ENIPRO

Ausgangssituation

Industrieunternehmen stehen zunehmend vor der Herausforderung, steigende Energiekosten zu bewältigen und gleichzeitig ambitionierte Emissionsziele zu erreichen. Zentrale Hebel hierfür sind die Steigerung der Energieeffizienz sowie die Erhöhung der Energieflexibilität in der Produktion. In bisherigen Forschungsprojekten wie KI4ETA (KI4ETA – Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen – TU Darmstadt) und PHI-Factory (PHI-Factory – Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen – TU Darmstadt) wurden Produktionsplanung und Versorgungstechnik bereits untersucht, jedoch überwiegend getrennt voneinander betrachtet. Dabei konnten in beiden Bereichen erhebliche Einsparpotenziale identifiziert werden, von bis zu 15 % in der Produktion und bis zu 50 % in der Versorgungstechnik.

Trotz dieser Erfolge zeigt sich, dass die isolierte Optimierung einzelner Teilsysteme den steigenden Anforderungen industrieller Energiesysteme nur begrenzt gerecht wird. Insbesondere die Wechselwirkungen zwischen Produktion und technischer Versorgung sind bislang nicht umfassend erforscht, obwohl hier zusätzliche Einsparungspotenziale zu erwarten sind. Gleichzeitig verdeutlichen hohe Energieverbräuche in Industrie und Rechenzentren die Relevanz systemübergreifender Ansätze.

An dieser Herausforderung setzt das Forschungsprojekt ENIPRO an und greift die bestehende Forschungslücke einer integrierten Betrachtung von Produktions- und Energiesystemen auf.

Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojekts ENIPRO ist die Entwicklung, Implementierung und Validierung einer integrierten Optimierungslösung für industrielle Produktions- und Energiesysteme. Hierfür wird eine softwaregestützte Methodik entwickelt, die Produktionsplanung, Versorgungstechnik und energetische Prognosen ganzheitlich miteinander verknüpft und im realen Betrieb anwendbar macht.

Im Fokus steht die praktische Umsetzung in industriellen Anwendungen sowie die Erprobung am Großdemonstrator ETA-Fabrik. Die entwickelten Ansätze sollen eine vorausschauende und flexible Betriebsführung ermöglichen, die sowohl Energieeffizienz als auch Energieflexibilität gezielt steigert. Darüber hinaus werden Lösungen zur verbesserten Prognose von Energiebedarfen und zur Unterstützung energieorientierter Produktionsentscheidungen entwickelt.

Die Ergebnisse werden anschließend auf verschiedene Branchen übertragen und in die industrielle Praxis sowie die wissenschaftliche Gemeinschaft überführt.

Vorgehensweise

Das Projekt ENIPRO gliedert sich in sieben aufeinander aufbauende Teilprojekte und verfolgt einen ganzheitlichen, datengetriebenen Ansatz zur integrierten Optimierung von Produktions- und Energiesystemen. Zu Beginn werden Hemmnisse und Erfolgsfaktoren identifiziert sowie technische und organisatorische Anforderungen der Anwendungspartner erfasst und Systemgrenzen definiert. Anschließend erfolgt die Anbindung realer Anlagen über IoT-Gateways an eine zentrale Plattform, auf der Daten verarbeitet und Anwendungen betrieben werden.

Darauf aufbauend werden Zeitreihendaten analysiert und mittels statistischer Verfahren sowie Machine Learning ausgewertet, um fundierte Prognosen zu ermöglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Modellierung cyber-physischer Produktionssysteme ein, die als Grundlage für simulationsbasierte Optimierungen dienen. In der nächsten Phase werden die entwickelten Ansätze im realen Betrieb erprobt und weiterentwickelt. Abschließend werden skalierbare Softwarebausteine entwickelt, um die Übertragung der Lösungen auf weitere Unternehmen zu erleichtern.

Danksagung

Das Forschungsverbundprojekt ENIPRO wird durch das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. Wir danken für die Möglichkeit dieses Projekt bearbeiten zu dürfen.

Fördergeber

Projektträger

Konsortialpartner

Assoziierte Partner