DE102014203764A1 - Method for the energy consumption-based design of a technical system - Google Patents

Method for the energy consumption-based design of a technical system Download PDF

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Abstract

Verfahren zur energieverbrauchsbasierten Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten, umfassend die Schritte: – Vorgabe eines Spezifikationsdatensatzes, der ein elektromechanisches Modell der Anlage beschreibt, das bezüglich wenigstens einer zu ergänzenden Komponente unvollständig ist, – Bestimmen jeweils eines Leistungsprofils für den zeitlichen Verlauf der verbrauchten Leistung für wenigstens zwei Ausführungsmöglichkeiten der Anlage mit verschiedenen, in Abhängigkeit des Spezifikationsdatensatzes gewählten, Komponenten in Abhängigkeit von komponentenspezifischen Parametern der jeweils gewählten Komponenten und eines vorgegebenen Nutzungsprofils, das einen zeitlichen Verlauf wenigstens einer eine Belastung der Anlage angebenden Lastgröße beschreibt, die den Verbrauch an elektrischer Leistung beeinflusst, – Bestimmen der zu ergänzenden Komponente in Abhängigkeit der Leistungsprofile und wenigstens eines weiteren komponentenspezifischen Parameters.A method for energy consumption-based design of a multi-component technical installation, comprising the steps of: specifying a specification data record describing an electromechanical model of the installation incomplete with respect to at least one supplementary component, respectively determining a power profile for the time history of the consumed power for at least two possible implementations of the system with different, depending on the specification data set selected components as a function of component-specific parameters of each selected components and a predetermined usage profile that describes a time course of at least one load of the plant indicating load size, the consumption of electrical power influences, - determining the component to be supplemented as a function of the power profiles and at least one further component-specific parameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur energieverbrauchsbasierten Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten. The invention relates to a method for energy consumption-based design of a technical system with several components.

Industrieanlagen und andere großtechnische Anlagen werden typischerweise in einer Planungsphase vor dem Aufbau der Anlage durch Simulationsverfahren simuliert, um beispielsweise Informationen über den möglichen Durchsatz der Anlage oder den Stromverbrauch zu erhalten. Dabei werden auch verschiedene Varianten einer derartigen Anlage simuliert, um die Auswirkungen kleinerer und größerer Veränderungen an der Anlage zu ermitteln und damit die Anlage zu optimieren. Ein entsprechendes Simulationsverfahren ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2013/170884 A1 beschrieben. Dabei wird anhand eines Nutzungsprofils, das insbesondere Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Gewichte des Produktionssystems und/oder ein Gewicht einer Last des Produktionssystems beschreibt ein Energiemodell für das gesamte Produktionssystem oder einzelne Bereiche des Produktionssystems bestimmt und mit diesem Energiemodell in Abhängigkeit einer mit dem Produktionssystem transportierten und/oder bearbeiteten Last der Energieverbrauch des Produktionssystems berechnet. Da das elektromechanische Modell jedoch abhängig von den Komponenten des Produktionssystems ist, ist es notwendig, bereits vor Beginn des Verfahrens eine vollständige Spezifikation des Produktionssystems vorliegen zu haben. Das Erstellen einer solchen vollständigen Spezifikation benötigt jedoch großes Fachwissen und kann sehr aufwendig sein. Industrial plants and other large-scale plants are typically simulated in a planning phase prior to the construction of the plant by simulation methods, for example, to obtain information about the possible throughput of the plant or the power consumption. Various variants of such a system are also simulated in order to determine the effects of minor and major changes to the system and thus to optimize the system. A corresponding simulation method is for example in the document WO 2013/170884 A1 described. An energy model for the entire production system or individual areas of the production system is determined on the basis of a usage profile describing, in particular, speeds, accelerations, weights of the production system and / or a weight of a load of the production system and / or transported with this energy model as a function of a production system. or processed load, the energy consumption of the production system calculated. However, since the electromechanical model is dependent on the components of the production system, it is necessary to have a complete specification of the production system before the start of the process. Creating such a complete specification, however, requires great expertise and can be very costly.

Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten anzugeben, dass eine schnellere und effizientere Anlagenplanung ermöglicht. The present invention is therefore based on the object of specifying a method for designing a technical system with several components that enables faster and more efficient system planning.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

  • – Vorgabe eines Spezifikationsdatensatzes, der ein elektromechanisches Modell der Anlage beschreibt, das bezüglich wenigstens einer zu ergänzenden Komponente unvollständig ist,
  • – Bestimmen jeweils eines Leistungsprofils für den zeitlichen Verlauf der verbrauchten Leistung für wenigstens zwei Ausführungsmöglichkeiten der Anlage mit verschiedenen, in Abhängigkeit des Spezifikationsdatensatzes gewählten Komponenten, in Abhängigkeit von komponentenspezifischen Parametern der jeweils gewählten Komponenten und eines vorgegebenen Nutzungsprofils, das einen zeitlichen Verlauf wenigstens einer eine Belastung der Anlage angebenden Lastgröße beschreibt, die den Verbrauch an elektrischer Leistung beeinflusst,
  • – Bestimmen der zu ergänzenden Komponente in Abhängigkeit der Leistungsprofile und wenigstens eines weiteren komponentenspezifischen Parameters.
The object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned at the outset, which comprises the following steps:
  • Specification of a specification data record which describes an electromechanical model of the plant which is incomplete with regard to at least one component to be supplemented,
  • - Determining a respective power profile for the time course of the consumed power for at least two execution options of the system with different, depending on the specification data set selected components, depending on component-specific parameters of each selected components and a predetermined usage profile, the time course of at least one a load describing the plant load, which influences the consumption of electrical power,
  • Determining the component to be supplemented as a function of the power profiles and at least one further component-specific parameter.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine technische Anlage bezüglich wenigstens einer Variablen zu optimieren, die eine Gesamteigenschaft der Anlage beschreibt, wobei die Variable neben den Leistungsprofilen auch von wenigstens einem weiteren komponentenspezifischen Parameter wenigstens einer Komponente abhängt. Dabei soll die Spezifikation der Anlage, insbesondere die Auswahl einzelner Komponenten, ausgehend von einer anfänglichen unvollständigen Spezifikation durch das erfindungsgemäße Verfahren automatisch ergänzt werden. Hierzu werden im erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit der vorhandenen unvollständigen Spezifikation automatisch mehrere verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Anlage generiert. Mithilfe eines Nutzungsprofils, das realistische Zeitverläufe für Belastungen der Anlage bzw. einzelne Maschinen der Anlage beschreibt, wird die Anlage anschließend derart simuliert, dass ein Leistungsprofil für den zeitlichen Verlauf der verbrauchten Leistung, also der Wirkleistung, für die Anlage generiert wird. According to the invention, it is proposed to optimize a technical installation with regard to at least one variable which describes an overall property of the installation, wherein the variable depends not only on the performance profiles but also on at least one further component-specific parameter of at least one component. In this case, the specification of the system, in particular the selection of individual components, starting from an initial incomplete specification by the inventive method to be automatically supplemented. For this purpose, several different execution options of the system are automatically generated in the inventive method depending on the existing incomplete specification. Using a usage profile that describes realistic time histories for system loadings or individual machines of the system, the system is then simulated in such a way that a performance profile for the time course of the consumed power, ie the active power, for the system is generated.

