viii
Zusammenfassung
Materialflusskomponente definiert, in der die Prozesse der Produktion diskret
und prozessorientiert dargestellt werden. Das Materialfluss-Modell umfasst alle
elektrischen Verbraucher, die unmittelbar an den Produktionsprozessen beteiligt sind. Um die Abläufe der Arbeitsschritte der einzelnen Maschinen exakt
abzubilden, wird eine agentenbasierte Maschinenlogik definiert, die unter Nutzung von Zustandsdiagrammen die Prozesse darstellen kann. Dadurch lassen
sich Maschinenzustände, Zustandsänderungen sowie Zustandsdauern unterschiedlich komplexer Maschinentypen realitätsnah modellieren. Die Verbindung zum
Energieverbrauchsverhalten wird über die Energiekomponente des Simulationsmoduls hergestellt. Die Energiekomponente beinhaltet die Modellierung kontinuierlicher Energielastprofile, die den einzelnen Maschinenzuständen zugeordnet
werden und bei den Simulationsläufen entsprechend des Maschinenschaltverhaltens zur Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs der Produktionsprozesse
genutzt werden.
Um die energetischen Aspekte in der Produktion nicht nur zu modellieren, sondern auch für Optimierungsszenarien zu nutzen, werden lexikographisch
geordnete Zielfunktionen abgeleitet, die im Rahmen von simulationsbasierten
Optimierungsexperimenten ideale Parameterkonfigurationen für den energieeffizienten Betrieb der Produktionslinien ermitteln. Der Schwerpunkt der Optimierung
liegt dabei auf der Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs durch die Vermeidung nicht-wertschöpfender Maschinenzustände. In diesen Phasen verbrauchen
die Produktionsanlagen unnötig Energie, werden aber nicht aktiv zur Wertschöpfung eingesetzt. Die Gesamtverbrauchsoptimierung zeigt auf, dass Unternehmen
dieser Ressourcenverschwendung durch ein effizientes Schalten der Anlagen entgegenwirken können, ohne große finanzielle Investitionen in neue Technologien
tätigen zu müssen. Neben der Optimierung des Gesamtenergiebedarfs beinhaltet die Methodik die Möglichkeit, im Rahmen einer Lastspitzen-Optimierung
die Maschinenstarts innerhalb eines definierten Zeitraumes so zu verändern, dass
auftretende Spitzenlasten reduziert werden.
Die entwickelte Methodik wird zunächst in einer fiktiven Fallstudie implementiert und verfeinert, bevor sie am Beispiel eines Automobilzulieferers in der
industriellen Praxis Anwendung findet. Im Rahmen dieser Praxisversuche werden
verschieden hoch aufgelöste Energiedaten getestet. Die praktische Anwendung
der Methodik zeigt, dass es möglich ist, ein hybrides Simulationsmodel zur Darstellung des Energieverbrauchsverhaltens in der Produktion auf Basis historischer
Verbrauchsdaten aufzubauen und in Kombination mit Prognosezahlen auch die
zukünftigen Energieverbräuche mit den anstehenden Spitzenlasten und nicht wertschöpfenden Produktionsphasen sehr genau abzubilden. Aus den durchgeführten
Zusammenfassung
Materialflusskomponente definiert, in der die Prozesse der Produktion diskret
und prozessorientiert dargestellt werden. Das Materialfluss-Modell umfasst alle
elektrischen Verbraucher, die unmittelbar an den Produktionsprozessen beteiligt sind. Um die Abläufe der Arbeitsschritte der einzelnen Maschinen exakt
abzubilden, wird eine agentenbasierte Maschinenlogik definiert, die unter Nutzung von Zustandsdiagrammen die Prozesse darstellen kann. Dadurch lassen
sich Maschinenzustände, Zustandsänderungen sowie Zustandsdauern unterschiedlich komplexer Maschinentypen realitätsnah modellieren. Die Verbindung zum
Energieverbrauchsverhalten wird über die Energiekomponente des Simulationsmoduls hergestellt. Die Energiekomponente beinhaltet die Modellierung kontinuierlicher Energielastprofile, die den einzelnen Maschinenzuständen zugeordnet
werden und bei den Simulationsläufen entsprechend des Maschinenschaltverhaltens zur Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs der Produktionsprozesse
genutzt werden.
Um die energetischen Aspekte in der Produktion nicht nur zu modellieren, sondern auch für Optimierungsszenarien zu nutzen, werden lexikographisch
geordnete Zielfunktionen abgeleitet, die im Rahmen von simulationsbasierten
Optimierungsexperimenten ideale Parameterkonfigurationen für den energieeffizienten Betrieb der Produktionslinien ermitteln. Der Schwerpunkt der Optimierung
liegt dabei auf der Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs durch die Vermeidung nicht-wertschöpfender Maschinenzustände. In diesen Phasen verbrauchen
die Produktionsanlagen unnötig Energie, werden aber nicht aktiv zur Wertschöpfung eingesetzt. Die Gesamtverbrauchsoptimierung zeigt auf, dass Unternehmen
dieser Ressourcenverschwendung durch ein effizientes Schalten der Anlagen entgegenwirken können, ohne große finanzielle Investitionen in neue Technologien
tätigen zu müssen. Neben der Optimierung des Gesamtenergiebedarfs beinhaltet die Methodik die Möglichkeit, im Rahmen einer Lastspitzen-Optimierung
die Maschinenstarts innerhalb eines definierten Zeitraumes so zu verändern, dass
auftretende Spitzenlasten reduziert werden.
Die entwickelte Methodik wird zunächst in einer fiktiven Fallstudie implementiert und verfeinert, bevor sie am Beispiel eines Automobilzulieferers in der
industriellen Praxis Anwendung findet. Im Rahmen dieser Praxisversuche werden
verschieden hoch aufgelöste Energiedaten getestet. Die praktische Anwendung
der Methodik zeigt, dass es möglich ist, ein hybrides Simulationsmodel zur Darstellung des Energieverbrauchsverhaltens in der Produktion auf Basis historischer
Verbrauchsdaten aufzubauen und in Kombination mit Prognosezahlen auch die
zukünftigen Energieverbräuche mit den anstehenden Spitzenlasten und nicht wertschöpfenden Produktionsphasen sehr genau abzubilden. Aus den durchgeführten