten Energiemanagementsystem zu planen, zu erfassen und zu überwachen. Realisiert wird dies durch entwickelte energetische Planungsalgorithmen (ePa) zur Durchlaufterminierung, Kapazitätsabstimmung und Ressourcenbelegungsplanung, welche in ein ERP-System integriert wurden.

Die Fachbesucher des Intec-Standes „Forschung für die Zukunft“ H79 in der Halle 3 erwartet eine Darstellung der erarbeiteten energetischen Planungsalgorithmen und die Demonstration der software-technischen Verwirklichung am Beispiel der ERP-Software Prodat SQL. Besonders sei auf zwei dazugehörige Fachvorträge am 26.02.2013 verwiesen.

Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in der Fördermaßnahme „KMU-innovativ, Themenfeld Energieeffizienz/ Klimaschutz“ gefördert und vom Projektträger im DLR betreut. Projektpartner sind die CIMPCS GmbH, Erfurt sowie die Maschinen-Technik-Vogtland GmbH, Plauen.

Schema eines energetischen Planungsalgorithmus

Im Rahmen der Tagungsgruppe „Effizienzorientierte Prozessentwicklung“ zur 22. Internationalen Wissenschaftlichen Konferenz Mittweida (IWKM) ist auch das Forschungsprojekt EnPlan mit zwei Fachvorträgen vertreten.

Ausführliche Informationen zur IWKM finden Sie unter den nachfolgenden Link: IWKM

In einem ZWF (Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb)-Artikel wurden wesentliche Forschungsergebnisse unter dem Titel „Energetische Planungsalgorithmen für ERP-Systeme (EnPlan)“ publiziert. In diesen Artikel wird die Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen und deren Nutzbarmachung für den Einsatz in ERP-Systemen metallverarbeitender KMU“ näher betrachtet.
Erschienen ist dieser Artikel in der ZWF 09/2012, Seite 603-607. Sie finden ihn unter ZWF-Online: http://www.zwf-online.de/ZW110814

Auszug aus dem Artikel:

Der weltweite industrielle Fortschritt impliziert einen stetig wachsenden Energiebedarf. Die resultierende Rohstoffverknappung trägt zu steigenden Energiekosten bei, besonders für Unternehmen mit energieintensiven Fertigungsverfahren. Es sind Ansätze erforderlich, welche die Energie der Fertigungsprozesse durch ein auf einem ERP-System basierendes, intelligentes Energiemanagementsystem planen, erfassen und überwachen. Diese Thematik wird im laufenden BMBF Forschungsprojekt “Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen für ERP-Systeme (EnPlan)” bearbeitet, speziell fokussiert auf Aspekte der Produktionsplanung und -steuerung für die metallverarbeitende Industrie.

Die globale Erwärmung wird in erster Linie durch den Menschen verursacht. Nach derzeitigem Stand der Wissenschaft ist der enorme CO₂-Ausstoß durch z. B. Kohlekraftwerke oder PKWs einer der Hauptverursacher für die fortschreitende globale Erwärmung. Eine nachhaltige Senkung des CO₂-Ausstoßes ist daher unabdingbar und grundsätzlich durch eine Reduzierung des Energieeinsatzes realisierbar. Die Anschaffung neuer, energieeffizienter Maschinen ist eine Möglichkeit, Energie zu sparen. Die dafür notwendigen Investitionen werden sich aber über Jahrzehnte hinziehen, da aus Wirtschaftlichkeitsgründen Mindestnutzungsdauern der Anlagen berücksichtigt werden. Energieeffizienter zu werden kann aber auch bedeuten, Energieverluste zu vermeiden oder bisher ungenutzte Energie (z. B. Abwärme beim Glühofen) durch Zurückführen, Speichern oder Umwandeln nutzbar zu machen.

Kurz- bis mittelfristig realisierbar erscheint daher der Ansatz, die Energie der Fertigungsprozesse durch ein auf einem Enterprise Resource Planning (ERP) -System basierenden, intelligenten Energiemanagementsystem zu planen, zu erfassen und zu überwachen. Verlustenergien sollten aufgedeckt und mittels energetischer Planungsalgorithmen in Abhängigkeit von Faktoren, wie Arbeitsfolge (z. B. Vermeidung des Standby-Betriebs einer Maschine), Außentemperatur und Schichtplanung reduziert werden. Durch diese ganzheitliche Betrachtung eröffnet sich die Möglichkeit, den Energieverbrauch von Fertigungssystemen systematisch zu verringern. Die Algorithmen-Entwicklung für energieeffiziente Planung ist eingebunden im aktuellen BMBF-Verbundforschungsprojekt „Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen für ERP-Systeme (EnPlan)“. Dieses wird von der Fakultät Maschinebau, Institut InnArbeit – Zentrum für innovative Arbeitsplanung und Arbeitswissenschaft der Hochschule Mittweida, der CIMPCS GmbH, Erfurt sowie der Maschinen-Technik-Vogtland GmbH, Plauen bearbeitet.