Aufgrund des unterschiedlichen Aufbaus der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage unterscheiden sich diese neben dem Leistungsprofil in nahezu allen Fällen auch in wenigstens einem weiteren komponentenspezifischen Parameter. So können unterschiedliche Komponenten unterschiedliche Blindleistungsanteile aufweisen, sind in der Geräuschentwicklung beim Betrieb unterscheiden oder unterschiedliche Gewichte aufweisen. Auch bezüglich der Investitions- und/oder Unterhaltskosten können sich unterschiedliche Komponenten unterscheiden. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden also neben dem Leistungsverbrauch innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums der jeweiligen Ausführungsmöglichkeit der Anlage auch der zeitliche Verlauf dieses Verbrauchs sowie wenigstens ein weiterer Parameter berücksichtigt. Due to the different structure of the design options of the system, these differ in addition to the performance profile in almost all cases in at least one other component-specific parameters. Thus, different components may have different reactive power components, differ in noise during operation or have different weights. Also in terms of investment and / or maintenance costs, different components may differ. In the method according to the invention, in addition to the power consumption within a predetermined period of time of the respective execution option of the system, the time profile of this consumption as well as at least one further parameter are taken into account.

Durch eine vorgegebene Rechenregel kann im letzten Schritt insbesondere eine Variable berechnet werden, um die unterschiedlichen Ausführungsmöglichkeiten der Anlage zu bewerten. Dies kann beispielsweise durch eine gewichtete Summe der Größen, in deren Abhängigkeit die Komponente bestimmt wird, erfolgen. Damit kann ermittelt werden, welche der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage den Anforderungen an die Anlage am besten entspricht, womit auch eine Komponentenauswahl möglich ist. By a given calculation rule, in the last step, in particular a variable can be calculated to evaluate the different execution options of the system. This can be done, for example, by a weighted sum of the quantities in dependence of which the component is determined. This can be used to determine which of the possible implementations of the system best meets the requirements of the system, which also enables component selection.

Im einfachsten Fall können dabei Leistungsprofile für alle möglichen Kombinationen von Komponenten bestimmt werden. Dabei kann zur Komplexitätsreduzierung die Anlage auch in unabhängige Bereiche geteilt werden, wobei eine separate Optimierung dieser Bereiche möglich ist. Alternativ können, wie später noch genauer erläutert wird, auch iterative Verfahren zur Bestimmung mehrerer Komponenten genutzt werden. In the simplest case, performance profiles for all possible combinations of components can be determined. In this case, the complex can be divided into independent areas to reduce complexity, with a separate optimization of these areas is possible. Alternatively, as explained in more detail later, iterative methods for determining a plurality of components can also be used.

Das Nutzungsprofil beschreibt dabei insbesondere den zeitlichen Verlauf einer auf wenigstens ein Anlagenteil, insbesondere ein Maschinenteil, ausgeübten Kraft. Alternativ oder ergänzend kann das Nutzungsprofil auch Geschwindigkeiten von Objekten in der Anlage und/oder Anlagenkomponenten bzw. die jeweiligen Beschleunigungen beschreiben. Das Nutzungsprofil beschreibt damit mechanische Belastungen der Anlage, insbesondere separat für verschiedene Bereiche der Anlage, wie beispielsweise einzelne Maschinen. Dabei können mehrere Nutzungsprofile genutzt werden, die unterschiedliche Benutzungszeiträume für die Anlage, beispielsweise Feier- und Werktage, beschreiben, worauf für jede Ausführungsmöglichkeit entsprechend mehrere Leistungsprofile berechnet und bei der Bestimmung der zu ergänzenden Komponente berücksichtigt werden. The usage profile describes, in particular, the time course of a force exerted on at least one plant part, in particular a machine part. Alternatively or additionally, the usage profile can also describe speeds of objects in the system and / or system components or the respective accelerations. The usage profile thus describes mechanical loads on the system, in particular separately for different areas of the system, such as individual machines. Several usage profiles can be used, which describe different periods of use for the system, for example holidays and working days, whereupon for each possible execution, a plurality of performance profiles are calculated and taken into account when determining the component to be supplemented.

Das Verfahren dient dabei der genaueren Spezifikation wenigstens einer Komponente. Dabei kann im Spezifikationsdatensatz ausschließlich die Art der durch die Komponente zur bildenden Maschine, also beispielsweise dass es sich um ein Förderband handelt, angegeben sein, die Komponente kann ausschließlich nach ihrer Gattung, also beispielsweise als Motor, bezeichnet sein, oder es können bereits einzelne Anforderungen für die Komponente beschrieben sein, beispielsweise ob ein Motor mit Netzspannung oder durch einen Spannungsumsetzer betrieben werden soll. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine nach gewissen Bedingungen möglichst optimale Komponente ausgewählt. Dabei kann bei der Berücksichtigung mehrerer Anforderungen eine gewichtete Summe von einzelnen Parametern oder aus Parametern abgeleiteter Werte, genutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Vielzahl von Parametern separat zu optimieren. In diesem Fall kann es unmöglich sein, eine einzelne optimale Komponente auszugeben, da beispielsweise eine erste Komponente bezüglich einer ersten Eigenschaft besser ist als eine zweite Komponente und bezüglich einer zweiten Eigenschaft schlechter als eine zweite Komponente. In diesem Fall ist es ergänzend möglich, alle Komponenten auszugeben, die auf einem Pareto-Optimum liegen, das heißt bei denen bei einem Wechsel der Komponente wenigstens eine Eigenschaft verschlechtert wird. The method serves for the more precise specification of at least one component. In this case, in the specification data set only the type of the component to the forming machine, so for example, that it is a conveyor belt, be specified, the component can be referred exclusively to their genus, so for example as a motor, or there may already be individual requirements be described for the component, for example, whether a motor to be operated with mains voltage or by a voltage converter. By the method according to the invention, a component which is as optimal as possible according to certain conditions is selected. When considering several requirements, a weighted sum of individual parameters or values derived from parameters can be used. However, it is also possible to optimize a variety of parameters separately. In this case, it may be impossible to output a single optimal component, for example, because a first component is better than a second component in a first property and worse than a second component in a second property. In this case, it is additionally possible to output all components which are at a Pareto optimum, that is to say in which at least one property is worsened when the component changes.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vollautomatisiert ohne Benutzereingriff durchgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass im Rahmen des Verfahrens Rückfragen an einen Benutzer erfolgen, um beispielsweise den Suchraum der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage einzuschränken. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Benutzer für bestimmte Komponenten Untergruppen angibt, also beispielsweise vorgibt, dass nur Motoren berücksichtigt werden sollen, die mit Netzspannung betrieben werden können, einem Benutzer bei Ermittlung eines Pareto-Optimums die verschiedenen Komponenten mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen zur Auswahl angeboten werden oder ein Benutzer wählen kann, welche der Komponenten bzw. welche Bereiche der Anlagen variiert werden sollen. The method according to the invention can be carried out fully automatically without user intervention. However, it is also possible for queries to be made to a user in the context of the method in order, for example, to restrict the search space of the execution options of the system. Thus, for example, it may be provided that a user specifies subgroups for specific components, that is, for example, pretends that only motors that can be operated with mains voltage are to be considered, a user, when determining a Pareto optimum, the various components with their respective fore and aft Disadvantages are offered for selection or a user can choose which of the components or which areas of the equipment should be varied.

