Digitales Energiemanagement: Sparen mit Big Data

Mit der gemeinsam mit Siemens entwickelten cloudbasierten Applikation für effizientes Energiemanagement reduzierte der spanische Automobilzulieferer Gestamp in kürzester Zeit nicht nur seinen Energieverbrauch um 15 Prozent, sondern produziert seitdem auch noch effizienter und umweltfreundlicher.

Um auf den globalisierten Märkten wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen heute nicht nur fortschrittlich und innovativ sein, sondern auch Betriebs- und Produktionskosten reduzieren. In vielen Industriesparten bedeutet das vor allem eines: Energie sparen.

 

Aus diesem Grund richtete der spanische Automobilzulieferer Gestamp Automoción S.L. vor vier Jahren sogar eine eigene Abteilung für Energieeffizienz ein. Denn in den vergangenen Jahren nahm der Energiebedarf – wie bei allen Stanz-Unternehmen – auch bei Gestamp durch moderne Heißpress-Technologien zu. 

Elektrizitäts- und Gasverbrauch in Echtzeit

So wollte man Wege und Möglichkeiten finden, die erhöhten Energiekosten zu reduzieren. Und für Gestamp laute der Schlüsselansatz „Big Data“, verrät Santiago Esarte. „Zu wissen, wie viel Energie wir wo und in welcher Form verbrauchen, ist der Schlüssel zur Reduzierung unser Energiekosten“, versichert der Leiter von Gestamps Energieeffizienz-Abteilung in Madrid.

 

Doch nur wenige Softwarelösungen überzeugten das spanische Unternehmen, das weltweit in über 100 Produktionsstätten Karosseriebauteile, Fahrgestelle und vorgestanzte Wagenteile aus Metall und Blech für alle großen Autofabrikanten fertigt. „Wir suchten ein System, mit dem wir immer und überall auf die Daten jeder unserer Fabriken zugreifen konnten – global“, erklärt Esarte. 

 

Einige Unternehmen boten Softwarelösungen an, die alle 15 Minuten den Energiekonsum der Produktionsanlagen registriert hätten. Das reichte dem Unternehmen allerdings nicht. Für die Optimierung des Energieverbrauchs in ihren Werken suchte Gestamp ein Datenanalysesystem, welches den Elektrizitäts- und Gasverbrauch in Echtzeit darstellen konnte und entschied sich schließlich für die cloudbasierte Applikation für effizientes Energiemanagement, die zusammen mit Siemens entwickelt wurde.

Zu wissen, wie viel Energie wir wo und in welcher Form verbrauchen, ist der Schlüssel zur Reduzierung unser Energiekosten.
Santiago Esarte, Leiter der Energieeffizienz-Abteilung, Gestamp

Vernetzung der Produktionsanlagen

Nicht viertelstündlich, sondern alle ein bis zwei Sekunden sammelt die Applikation die Daten von Pressen, Druckluftkompressoren und Produktionsanlagen, die Gestamp auf der der ganzen Welt unterhält, erklärt Manuel Romero Velazquez, Leiter des Siemens MindSpere Application Centers in Spanien. Dabei sammeln die Datenerfassungsgeräte in den unterschiedlichen Gestamp-Anlagen rund 800 Millionen Datenpunkte – täglich! Gespeichert werden sie cloudbasiert im Siemens Smart Grids Control Center im südspanischen Sevilla.

 

„Das war die Lösung, die wir suchten“, versichert Santiago Esarte. 2014 wurden in Barcelona und im Gestamp-Werk im baskischen Abadiño bei Bilbao die ersten Produktionsanlagen mit der Applikation vernetzt. Ein Jahr später begann bereits die Umsetzung in weiteren Fabriken in Spanien, danach in Europa und schließlich auch in anderen Kontinenten.

 

Heute sind insgesamt 15 Werke an die Plattform angeschlossen. Zwei sich im Bau befindliche Anlagen werden noch in diesem Jahr hinzukommen sowie sechs weitere Anlagen, die in China geplant sind. „Wir wollen die Applikation als Standard in alle wichtigen, neuen Produktionsstätten implementieren“, so der Gestamp-Manager für Energieeffizienz.

