Kennwerte geben Aufschluss über Energieeffizienz von Maschinen

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In einem dritten Schritt werden dann die Verlustleistungen aus der Gesamtenergieaufnahme herausgerechnet. Dazu werden Maschinen-, Sensor- und Prozessdaten herangezogen. Anschließend werden die Verluste durch Ausschuss und Taktzeitverluste herausgerechnet. Diese Daten werden entweder manuell oder durch Vernetzung mit Messeinrichtungen automatisiert erhoben.

Drei Teilkennzahlen geben Aufschluss über die Energieeffizienz der Maschinen

Mit dieser Vorgehensweise erhält man drei Teilkennzahlen, die jeweils zwischen 0 und 100 % liegen:

• Der Energienutzungsgrad beschreibt das Verhältnis, mit dem die von der Maschine aufgenommene Gesamtenergie für die Produktion genutzt wird. Aus dem zeitlichen Verlauf dieses Kennwertes können organisatorische Maßnahmen zur Reduzierung von nicht-produktiven Maschinenbetriebszeiten sowie technische Maßnahmen zur Reduzierung der Energieaufnahme in den nichtproduktiven Maschinenbetriebszeiten abgeleitet werden.

• Der Energieleistungsgrad spiegelt den Wirkungsgrad wider, mit dem die von der Maschine aufgenommene Energie für den eigentlichen Maschinenzweck genutzt wird. Bei einer Werkzeugmaschine beschreibt dieser Kennwert zum Beispiel den Energieanteil, bezogen auf die Gesamtenergieaufnahme der Maschine, der während der Fertigung von den Hauptachsen, das heißt von der Bearbeitungsspindel und den Positionierachsen, aufgenommen wird. Das Produktionsprogramm und der Produktionsprozess sind dabei bedeutende Einflussgrößen. Der Energie-Leistungsgrad hilft den Herstellern und Betreibern von Produktionsmaschinen, den Energieeinsatz der Maschine effizient an das Produktionsprogramm und den -prozess anzupassen. Hohe Energie-/Lastspitzen können durch die Optimierung des CNC-Programms vermieden werden. Neben der Energieeinsparung kann so zusätzlich der Verschleiß reduziert werden.

• Die Energiequalitätsrate berücksichtigt die Nutzenergie, die ausschließlich für die hochqualitative Fertigung von i. O.-Werkstücken in den definierten Taktzeiten aufgenommen wird. Bei einer Verschlechterung dieses Kennwertes im Produktionsprozess sind geeignete Qualitätssicherungsmaßnahmen, zum Beispiel Maschinenwartungen, durchzuführen. Die Effizienz der durchgeführten Maßnahmen, unter anderem auch eines Warmlaufprozesses nach dem Einschalten der Maschine, kann unter energetischen Aspekten mit diesem Kennwert überprüft werden.

Durch Multiplikation der drei Faktoren erhält man die Energy Efficiency of Equipment (EEE), welche dann als Vergleichsgrundlage für unterschiedliche Prozesse herangezogen werden kann. Bild 2 zeigt eine Übersicht über die Kennzahlen.

Kennzahlensystem macht Rohdaten zu nützlichen Informationen

Die Energieverbrauchsmessung und die Kennwertsystematik wurden im Daimler-Getriebewerk in Rastatt in einem Pilotbereich angewendet. Das Technologiemanagement von Daimler und die Firma Kröhnert Infotecs haben das System von der Idee bis zur Anwendungstauglichkeit in der industriellen Serienfertigung gemeinsam weiterentwickelt. Durch die Kennzahlensystematik werden die umfangreichen Rohdaten der Verbrauchsmessung zu adressierbaren Informationen verdichtet. Der beschriebene Energienutzungsgrad gibt dem Betreiber beispielsweise verlässliche Informationen über die Effizienz der Maschinennutzung im Schichtbetrieb. So kann jener etwa durch gezieltes Herunterfahren in produktionsfreien Zeiten die energieeffiziente Nutzung der Anlagen sicherstellen.

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