Bei größeren technischen Anlagen kann eine elektromechanische Simulation zur Bestimmung eines Leistungsprofils der Gesamtanlage sehr aufwendig sein. Zudem kann gewünscht sein, sehr viele Komponenten durch das erfindungsgemäße Verfahren zu ergänzen, wodurch der Suchraum der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage sehr groß wird. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Anlage in mehrere Bereiche unterteilt wird, wobei für jeden der Bereiche ein Bereichsspezifikationsdatensatz bestimmt wird, der ein elektromechanisches Modell des Bereichs beschreibt, wobei das elektromechanische Modell wenigstens eines der Bereiche bezüglich wenigstens der zu ermittelten Komponente unvollständig ist. Anschließend kann für jeden der Bereiche ein separates Bereichsleistungsprofil bestimmt werden und das Leistungsprofil aus den Bereichsleistungsprofilen berechnet werden, wobei für den Bereich, der die zu ermittelnde Komponente umfasst, wenigstens zwei alternative Bereichsleistungsprofile bestimmt werden und jedes alternative Bereichsleistungsprofil in zumindest eines der Leistungsprofile eingeht. For larger technical systems, an electromechanical simulation to determine a power profile of the entire system can be very expensive. In addition, it may be desirable to supplement very many components by the method according to the invention, as a result of which the search space of the design possibilities of the system becomes very large. It is therefore advantageous if the installation is subdivided into several areas, wherein for each of the areas an area specification data record is defined which describes an electromechanical model of the area, the electromechanical model of at least one of the areas being incomplete with respect to at least the component to be determined. Subsequently, a separate area performance profile can be determined for each of the areas and the performance profile calculated from the area performance profiles, wherein at least two alternative area performance profiles are determined for the area comprising the component to be determined and each alternative area performance profile is included in at least one of the performance profiles.

Dabei wird ausgenutzt, dass in technischen Anlagen typischerweise mehrere Bereiche, beispielsweise einzelne Maschinen, weitgehend separat betrachtet werden können, wobei die Kopplung zwischen den Bereichen rein logistisch ist, das heißt, dass sich nur jene Änderungen an einem der Bereiche auf die weiteren Bereiche auswirken, bei denen sich der Durchsatz an Objekten ändert. Vorgegebene Nutzungsprofile sind aber typischerweise an fest vorgegebene Durchsätze für jeden der Bereiche gekoppelt, womit die Bereiche entkoppelbar sind. Eine derartige separate Betrachtung der Bereiche zur Bestimmung von Bereichsleistungsprofilen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn separate Systeme bzw. separate Softwareprodukte im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden. Dabei kann die Berechnung des Leistungsprofils bzw. der Bereichsleistungsprofile durch ein Programm zur elektromechanischen Simulation von Anlagenkomponenten, beispielsweise dem Programm „SIZER“ der Firma Siemens AG zur Berechnung von Antriebskomponenten erfolgen. Bei der Nutzung einer separaten Simulationskomponente für die Berechnung von Leistungsprofilen kann insbesondere auch eine zeitliche Aufteilung des Nutzungsprofils und damit eine abschnittsweise Berechnung der Leistungsprofile erfolgen. Es ist im Rahmen des Datenaustauschs zwischen verschiedenen Komponenten auch ein Resampling des Nutzungs- bzw. Leistungsprofils möglich, das heißt, insbesondere dass die verschiedenen Komponenten unterschiedliche Zeitauflösungen benutzen können. It is exploited that in technical systems typically several areas, such as individual machines, can be largely considered separately, the coupling between the areas is purely logistical, that is, that affect only those changes to one of the areas on the other areas, where the throughput of objects changes. Predefined usage profiles are, however, typically coupled to fixed throughputs for each of the areas with which the areas can be decoupled. Such a separate consideration of the areas for determining area performance profiles is particularly advantageous if separate systems or separate software products are used in the context of the method according to the invention. In this case, the calculation of the power profile or the range power profiles by a program for the electromechanical simulation of system components, such as the program "SIZER" Siemens AG for calculating drive components done. When using a separate simulation component for the calculation of performance profiles, in particular a temporal distribution of the usage profile and thus a section-wise calculation of the performance profiles can be carried out. It is also possible in the context of data exchange between different components, a resampling of the use or performance profile, that is, in particular, that the different components can use different time resolutions.

