Ressourceneffizienz durch energieautarke Sensorik

Name: Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e. V.
Gründungsjahr: 1955
Mitarbeiterzahl: 180
Branche: Forschung und Entwicklung
Ausgezeichnet: Mai 2016

Kompetenzen und Ausgangssituation

Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. entwickelt intelligente Produkte mit Mikrosystemtechnik: von der ersten Idee bis zur Fertigung. Der Forschungs- und Entwicklungsdienstleister ist mit seinen Instituten an drei Standorten in Baden-Württemberg vertreten: in Stuttgart, Villingen-Schwenningen und Freiburg. In vertrauensvoller Zusammenarbeit vor allem mit kleinen und mittelständischen Unternehmen realisiert Hahn-Schickard innovative Produkte und Technologien in den Zukunftsfeldern Mobilität, Umwelt und Ressourcen, Gesundheit und Pflege sowie Information und Kommunikation.
Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. verfügte bereits vor dem Projekt über ein ausgeprägtes Wissen bei physischen Produkten und konnte dies bereits im gleichen Wertschöpfungs- und Unternehmensbereich umsetzen.

Beweggründe für Industrie 4.0 Lösung                                                

• Verbesserung der Ressourceneffizienz
• Verbesserung der Robustheit und Flexibilität
• Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit
• Höhere Sicherheit
• Erhöhung der Wirtschaftlichkeit

Kosten und Investitionen
200.000 – 1 Mio.  Euro

Externe Partner                                                                                           

• Forschungseinrichtung
• Kunden
• Dienstleister

Projektdauer
> 1 Jahr

Welche neuen Maßnahmen wurden eingeführt?

Die digitale Vernetzung von Produktionsprozessen erlaubt vielfältige Optimierungen von Abläufen. Im Verbundprojekt „ESIMA“ entwickelt Hahn-Schickard seit 2013 energieautarke Sensorsysteme, die kabellos und somit flexibel an Produktionsanlagen angebracht werden können. Solche Sensoren erfassen relevante Produktionsparameter und vermeiden so Energieverluste und damit verbundene Kosten. Sie messen beispielsweise Temperatur, Luftfeuchte und CO2-Gehalt in der Umgebung von Maschinen und tragen dazu bei, dass diese verschleißarm und ressourceneffizient laufen und rechtzeitig gewartet werden. Sämtliche Daten werden den Produktionsmitarbeitern drahtlos über Funk übermittelt und auf Tablets und Smartphones übersichtlich angezeigt.

Wie funktioniert die Lösung?

Grundlage der Lösung ist das von Hahn-Schickard entwickelte E-Meter, welches drahtlos an die Produktionsanlagen angebracht wird. Mittels miniaturisierter, energieautarker Funksensoren misst das E-Meter den Energieverbrauch direkt an der Maschine. So kann zu jedem Zeitpunkt der Energieverbrauch bestimmter Produktionsanlagen ermittelt werden. Die Daten werden zur Analyse über Funk oder NFC-Anbindung an eine Datenbank übermittelt und können bequem mit einem mobilen Endgerät ausgelesen werden.

Welche Vorteile gibt es im Vergleich zum herkömmlichen Ansatz?

Durch die allzeit verfügbaren Daten können Produktionsanlagen, Prozessabfolgen aber auch Produktionszeiten wesentlich einfacher optimiert werden. Gleichzeitig lässt sich auch der Verbrauch an Energie- und Materialressourcen transparent nachverfolgen. Neben der effizienteren Energienutzung profitiert der Kunde auch im Bereich der Wartung: Da die Sensoren bereits kleinste Abweichungen vom Sollwert automatisch melden, können Reparaturen ausgeführt werden, bevor es zu teuren Stillständen in der Produktion kommt. Dies betrifft auch regelmäßige Wartungen, die nicht wie bisher innerhalb eines zuvor definierten Intervalls ausgeführt werden, sondern erst bei Anzeichen eines veränderten Energiebedarfs. Alle Wartungsaufträge und Fehlerberichte können über einen Webclient gesteuert bzw. abgerufen werden.

Konkrete Ergebnisse

Durch die Einführung kann die Prozessqualität gesteigert und die Kosten gesenkt werden. Weiterer Nutzen liegt in der höheren Transparenz, der besseren Informationsbereitstellung, wie auch in den effizienteren Prozessen und der Verbesserung der Ergonomie.

Welche Faktoren trugen zum Erfolg des prämierten Projekts bei?

Eine gute Vorbereitung, viel Know How und gut ausgebildete Mitarbeiter trugen maßgeblich zum Erfolg bei.

Welche Hemmnisse galt es zu überwinden?                                             

Intensive Vorbereitung bezüglich Datensicherung.

Welches Potenzial hat die Lösung?

Das E-Meter wird kontinuierlich im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekts ESIMA weiterentwickelt. Künftig wird es möglich sein, auch Informationen zur Helligkeit, Temperatur, Luftstrom etc. an eine Messstation im Haus zu senden.

Lessons Learned

Bei der Sicherung der Daten soll in Zukunft die IT-Abteilung früher mit eingebunden werden, um die Sicherung der Datenverträglichkeit mit bestehenden Systemen zu garantieren.

Erfolgsstrategie für die Zukunft

Die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. hat einen systematischen Plan (Roadmap) für die Zukunft. Die Industrie 4.0 Lösungen werden weiterhin verfolgt.

© Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

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