Massive Einsparungen im Energieverbrauch 

Dafür gibt es einen guten Grund: Dank der cloudbasierten Software-Plattform konnte der spanische Automobilzulieferer Verbesserungsbereiche identifizieren und Energieeffizienzmaßnahmen umsetzen, die alleine im Jahr 2016 zu einer Einsparung von insgesamt 50 Gigawattstunden Energie führten. Im vergangenen Jahr kamen mit neu vernetzten Fertigungsanlagen 55 weitere Gigawattstunden hinzu.

 

Wie viel Millionen Euro Einsparungen diese enorme Reduzierung der Energiekosten mit sich bringt, sei schwer abzuschätzen und je nach Land und seinen Energiepreisen unterschiedlich, meint Santiago Esarte. Doch fest stehe: Die Investitionen in die Applikation würden sich bereits nach drei Jahren komplett amortisieren.

 

Durch den geringeren Energieverbrauch konnte das Unternehmen sogar seine CO₂-Emissionen um ganze 15 Prozent reduzieren und die selbst gesteckten Umweltschutz-Ziele problemlos erreichen. So registrierte Gestamp 2016 immerhin 14.000 Tonnen weniger die CO₂-Emissionen als im Vorjahr. 2017 waren es sogar 16.000.

Keine Lizenzen, keine Software, keine CAPEX, keine zusätzlichen Leute in meiner Fabrik, nur eine Webadresse und ein Passwort, um unsere Leistungsfähigkeit zu zeigen.
René González, Direktor für Advanced Manufacturing und Equipment Standardization, Gestamp

MindSphere für offene IoT-Betriebssysteme

In energieintensiveren Industriezweigen dürften die Einsparungen durch reduzierte Energiekosten noch höher sein. Deshalb nahm Siemens das für Gestamp modifizierte und adaptierte Energieeffizienz-System auch als Grundlage für die Entwicklung einer Energiemanagement-Applikation, die auf dem offenen, cloudbasierten IoT-Betriebssystem MindSphere läuft. Diese Applikation kann mit wenig Aufwand an die branchenspezifischen Bedürfnisse unterschiedlicher Kunden angepasst werden – und ist damit auch für Unternehmen anderer Industriebranchen sehr interessant.

 

Die Vorteile dieser Industrie 4.0 Lösung liegen auf der Hand, meint Iñaki Grau, technischer Leiter der Energieeffizienz-Abteilung: „Die Applikation erlaubt es uns, den Energieverbrauch in Echtzeit zu analysieren. Durch ein entsprechendes Datenanalyseverfahren sind wir dadurch in der Lage, Fehlfunktionen, Anomalien und Schwächen in den Anlagen und Produktionsabläufen zu orten und den Energieverbrauch optimal einzustellen. Wir sehen jetzt genau, wo wir an welchen Stellen in der Produktionskette effizienter arbeiten können“.

Schnelle Erkennung von Fehlfunktionen

Der Gestamp-Experte nennt zwei Beispiele: Durch die Echtzeitdatenanalyse stellte seine Abteilung im vergangenen Jahr fest, dass in einem Werk in Spanien ein Kompressor nur mit 80-prozentiger Kraft lief. Die Fehlfunktion, die man vielleicht erst Monate später bei der Routine-Wartung entdeckt hätte, wurde sofort behoben. Geschätzte Einsparungen im Energieverbrauch: €80.000 im Jahr.

 

In einem anderen Werk in Spanien stellte man durch die Softwarelösung fest, dass zwei hydraulische Pressen im Stand-by Modus bis zu 100 Kilowatt mehr Energie verbrauchten als einige andere. Man benachrichtige den Hersteller. Resultat: Zwei defekte Pumpen wurden ausgewechselt. Kosteneinsparung pro Jahr: €40.000.