Die Auswertung des komponentenspezifischen Parameters im Rahmen der Bestimmung der zu ergänzenden Komponente ermöglicht es neben dem reinen Verbrauch der Anlagen eine Vielzahl weiterer Auswirkungen unterschiedlicher Komponenten zu berücksichtigen. Insbesondere können auch betriebswirtschaftliche Größen, wie Anschaffungs- und Unterhaltskosten der einzelnen Komponenten bzw. der gesamten Anlage berücksichtigt werden. Dabei kann für jede der für die Anlage wählbaren Komponenten wenigstens ein entsprechender komponentenspezifischer Parameter vorgegeben sein. So können für die einzelnen Komponenten insbesondere die jeweiligen Anschaffungskosten, sowie Wartungskosten und/oder Verbrauchsmittelkosten für einen vorgegebenen Zeitraum vorgegebenen sein. Die Wartungs- und/oder Verbrauchsmittelkosten können dabei insbesondere nutzungsabhängig vorgegeben sein, wonach durch Auswertung des Nutzungsprofils ergänzend die Wartungs- bzw. Verbrauchsmittelkosten für einen entsprechenden Nutzungszyklus berechnet werden. Sind ergänzend die leistungsprofilabhängigen Energiekosten bekannt, so können im erfindungsgemäßen Verfahren die Gesamtkosten der Anlage für einen gewissen Zeitraum, auch Total Cost of Ownership (TCO) genannt, berechnet werden, indem aus dem berechneten Leistungsprofil die gesamten Energiekosten für den Zeitraum berechnet werden und diese zu den Wartungskosten sowie den, optional mit einem Nutzungszeitraum skalierten, Anschaffungskosten addiert werden. Da das Nutzungsprofil zudem abhängig vom Durchsatz der Anlage ist, können im erfindungsgemäßen Verfahren die Gesamtkosten der Anlage pro Objekt, das die Anlage durchlaufen hat, berechnet werden. The evaluation of the component-specific parameter in the context of the determination of the component to be supplemented makes it possible to consider a large number of further effects of different components in addition to the pure consumption of the systems. In particular, business parameters, such as acquisition and maintenance costs of the individual components or the entire system can be taken into account. In this case, at least one corresponding component-specific parameter can be predetermined for each of the components that can be selected for the system. Thus, in particular the respective acquisition costs, as well as maintenance costs and / or consumable costs for a given period of time can be predetermined for the individual components. The maintenance and / or consumable costs may in particular be predetermined depending on use, after which the maintenance or consumable costs for a corresponding utilization cycle are additionally calculated by evaluating the usage profile. If, in addition, the power profile-dependent energy costs are known, in the method according to the invention the total costs of the installation for a certain period of time, also called total cost of ownership (TCO), can be calculated by calculating the total energy costs for the period from the calculated performance profile and adding them the maintenance costs and, optionally, scaled with a period of use, acquisition costs are added. Since the usage profile is also dependent on the throughput of the system, in the method according to the invention the total costs of the system per object that has passed through the system can be calculated.

Insbesondere kann der komponentenspezifische Parameter eine nutzungsabhängige Blindleistung oder ein insbesondere nutzungsabhängiger Blindleistungsanteil sein, wobei die Bestimmung der zu ermittelnden Komponente in Abhängigkeit der durch die Anlage genutzten Blindarbeit erfolgt. Insbesondere Motoren weisen häufig einen großen Phasenunterschied zwischen der am Motor anliegenden Spannung und dem durch den Motor fließenden Strom auf, wodurch nur ein kleiner Teil des durch den Motor fließenden Stroms tatsächliche Leistung produziert. Der weitere Strom entspricht einer sogenannten Blindleistung. Blindleistung belastet sowohl die anlageneigene Elektroverteilung als auch die Stromnetze von Stromversorgern, weshalb diese die Blindleistung unter Umständen bei der Strompreisberechnung berücksichtigen. Um auch den zeitlichen Verlauf der Blindleistung, insbesondere Spitzenwerte, berücksichtigen zu können, ist es dabei vorteilhaft, neben dem Leistungsprofil auch ein Blindleistungsprofil zu berechnen. Das berechnete Blindleistungsprofil bzw. die berechnete Blindarbeit können dabei selbstverständlich bei der oben beschriebenen Bestimmung der Gesamtkosten, das heißt der Total Cost of Ownership (TCO), berücksichtigt werden. Diese können daneben auch weitere Eigenschaften des Leistungsprofils, beispielsweise den Spitzenwert des Leistungsprofils, berücksichtigen. Entsprechende Kosten können lokal gespeichert sein oder durch weitere Systeme bereitgestellt werden, beispielsweise über das Internet. In particular, the component-specific parameter may be a usage-dependent reactive power or a particularly usage-dependent reactive power component, the determination of the component to be determined taking place as a function of the reactive work used by the installation. In particular, motors often have a large phase difference between the voltage applied to the motor and the current flowing through the motor, whereby only a small portion of the current flowing through the motor produces actual power. The further electricity corresponds to a so-called reactive power. Reactive power loads both the plant's own electrical distribution and the electricity grids of electricity suppliers, which is why they may consider the reactive power in the electricity price calculation. In order to be able to take into account the time course of the reactive power, in particular peak values, it is advantageous to calculate a reactive power profile in addition to the power profile. Of course, the calculated reactive power profile or the calculated reactive energy can be taken into account in the determination of the total costs described above, ie the total cost of ownership (TCO). These can also take into account further characteristics of the performance profile, for example the peak value of the performance profile. Corresponding costs may be stored locally or provided by other systems, for example via the Internet.

Die Berücksichtigung des weiteren komponentenspezifischen Parameters kann erfolgen, indem bestimmte Maximal-, Minimal- oder Ist-Werte für Eigenschaften der Komponente, der Anlage oder eines Bereichs der Anlage vorgegebenen werden. Dabei kann ein Maximalgewicht für die Anlage bzw. einen Bereich der Anlage, insbesondere eine Maschine, eine benötigte Netzspannung, eine minimale Tragkraft einer Maschine der Anlage, oder ein Maximalwert für eine Geräuschentwicklung vorgegeben sein. Dabei können entsprechende Werte auch zeitabhängig vorgegeben sein, so dass beispielsweise ein Spitzenwert für die Lautstärke eines erzeugten Geräuschs für ein vorgegebenes Intervall nicht oberhalb eines bestimmten Wertes liegt. The consideration of the further component-specific parameter can be made by specifying certain maximum, minimum or actual values for properties of the component, the plant or an area of the plant. In this case, a maximum weight for the system or an area of the system, in particular a machine, a required mains voltage, a minimum load capacity of a machine of the system, or a maximum value for a noise development can be predetermined. In this case, corresponding values can also be predetermined as a function of time, so that, for example, a peak value for the volume of a generated noise for a given interval is not above a certain value.

