SmartFactoryOWL
Das Fabrikgebäude
Produktion und Transfer in der energetisch optimierten Fabrik
Die SmartFactoryOWL ist eine seit 2016 bestehende herstellerneutrale Forschungs- und Demonstrationsplattform für die Automation und die digitale Transformation produzierender Unternehmen. Unternehmen können hier gemeinsam mit Forschungseinrichtungen neue Technologien erproben und demonstrieren.
Auf 2000 qm Fläche finden sich Produktionsanlagen, Seminar- und Büroräume. Die Versorgung und Ausstattung der SmartFactoryOWL ähnelt einem einfachen Produktionsgebäude.
Technische Ausstattung
Die SmartFactoryOWL hat auf 800qm Produktionsfläche eine Versorgung mit Druckluft, Strom und IT über einen doppelten Boden. Ungefähr 30 Anlagen und Demonstratoren werden in der Fabrik betrieben. Dazu kommt eine mechanische Werkstatt, die für Studierende handwerkliche Arbeiten verrichten. In der SmartFactoryOWL wird zudem mit der CUNA Produktion eine reale Fertigung betrieben
CUNA Produktion
Seit 2021 wird in der SmartFactoryOWL die CUNA Produktion betrieben. Hier werden in einem Spritzgießverfahren Becher aus einem biobasierten Kunststoff, der auf Öl verzichtet, hergestellt. Das Besondere: nicht nur das für die Produktion verwendete Material aus nachwachsenden Rohstoffen ist nachhaltig, sondern auch der eigens von CUNA organisierte Recyclingkreislauf.
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Weitergehende Forschungsbereiche
Die Druckluftversorgung in der SmartFactoryOWL wird durch einen BOGE Kompressor gewährleistet. Die Smart-E-Factory beschäftigt sich mit der Optimierung des Druckluftverbrauchs, der in der Produktion eine wichtige Ressource ist.
In Anlehnung an die ETA Fabrik in Darmstadt können bei der Druckluftversorgung folgende Maßnahmen zur Optimierung vorgenommen werden:
- Wartung – Eliminierung von Leckagen
- Abbau von Überspezifikation – Druckabsenkung
- Abbau von Überproduktion – Druckabsenkung
- Verbesserte Regelung – optimierte Steuerung
- Technische Optimierung – z.B. Austausch Druckluftschrauber durch Elektroschrauber
- Verhaltensoptimierung – zeitliche begrenzte Freischaltung von Druckluft an Maschinen
- Wärmerückgewinnung – verringerter Strombedarf durch Wasserkühlung
Eine Übersicht über Verbraucher in einem Fabrikgebäude ist entscheidend, um Potenziale im Energieverbrauch zu ermitteln. Sofern kein Einblick aus dem Versorgungsstrang in einzelne Unterverteilungen möglich ist, können über Gebäudeautomationskomponenten Verbraucher mit Messungen ausgestattet werden und diese sogar idealerweise ansteuern zu können. Im Rahmen der Smart-E-Factory wurde die SmartFactoryOWL mit Automatisierung ausgestattet, die es ermöglicht Verbraucherstellen zu monitoren. Dazu gehören im Fall der Smart-E-Factory sämtliche Heizungen, die Beleuchtung und Türen. Über Komponenten wie Türkontakte, Heizkörperthermostate, Steckdosen, Schalter, die mit Funksystemen versehen sind können Verbraucher über IP oder LAN Informationen zu ihrem Status übertragen – z.B. Licht an oder aus. Eine intelligente und zentrale Steuerung kann von anderer Seite wiederum Informationen an die Verbraucher schicken, um optimierter Vorgänge durchzuführen. So kann z.B. Licht nur zu bestimmten Zeiten eingeschaltet werden oder sogar nur dann, wenn ein verknüpfter Bewegungssensor aktiviert wurde. Heizkörperthermostate können die Temperatur regulieren je nachdem, ob die zentrale Steuerung Informationen über die Belegung der Räume oder die Außentemperatur hat. Langfristig werden Optimierung insbesondere in dem Verbrauch von Wärmeenergie und elektrische Energie angestrebt.
Sankey Diagramme haben sich als Mengenflussdiagramme bewährt zur Darstellung der Verteilung des Energieverbrauchs in einer Fabrik. Die Erfassung der Daten für die Smart-E-Factory für das Diagramm gestaltete sich als herausfordernd, da nicht alle Daten verfügbar waren. Häufig wird eine Schätzung empfohlen. Der Ansatz der Smart-E-Factory war, sich über Messpunkte und Sensorik einem realen Wert möglichst anzunähern. Darüber hinaus ist es wichtig, einheitliche Messwerte zu definieren, um die Vergleichbarkeit zu ermöglichen. Für die Smart-E-Factory wurde nur der elektrische Energieverbrauch in kW gemessen und dargestellt.
Die Darstellung ist zudem statisch, da einmalig Daten in das Diagramm eingefügt werden, diese jedoch nicht automatisiert aktualisiert werden bei Veränderungen.
Trotz der sicher großen Herausforderungen, die vollständigen Daten für die ganzheitliche Darstellung eines Sankey Diagramms zu erlangen, ist die Darstellung äußerst hilfreich, um direkt auf einen Blick zu erkennen, wo Potenziale zu Einsparungen in der Fabrik liegen und der größte Teil der Energie hinfließt.
Forschungslinienkoordinatorin
Nissrin Arbesun Perez
Nissrin Perez ist als Innovationsmanagerin am Fraunhofer IOSB-INA tätig und arbeitet in der SmartFactoryOWL in Lemgo. Sie ist seit 2010 am Innovation Campus Lemgo tätig, nachdem sie einige Jahre in München in der Industrie tätig war. Die studierte Ingenieurin und Managerin leitet das Projekt Smart-E-Factory und ist in der SmartFactoryOWL für den Technologietransfer in den Mittelstand verantwortlich. Seit Eröffnung der SmartFactoryOWL konzipiert und organisiert sie Transferformate und gestaltet Technologieinnovationen in dem Industrie 4.0 Reallabor.
Forschungslinienkoordinator
Sascha Heymann
Sascha Heymann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IOSB-INA seit 2009 und in der SmartFactoryOWL verantwortlich für die Technologieintegration und Demonstrationen im Produktionsumfeld. Als studierter technischer Informatiker ist er in der Smart-E-Factory mit der Entwicklung und Programmierung der IT für die Energiedaten sowie für die Entwicklung des Energiemanagements betraut. Darüber hinaus ist er sehr aktiv im Transfer von Industrie 4.0 Technologien in den industriellen Mittelstand.