Prognosesicherheit für den Energieverbrauch

Die Applikation gebe dem Unternehmen Prognosesicherheit für den zukünftigen Energieverbrauch. Ein weiterer Anreiz: „Es fallen für die Applikation keine hohen Investitionskosten an“, meint Santiago Esarte. Sein Unternehmen kommt lediglich für die Betriebskosten in Form monatlicher Servicegebühren auf. René González, Direktor für Advanced Manufacturing und Equipment Standardization bei Gestamp, beschreibt die Vorteile der neuen Plattform so: „Keine Lizenzen, keine Software, keine CAPEX, keine zusätzlichen Leute in meiner Fabrik, nur eine Webadresse und ein Passwort, um unsere Leistungsfähigkeit zu zeigen.“

 

Durch die globalen Vergleichsmöglichkeiten beim Energieverbrauch können sogar die unterschiedlichen Anlagen technisch verglichen werden. Ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für die Anschaffung neuer Anlagen, bestätigt Iñaki Grau.

Mit Industrie 4.0 in die Zukunft

Gestamps cloudbasierter Big-Data-Ansatz ist Teil einer größer angelegten Initiative zur Schaffung effizienterer Produktionsanlagen – sprich intelligenter Fabriken – durch Industrie 4.0-Technologien. Zu diesen Technologien gehören maschinelles Lernen, Datenwolken, das Internet der Dinge (IdD) und Big-Data-Analysen, die der Industrie helfen, ihr Know-how zu erweitern, Kosten und Ausfallzeiten zu reduzieren, Produktionsprozesse zu optimieren und vorbeugende Wartung zu ermöglichen. Gestamp kann zum Beispiel anhand abweichender oder auffälliger Energieverbrauchsdaten Probleme in den Produktionsanlagen wie Maschinenverschleiß oder Einstellungsfehler lokalisieren, die normalerweise nur schwer auszumachen sind.

 

Momentan laufen bei Gestamp Projekte zur Big Data-Echtzeitüberwachung, um das Heißprägen und Lichtbogenschweißen zu verbessern oder die Logistik zu optimieren. Und jedes dieser Projekte bringt das Unternehmen der Vision von vernetzten Anlagen, digitalisierten Prozessen und Echtzeit-Zugang von überall zu jedem ihrer Werke auf der ganzen Welt ein Stück näher.

Verantwortung übernehmen

Verbesserte Prozesse und Kostenreduzierung sind nur ein Aspekt der Unternehmensstrategie. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) „ist die Industrie für rund 38% des weltweiten Endenergieverbrauchs und für 24% der gesamten CO2-Emissionen verantwortlich. Mit dem erwarteten kontinuierlichen Anstieg der Industrieproduktion in den kommenden Jahrzehnten, insbesondere in Schwellenländern, wird die Digitalisierung zur Verbesserung der Energieeffizienz und der Materialnutzung immer wichtiger.“

Es ist also auch eine Frage der Verantwortung von Industrieunternehmen, ihre Umweltauswirkungen zu minimieren und den Kampf gegen die globale Erwärmung zu unterstützen. Und Gestamp ist sich dieser Verantwortung bewusst. Der spanische Automobilzulieferer hat sich freiwillig dazu entschlossen, die Ziele und Anforderungen der Europäischen Kommission und der Vereinten Nationen (UN) für nachhaltige Entwicklung zu erfüllen. Dazu gehören die Reduzierung von Treibhausgasen, der Wasserverbrauch und die Abfallproduktion unter Verwendung der besten verfügbaren Arbeitsmethoden und -technologien.

21.03.2018

Manuel Meyer ist Primafila-Korrespondent in Spanien und Portugal

Bildquelle: Siemens AG

 

1997 gegründet

41.000 Angestellte in 21 Ländern

13 Forschungs- und Entwicklungszentren

Mehr als 100 industrielle Anlagen

Produziert Komponenten für mehr als 800 Automodelle von 50 verschiedenen Automarken

€8,2 Milliarden Jahresumsatz in 2017

 

Gestamp

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