Es ist möglich, dass eine Komponentendatenbank vorgegeben wird, in der verschiedene wählbare Komponenten der Anlage und die jeweils den wählbaren Komponenten zugeordneten komponentenspezifischen Parameter und weiteren komponentenspezifischen Parameter gespeichert sind, wonach bei Bestimmung des Leistungsprofils die gewählten Komponenten in Abhängigkeit des Spezifikationsdatensatzes aus den wählbaren Komponenten gewählt werden, wobei für verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Anlage anstelle der zu ergänzenden Komponente oder wenigstens einer der zu ergänzenden Komponenten verschiedene wählbare Komponenten ausgewählt werden. Dabei kann die Komponentendatenbank insbesondere Komponenten von Antriebssträngen, wie beispielsweise Motoren, Gleich-/Wechselstromwandler, Getriebe, Schutzeinrichtungen, Lager und/oder Wellen und/oder feststehende Teile, wie beispielsweise Gehäuse umfassen. It is possible to specify a component database in which various selectable components of the system and the component-specific parameters and other component-specific parameters assigned to each of the selectable components are stored, whereby the selected components are selected from the selectable components as a function of the specification data set when the power profile is determined be selected for various possible embodiments of the system instead of the component to be supplemented or at least one of the components to be supplemented selectable components. In particular, the component database can include components of drive trains, such as motors, DC / AC converters, transmissions, protective devices, bearings and / or shafts, and / or fixed parts, such as housings.

Es ist dabei möglich, dass wenigstens eine der gewählten Komponenten zusätzlich in Abhängigkeit wenigstens einer vorangehend gewählten Komponente und/oder in Abhängigkeit des Nutzungsprofils gewählt wird. Dabei können insbesondere für einzelne Komponenten Listen von weiteren Komponenten gespeichert sein, die mit dieser Komponente vorteilhaft kombinierbar sind. Beispielsweise können zu einem Motor passende Stromkonditionierungseinrichtungen, Getriebe und/oder Abtriebswellen vorgegeben sein. Aus einem Nutzungsprofil können insbesondere zu erwartende Maximalbelastungen bzw. Dauerbelastungen einer Komponente abgeleitet werden und bei der Wahl der gewählten Komponente berücksichtigt werden. Daneben können die Wahlmöglichkeiten für die gewählte Komponente durch eine teilweise Spezifikation im Spezifikationsdatensatz eingeschränkt sein. Beispielsweise kann die Spezifikation bereits eine bestimmte Art der Spannungsversorgung oder ein bestimmtes Maximalgewicht vorgeben. It is possible that at least one of the selected components additionally in dependence of at least one previously selected component and / or depending on the Usage profile is selected. In this case, in particular for individual components, lists of further components can be stored, which can advantageously be combined with this component. For example, suitable for a motor power conditioning devices, gear and / or output shafts can be specified. From a usage profile in particular expected maximum loads or continuous loads of a component can be derived and taken into account in the choice of the selected component. In addition, the choices for the selected component may be limited by a partial specification in the specification data set. For example, the specification may already specify a specific type of power supply or a specific maximum weight.

Da Anlagen häufig ausgehend von einem logistischen Produktfluss simuliert werden, ist es möglich, dass das Nutzungsprofil in Abhängigkeit wenigstens eines Szenarioparameterdatensatzes und eines Anlagenauslegungsdatensatzes vorgegeben wird. Dabei kann die Anlagensimulation durch eine separate Anlagensimulationseinrichtung oder auch integriert mit den weiteren Berechnungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen. Since plants are often simulated on the basis of a logistical product flow, it is possible that the usage profile is predefined as a function of at least one scenario parameter data record and one plant design data record. The system simulation can be carried out by a separate system simulation device or integrated with the further calculations of the method according to the invention.

Der Anlagenauslegungsdatensatz beschreibt dabei die Art und Anzahl der Bestandteile der Anlage, insbesondere der Maschinen, wo insbesondere auch die geometrischen Abmessungen und/oder die Anordnung der Maschinen und/oder das Zusammenwirken der Maschinen vorgegeben ist. Insbesondere beschreibt der Anlagenauslegungsdatensatz ein Netzwerk zusammenwirkender Maschinen. Daneben können Maximalwerte für Geschwindigkeiten, Gewichte, Drehzahlen und Durchsätze der Maschinen vorgegeben sein. Der Szenarioparameterdatensatz gibt insbesondere den Ein- bzw. Ausgang von Objekten in bzw. aus der Anlage vor. Dieser kann als zeitlicher Verlauf angegeben sein, jedoch auch als parametrisiertes Modell, wobei beispielsweise eine statistische Verteilung für den zeitlichen Abstand zwischen zwei Eingangsereignissen vorgegeben sein kann. Der Szenarioparameterdatensatz kann insbesondere durch Messungen an vergleichbaren Anlagen bestimmt werden, wobei die Messergebnisse insbesondere skaliert werden können, um verschiedene Anlagendurchsätze zu berücksichtigen. Dabei können selbstverständlich mehrere Szenarioparameterdatensätze vorgesehen sein, um beispielsweise Werk- und Feiertage zu berücksichtigen, verschiedene Schätzungen des Anlagendurchsatzes zu simulieren oder das Verhalten der Anlage bei starken Nutzungsschwankungen zu ermitteln. The plant design data set describes the type and number of components of the system, in particular of the machines, where in particular the geometric dimensions and / or the arrangement of the machines and / or the interaction of the machines is specified. In particular, the plant design dataset describes a network of interacting machines. In addition, maximum values for speeds, weights, speeds and throughputs of the machines can be specified. The scenario parameter data set specifies, in particular, the input and output of objects into or out of the system. This can be specified as a time course, but also as a parameterized model, wherein, for example, a statistical distribution for the time interval between two input events can be specified. In particular, the scenario parameter data set can be determined by measurements on comparable systems, with the measurement results in particular being able to be scaled in order to take into account different system throughputs. Of course, several scenario parameter data records can be provided to take into account, for example, holidays and holidays, to simulate different estimates of the plant throughput or to determine the behavior of the plant in the event of severe fluctuations in use.

Die Generierung des Nutzungsprofils kann dabei durch Simulation der Anlage als logistisches System erfolgen, wobei insbesondere eine Materialflusssimulation durchgeführt wird. Dabei wird insbesondere die Bewegung und Bearbeitung von diskreten Objekten durch das System im Rahmen einer ereignisdiskreten Simulation simuliert. Derartige Simulationen sind geeignet, um beispielsweise den Transport von Gepäck auf einem Flughafen oder die Produktion diskreter Gegenstände aus einzelnen Komponenten zu simulieren. The utilization profile can be generated by simulating the system as a logistic system, with a material flow simulation in particular being carried out. In particular, the movement and processing of discrete objects is simulated by the system as part of an event-discrete simulation. Such simulations are suitable for simulating, for example, the transportation of luggage at an airport or the production of discrete items from individual components.

