Die steigende Komplexität von Produktionsprozessen, variierende Energie-kosten und die Anforderungen des Energieeffizienzgesetzes (EnEfG) stellen die Fahrzeugfertigung vor erhebliche Herausforderungen. Basierend auf Model Predictive Control (MPC) bietet IAV eine Lösung zur optimierungs-basierten Betriebsführung für Produktionsanlagen an.
Signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs
Im Gegensatz zu herkömmlichen Regelungsansätzen, die hauptsächlich auf vergangene Daten reagieren, ermöglicht MPC eine proaktive Steuerung durch die Vorhersage des zukünftigen Systemverhaltens. Ein zentraler Vorteil ist die intelligente Nutzung der Speicherfähigkeiten der Anlage, wie thermische Trägheiten von Prozessen oder Puffer in Materialflüssen. Diese vorausschauende Nutzung von Speicherkapazitäten glättet Lastspitzen, minimiert Leerlaufzeiten und senkt den Gesamtenergieverbrauch nachhaltig, ohne die Produktionsziele oder Qualitätsanforderungen zu beeinträchtigen.
Dynamische und vorausschauende Anlagensteuerung
Die optimierungsbasierte Betriebsstrategie basiert auf einem dynamischen Modell der Produktionsanlage, das Energiequellen, -verbraucher und Energiespeicher berücksichtigt. Der MPC-Ansatz integriert Prognosen zum externen Energie- und Wärmeeintrag aufgrund von Wetterbedingungen, schwankenden Energiepreisen und erwartetem Materialvorhalt in die Betriebsstrategie. Diese Strategie ermöglicht eine energieoptimale Produktion unter Einhaltung anlagenverträglicher Leistungen in einer echtzeitfähigen überlagerten Anlagensteuerung.
„Im Forschungsprojekt „Energy Efficient Building Framework“ (EEBF), das sich mit der übergeordneten Steuerung von Energieversorgungssystemen in Wohnquartieren befasst, haben wir die energieoptimierte Betriebsführung angewandt. Das Resultat: Die vorausschauende Nutzung der Energiespeicher und die Optimierung des Wärmepumpenbetriebs erbrachten bis zu 30 Prozent Energieeinsparung," erläutert Dr. Manus Thiel, verantwortlicher Leiter der energieoptimierten Betriebsführung. Die generische Methodik und Toolkette konnte bereits in Produktionsanlagen erfolgreich eingesetzt werden.
Unser Experte zum Thema
Dr. Manus Thiel
manus.thiel@iav.de
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