Das Verbundforschungsprojekt präsentiert die Ergebnisse der bisherigen Forschungsarbeit vom 27.06. bis 29.06.2012 während der Sächsischen Industrie- und Technologiemesse (SIT) in Chemnitz. Zusätzlich bietet die Hochschule am 28.06.2012, 13.30Uhr, im Rahmen der dortigen Chemnitzer Maschinenbautage (CMT) einen Fachvortrag zum Thema „Entwicklung eines Systematisierungsschemas und Anwendung der Portfolio-Analyse zur energetischen Charakterisierung und Visualisierung von Fertigungsprozessen“ an.

Grundlegende Erkenntnisse des Forschungsprojektes EnPlan wurden in einer schriftlichen Veröffentlichung (Scientific Report) im Rahmen der 21. Internationalen Wissenschaftlichen Konferenz Mittweida (IWKM) herausgegeben.

Die signifikant steigenden Energiekosten belasten kleine und mittelständische Produktionsunternehmen in zunehmendem Maße. Spielten diese Kosten bis vor ein paar Jahren eine untergeordnete Rolle, sehen sich heute vor allem Unternehmen mit energieintensiven Fertigungsverfahren wie Wärme- und Oberflächenbehandlung mit der Tatsache konfrontiert, Energie in großem Umfang einsparen zu müssen und Spitzenlasten zu vermeiden, um dadurch wettbewerbsfähig bleiben zu können. Auch fordert die Gesellschaft generell eine Reduzierung der Ressourcenverbräuche und Umweltbelastungen. Energieeinsparung kann durch Vermeiden, Zurückführen, Speichern und Umwandeln von bisher ungenutzter Verlustenergie erfolgen. Aufgrund physikalischer Gegebenheiten ist jedoch eine direkte Verringerung des Energieeinsatzes ohne Investitionen nur sehr schwer umsetzbar. Im Forschungsprojekt EnPlan wird aus diesem Grund die Anwendung eines intelligenten Energiemanagementsystems auf der Basis eines Enterprise Ressource Planing (ERP)- Systems angestrebt. Dafür sind neuartige Planungsalgorithmen zu entwickeln und in ERP-Systeme zu integrieren. Die Ergebnisse der ersten analysierenden Projektphase werden folgend vorgestellt und bilden notwendige Grundlagen und Anforderungen für die angestrebte Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen.

Den vollständigen Artikel finden Sie im Scientific Reports (Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule Mittweida) mit der ISSN 1437-7624, Nr. 9, 2011.

Im Rahmen der 14. “Tage des Betriebs- und Systemingenieurs – TBI’11” in Chemnitz werden die weiteren Fortschritte im Forschungsprojekt EnPlan durch einen Fachvortrag publiziert.

Weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie unter: TBI ’11

Am 26. und 27. Oktober 2011 findet die 21. Internationale Wissenschaftliche Konferenz Mittweida (IWKM) statt. Leitmotiv der Veranstaltung ist in diesem Jahr die „Vernetzung von Information, Energie und Automation“.
Im Rahmen dieser Veranstaltung wird u.a. das Projekt „Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen für ERP-Systeme (EnPlan)“ in einen Vortrag vorgestellt.

Ausführliche Informationen zur IWKM finden Sie unter den nachfolgenden Link: IWKM

CIMPCS GmbH

Die Kernkompetenz der CIMPCS GmbH liegt in der Entwicklung flexibler und anpassungsfähiger ERP-Anwendungen. Die Unternehmenssoftware PRODAT SQL eignet sich speziell für den Einsatz in mittelständischen Fertigungs- und Dienstleistungsunternehmen, zum Beispiel im Anlagen- und Maschinenbau.

Wesentliche ERP-Kernkomponenten wie Materialwirtschaft, PPS, Rechnungswesen und Stammdatenverwaltung beinhaltet der Funktionsbaukasten des eigenen ERP-Systems ebenso wie modular aufgebaute Lösungen in den Bereichen Qualitätsmanagement, Kontaktmanagement, Dokumentenmanagement oder Betriebsdatenerfassung.