Eine derartige Bestimmung eines Nutzungsprofils ist prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise liegen im Programm „Tecnomatix Plant Simulation“ der Firma Siemens AG die entsprechenden Daten für ein Nutzungsprofil zumindest für Einzelzeiträume vor. Falls notwendig können derartige Lösungen durch eine Protokollierungsfunktion zur Erstellung eines Nutzungsprofils erweitert werden. Such a determination of a usage profile is known in principle from the prior art. For example, in the "Tecnomatix Plant Simulation" program of Siemens AG, the corresponding data for a usage profile are available at least for individual periods. If necessary, such solutions can be extended by a logging function for creating a usage profile.

Es ist möglich, dass mehrere unterschiedliche Anlagenauslegungsdatensätze und/oder Szenarioparameterdatensätze vorgegeben werden, in deren Abhängigkeit mehrere Nutzungsprofile bestimmt werden, wonach die zu ergänzende Komponente in Abhängigkeit der mehreren Nutzungsprofile bestimmt wird. Dabei können insbesondere jeweils separate Leistungsprofile bestimmt werden und bei der Bestimmung der zu ergänzenden Komponente die separat bestimmten Leistungsprofile und unter Umständen auch die separat bestimmten weiteren Komponentenparameter zu allen Nutzungsprofilen berücksichtigt werden. It is possible that a plurality of different system design data sets and / or scenario parameter data sets are specified, as a function of which a plurality of usage profiles are determined, according to which the component to be supplemented is determined as a function of the plurality of usage profiles. In particular, separate performance profiles can be determined in each case and the separately determined performance profiles and possibly also the separately determined further component parameters for all usage profiles can be taken into account when determining the component to be supplemented.

Insbesondere können im erfindungsgemäßen Verfahren mehrere zu ergänzende Komponenten bestimmt werden, wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird. Dabei wird in einem ersten Durchgang wenigstens eine erste zu ergänzende Komponente bestimmt, wonach der Spezifikationsdatensatz entsprechend der bereits bestimmten zu ergänzenden Komponente angepasst wird, wonach in einem zweiten Durchgang wenigstens eine zweite zu ergänzende Komponente in Abhängigkeit des angepassten Spezifikationsdatensatzes bestimmt wird. Dieses Verfahren kann entsprechend fortgesetzt werden, bis alle zu ergänzenden Komponenten bestimmt sind. Alternativ ist auch eine Unterbrechung des Verfahrens nach einer vorgegebenen Anzahl von Durchläufen möglich. Im Rahmen der iterativen Durchführung des Verfahrens können auch im ursprünglichen Spezifikationsdatensatz bereits vorgegebene Komponenten oder bereits bestimmte zu ergänzende Komponenten durch andere Komponenten ersetzt werden. Dabei kann die Bestimmung der zu ergänzenden Komponenten derart erfolgen, dass eine oder mehrere Variablen optimiert werden, wobei das Verfahren bei Erreichen eines lokalen oder globalen Minimums bzw. Maximums für die Variable endet. Dabei kann das Verfahren auch bei Erreichen eines Pareto-Optimums bzw. eines lokalen Pareto-Optimums enden. In particular, several components to be supplemented can be determined in the method according to the invention, the method being carried out iteratively. In this case, at least one first component to be supplemented is determined in a first pass, after which the specification dataset is adapted according to the already determined component to be supplemented, after which at least one second component to be supplemented is determined in a second pass depending on the adapted specification dataset. This procedure can be continued accordingly until all components to be supplemented are determined. Alternatively, an interruption of the method after a predetermined number of passes is possible. In the context of the iterative implementation of the method, predefined components or already determined components to be supplemented can also be replaced by other components in the original specification data record. In this case, the determination of the components to be supplemented can take place in such a way that one or more variables are optimized, the method ending when a local or global minimum or maximum for the variable is reached. In this case, the method can also end when a Pareto optimum or a local Pareto optimum has been reached.

Alternativ können mehrere zu ergänzende Komponenten ergänzt werden, wobei das Verfahren wiederholt durchgeführt wird und der Spezifikationsdatensatz durch einen genetischen Algorithmus variiert wird. Genetische Algorithmen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Dabei werden mehrere erste Spezifikationsdatensätze vorgegeben. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ermittelt, welche dieser Spezifikationsdatensätze eine vorgegebene Bedingung besonders gut erfüllen. Die entsprechend besten Spezifikationsdatensätze werden anschließend kombiniert, wonach die Spezifikationsdatensätze neu ausgewertet werden. Dies wird solange fortgesetzt, bis eine lokale oder globale Optimierung erreicht ist. Alternatively, a plurality of components to be supplemented may be supplemented, the method being repeatedly performed and the specification data set being varied by a genetic algorithm. Genetic algorithms are basically known in the art. Several first specification data sets are specified here. In the context of the method according to the invention, it is determined which of these specification data sets fulfill a given condition particularly well. The correspondingly best specification data sets are then combined, after which the specification data records are re-evaluated. This will continue until a local or global optimization is achieved.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem das Energieverteilungsnetz der Anlage berücksichtigt werden. Daher kann für jede der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage nach Bestimmung des Leistungsprofils und/oder der Bereichsleistungsprofile wenigstens eine Netzkomponente eines Energieverteilungsnetzes der Anlage in Abhängigkeit des Leistungsprofils und/oder wenigstens eines der Bereichsleistungsprofile bestimmt werden. In addition, the energy distribution network of the plant can be taken into account in the method according to the invention. Therefore, for each of the execution options of the system, after determining the power profile and / or the range power profiles, at least one network component of a power distribution network of the system can be determined depending on the power profile and / or at least one of the range power profiles.

Hierzu kann beispielsweise eine Netzkomponentendatenbank vorgesehen sein. Insbesondere können zuvor bestimmte Blindleistungsprofile ebenfalls ausgewertet werden. For this purpose, for example, a network component database can be provided. In particular, previously determined reactive power profiles can also be evaluated.

Die Netzkomponente kann insbesondere in Abhängigkeit eines Maximalwerts der Leistung des Leistungsprofils oder eines der Bereichsleistungsprofile bestimmt werden. The network component can be determined in particular as a function of a maximum value of the power profile performance or of one of the area performance profiles.

In Abhängigkeit des Leistungsverbrauchs können damit passende Netzkomponenten wie Leitungen, Sicherheitseinrichtungen, Schaltschränke und Ähnliches ermittelt werden und insbesondere das gesamte Energieverteilungsnetz generiert werden. Dies kann durch eine separate Softwarekomponente, beispielsweise das Programm „Simaris“ der Siemens AG, erfolgen, das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch vollständig auf einem integrierten System durchgeführt werden. Insbesondere kann die zu ergänzende Komponente unter Berücksichtigung einer die Netzkomponente betreffenden netzkomponentenspezifischen Information bestimmt werden. Dabei können insbesondere die Kosten der Netzkomponente im Rahmen der Berechnung von Gesamtkosten, das heißt von der Total Cost of Ownership (TCO), berücksichtigt werden, insbesondere sowohl die Anschaffungs- als auch die Betriebskosten. Alternativ oder ergänzend können jedoch auch Abmessungen bzw. Gewichte von Netzkomponenten sowie der Energieverbrauch der Netzkomponenten berücksichtigt werden. Depending on the power consumption suitable network components such as lines, safety devices, cabinets and the like can be determined and in particular the entire power distribution network can be generated. This can be done by a separate software component, for example the program "Simaris" from Siemens AG, but the method according to the invention can also be carried out completely on an integrated system. In particular, the component to be supplemented can be determined taking into account network component-specific information concerning the network component. In particular, the costs of the network component in the context of the calculation of total costs, that is, the total cost of ownership (TCO), can be taken into account, in particular both the acquisition and the operating costs. Alternatively or additionally, however, dimensions or weights of network components as well as the energy consumption of the network components can be taken into account.

Moderne technische Anlagen umfassen häufig komplexe Steuereinrichtungen, die es beispielsweise erlauben, in Abhängigkeit eines momentanen Durchsatzes Teile der Anlage abzuschalten und/oder in einen energiesparenden Zustand zu versetzen. Es ist daher im erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass bei der Berechnung des Leistungsprofils ein Steueralgorithmus einer Steuereinrichtung der Anlage berücksichtigt wird, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Steueralgorithmus und wenigstens einer weiteren von der Steuereinrichtung erfassten Größe wenigstens einen Bereich der Anlage zwischen einem betriebsbereiten und einem nicht betriebsbereiten Zustand umzuschalten. Ist der Steueralgorithmus bekannt, kann beispielsweise ein Szenarioparameterdatensatz ausgewertet werden, um Zeiträume zu bestimmen, in denen die simulierte Anlage oder zumindest Bereiche der Anlage, insbesondere bestimmte Maschinen, in einen nicht betriebsbereiten Zustand versetzen werden würde. Dies kann bei der Berechnung von Leistungsprofilen, Blindleistungsprofilen und Ähnlichem berücksichtigt werden. Modern technical systems often include complex control devices that allow, for example, depending on a current throughput turn off parts of the system and / or put in an energy-saving state. It is therefore possible in the method according to the invention that in the calculation of the power profile, a control algorithm of a control device of the system is taken into account, wherein the control device is formed, depending on the control algorithm and at least one further detected by the controller size at least a portion of the system between a ready for operation and a non-operational state switch. If the control algorithm is known, for example, a scenario parameter data set can be evaluated in order to determine time periods in which the simulated plant or at least areas of the plant, in particular certain machines, would be put into a non-operational state. This can be taken into account when calculating power profiles, reactive power profiles and the like.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages and details of the invention will become apparent from the following embodiments and the accompanying drawings. Showing:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 schematically an embodiment of the method according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer technischen Anlage, 2 a schematic representation of a technical system,

3 ein Beispiel eines Szenarioparameterdatensatzes, 3 an example of a scenario parameter record,

4 und 5 jeweils den zeitlichen Verlauf eines Parameters eines Nutzungsprofils, 4 and 5 the temporal course of a parameter of a usage profile,

6 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 6 a flowchart of another embodiment of the method according to the invention, and

7 ein Ausführungsbeispiel der technischen Umsetzung des in 6 dargestellten Verfahrens. 7 an embodiment of the technical implementation of in 6 illustrated method.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur energieverbrauchsbasierten Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten. Als Eingangsdaten werden dem Verfahren ein Anlagenauslegungsdatensatz 1, ein Szenarioparameterdatensatz 2, ein Spezifikationsdatensatz 3 sowie eine Komponentendatenbank 4 bereitgestellt. Der Anlagenauslegungsdatensatz 1 beschreibt dabei die Art und Anzahl der Bestandteile der Anlage und insbesondere die geometrischen Abmessungen und die Anordnung der von der Anlage umfassten Maschinen so wie das Zusammenwirken der Maschinen. Eine grafische Darstellung einer technischen Anlage wie sie in dem Anlagenauslegungsdatensatz 1 beschrieben ist, ist in 2 gezeigt. Die technische Anlage 23 ist ein Förderbandsystem zum Transport von Gepäckstücken in einem Flughafen. Dabei kann die Anlage 23 in mehrere Bereiche unterteilt werden, von denen die Bereiche 24, 25, 26 und 27 markiert sind. Die Bereiche sind logistisch über den Eingang bzw. Ausgang von Objekten in die jeweiligen Bereiche 24, 25, 26, 27 gekoppelt. Im Folgenden soll die Bestimmung der zu ergänzenden Komponente ausschließlich für die Bereiche 24, 25, 26 und 27 beschrieben werden. 1 schematically shows an embodiment of a method for energy consumption based design of a technical system with multiple components. As input data, the procedure becomes a system design data record 1 , a scenario parameter record 2 , a specification record 3 as well as a component database 4 provided. The plant design data record 1 describes the type and number of components of the system and in particular the geometric dimensions and the arrangement of the plant included machines as well as the interaction of the machines. A graphical representation of a technical asset as described in the asset design data set 1 is described in is 2 shown. The technical system 23 is a conveyor system for transporting luggage in an airport. The system can 23 be divided into several areas, of which the areas 24 . 25 . 26 and 27 are marked. The areas are logistical about the entrance or exit of objects in the respective areas 24 . 25 . 26 . 27 coupled. The following is the determination of the component to be supplemented exclusively for the areas 24 . 25 . 26 and 27 to be discribed.

Der Szenarioparameterdatensatz 2 gibt den Durchsatz von Gepäckstücken durch das Förderbandsystem 23 zeitabhängig vor, ein entsprechender Szenarioparameterdatensatz 2 ist beispielhaft in 3 gezeigt. Dort ist die Anzahl der transportierten Gepäckstücke pro Zeit gegen die Zeit aufgetragen. Der Szenarioparameterdatensatz 2 zeigt dabei Messungen, die an einer mit der auszulegenden Anlage 23 vergleichbaren Anlage, einem weiteren Förderbandsystem an einem Flughafen, gemessen wurde. Alternativ wäre es möglich, den Szenarioparameterdatensatz durch eine Simulation zu generieren. The scenario parameter record 2 Gives the throughput of luggage through the conveyor belt system 23 time-dependent, a corresponding scenario parameter data set 2 is exemplary in 3 shown. There, the number of transported luggage per time is plotted against time. The scenario parameter record 2 shows measurements taken at one with the system to be interpreted 23 comparable facility, another conveyor belt system at an airport. Alternatively, it would be possible to generate the scenario parameter data set by a simulation.