Die intelligente Prozess- und Workfloworientierung ermöglicht es, maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln und Geschäftsprozesse optimal an die Anforderungen der Branche anzupassen. Mit Niederlassungen in Erfurt und Biel (CH) betreut der Anbieter von ERP-Komplettlösungen bereits über 100 Kunden in Deutschland, Österreich, in der Schweiz, Frankreich und Italien.

Maschinen-Technik-Vogtland GmbH

Als Lieferant für Maschinen, Einzelteile und Baugruppen wird die Maschinen-Technik-Vogtland GmbH im Freistaat Sachsen und im gesamten Bundesgebiet von einem breiten Kundenkreis geschätzt. Durch kontinuierliche Investition der realisierten Gewinne in moderne Arbeitsplätze war es möglich, das Fertigungsspektrum stetig zu erweitern und damit immer neue Kunden aus dem Maschinen- und Anlagenbau im gesamten Bundesgebiet zu beliefern.

Die Geschäftsfelder können in zwei Bereiche gegliedert werden. Im ersten Bereich erfolgt die Fertigung von Erzeugnissen aus Dünnblech (bis 8 mm) mit eigener Technik zum Laserschneiden, Abkanten und Biegen sowie Schweißen mit Strahlen und Farbgebung.

Im Rahmen des zweiten Geschäftsbereiches werden Bleche bis 200 mm Dicke zu tragenden Konstruktionen, wie komplexe Schlitten, Maschinenbetten mit bis zu 20 Tonnen Gewicht und Schweißbaugruppen für den Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbau, verarbeitet.

Hochschule Mittweida, Fakultät Maschinenbau, InnArbeit – Zentrum für innovative Arbeitsplanung und Arbeitswissenschaft

Die Hochschule Mittweida mit ihrer über 140jährigen Geschichte ist zentral in Sach­sen ansässig. Die Fakultät Maschinenbau gehört zu den sechs Fakultäten der Hoch­schule. Die vielseitig ausgestatteten Labore sind neben den Professoren und Mitar­beitern eine wichtige Basis für die gute Lehre und Forschung, welche in der Fakultät vorzufinden ist.

Die Forschungsarbeiten der Professur Produktionsinformatik werden im Zentrum für innovative Arbeitsplanung und Arbeitswissenschaft – InnArbeit, einem In-Institut der Hochschule Mittweida, durchgeführt.

Die Kompetenzen gliedern sich in drei Bereiche:

1) Arbeitsplanung

• Prozessgestaltung und Fabrikplanung mittels Virtual Reality
• Entscheidungsmethodik zur Gestaltung des arbeitsteiligen Prozesses der Arbeitsplanung (GAPA)
• Einführung/Erweiterung von CAP- u. PPS-Systemen
• Multimediale Arbeitspläne und Arbeitsanweisungen

2) Rationalisierung von Fertigungsprozessen, Arbeitsorganisation

• Verfahren zur Prozessanalyse und -synthese arbeitsplanender Aufgaben (PASA)
• Erweiterte Wirtschaftlichkeitsanalyse
• Einführung innovativer Materialflussorganisation
• Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

3) Ergonomie, Wissensmanagement

• Wissensmanagement für die Arbeitsplanung und Fertigung
• Ergonomische Gestaltung multimedialer Arbeitsmittel
• Multimediale Handlungsunterstützung für Hör- und Sprachgeschädigte
• Computer Based Training

Am 25.02.2011 erfolgte die Freischaltung der Website EnPlan-ERP zum Verbundfor­schungsprojekt „EnPlan – Entwicklung energetischer Planungsalgorithmen für ERP-Systeme“.

Die Internetpräsentation gibt einen kurzen Überblick über die Ziele des Projektes und stellt die Besonderheiten im Vergleich zum Stand der Technik dar. Die Erstellung entstand in Zusammenarbeit der Projektpartner.

Am 16.12.2010 fand das Kick-Off-Meeting zum gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekt EnPlan der CIMPCS GmbH, der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Mittweida (Zentrum für innovative Arbeitsplanung und Arbeitswissenschaft — InnArbeit) und der Maschinen-Technik-Vogtland GmbH.

Gefördert wird das ökologische IT-Projekt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Förderprogramms KMU innovativ — Ressourcen- und Energieeffizienz. Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (PT-DLR).