Die Bereichsspezifikationsdatensätze für die Bereiche 24, 25, 26 und 27 bilden den Spezifikationsdatensatz 3. Es ist dabei ausreichend, Bereichsspezifikationsdatensätze für die Bereiche 24, 25, 26 und 27 vorzugeben, für die eine Komponente ergänzt werden soll. The area specification records for the areas 24 . 25 . 26 and 27 make the specification record 3 , It is sufficient to use area specification records for the areas 24 . 25 . 26 and 27 Specify for which a component is to be added.

Die Komponentendatenbank 4 umfasst für jede der für die Anlage 23 wählbaren Komponenten einen Datensatz mit einer Identifikation 5 der Komponente, einem komponentenspezifischen Parameter 6, der im Rahmen der Berechnung des Leistungsprofils nutzbar ist, sowie einem weiteren komponentenspezifischen Parameter 7. Dabei können ergänzend in den Komponentendatensätzen zusätzliche Informationen vorgesehen sein, die eine Auswahl der gewählten Komponenten in den folgenden Schritten verbessern bzw. vereinfachen oder die im Rahmen der Bestimmung der zu ergänzenden Komponente ausgewertet werden. The component database 4 includes for each of the plant 23 selectable components a record with an identification 5 component, a component-specific parameter 6 , which is usable in the calculation of the power profile, as well as another component-specific parameter 7 , In addition, additional information may be provided in the component data sets which improve or simplify a selection of the selected components in the following steps or which are evaluated in the course of determining the component to be supplemented.

Zunächst wird in einem Anlagensimulationsmodul 8 die Anlage 23 ereignisdiskret logistisch simuliert. Dabei wird ausgenutzt, dass durch den Anlagenauslegungsdatensatz ein Netzwerk definiert ist, das das Zusammenwirken der Bereiche der Anlage beschreibt. Durch bekannte Methoden der Anlagensimulation wird eine logistische Simulation mit dem im Szenarioparameterdatensatz beschriebenen zeitabhängigen Durchsatz durchgeführt. Diese Simulation ermittelt die Bewegung der diskreten Objekte, also der Gepäckstücke, durch die Anlage 23. Dabei werden insbesondere die Geschwindigkeit der Förderbänder und die jeweils auf den Förderbändern liegenden Massen bestimmt. Der zeitliche Verlauf dieser Daten wird zumindest für die Bereiche 24, 25, 26 und 27 protokolliert und in Form von vier Nutzungsprofilen 9 ausgegeben. Jedes der Nutzungsprofile 9 beschreibt damit den zeitlichen Verlauf zumindest einer durch das Förderband in den Bereichen 24, 25, 26, 27 beförderten Masse sowie die jeweilige Förderbandgeschwindigkeit. Entsprechende zeitliche Verläufe sind beispielhaft in 4 für den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit des Förderbands und in 5 für den zeitlichen Verlauf der Belastung des Förderbands gezeigt. Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass der Geschwindigkeitsverlauf kontinuierlich ist und sich aus dem Geschwindigkeitsverlauf leicht eine Beschleunigung des Förderbandes bestimmten lässt, und dass der zeitabhängige Masseverlauf aus einigen diskreten Stufen besteht, da eine Bewegung von diskreten Objekten simuliert wird. First, in a plant simulation module 8th the attachment 23 Event-discreetly simulated logistically. It is exploited that a network is defined by the plant design data record, which describes the interaction of the areas of the plant. By known methods of plant simulation, a logistic simulation is performed with the time-dependent throughput described in the scenario parameter data set. This simulation determines the movement of the discrete objects, ie the pieces of luggage, through the system 23 , In particular, the speed of the conveyor belts and the respective masses lying on the conveyor belts are determined. The temporal course of this data is at least for the ranges 24 . 25 . 26 and 27 logged and in the form of four usage profiles 9 output. Each of the usage profiles 9 thus describes the time course of at least one by the conveyor belt in the areas 24 . 25 . 26 . 27 conveyed mass and the respective conveyor belt speed. Corresponding time courses are exemplary in 4 for the time course of the speed of the conveyor belt and in 5 shown for the time course of the load on the conveyor belt. It can be seen in particular that the velocity profile is continuous and that an acceleration of the conveyor belt can easily be determined from the velocity profile, and that the time-dependent mass profile consists of a few discrete stages, since a movement of discrete objects is simulated.

Nach Bestimmung der Nutzungsprofile 9 werden durch das Komponentenauswahlmodul 10 für jeden der Bereiche 24, 25, 26 und 27 jeweils zwei Ausführungsmöglichkeiten 11, 12, 13 und 14 der Anlage generiert, wobei die verschiedenen Ausführungsformen 11, 12, 13, 14 jedes Bereichs 24, 25, 26, 27 eine verschiedene gewählte Komponente als Möglichkeit der zu ergänzende Komponente umfassen. Die Beschränkung auf jeweils zwei Ausführungsmöglichkeiten 11, 12, 13, 14 erfolgt im Sinne einer übersichtlichen Darstellung des Verfahrens. After determining the usage profiles 9 be through the component selection module 10 for each of the areas 24 . 25 . 26 and 27 two execution options each 11 . 12 . 13 and 14 generated the system, the various embodiments 11 . 12 . 13 . 14 every area 24 . 25 . 26 . 27 comprise a different selected component as a possibility of the component to be supplemented. The restriction to two possible executions 11 . 12 . 13 . 14 takes place in the sense of a clear presentation of the procedure.

Zur Auswahl der gewählten Komponente für die jeweilige Ausführungsmöglichkeit 11, 12, 13, 14 wird der den jeweiligen Bereich 24, 25, 26, 27 zugeordnete Bereichsspezifikationsdatensatz ausgewertet, um zur vorhandenen Spezifikation passende Komponente aus der Komponentendatenbank auszuwählen. Der Bereichsspezifikationsdatensatz beschreibt dabei, um welche Komponente es sich handelt, also beispielsweise ob ein Motor oder ein Getriebe gewählt werden soll. Ergänzend können durch den Bereichsspezifikationsdatensatz bereits weitere Einschränkungen für die Komponente vorgegeben sein, beispielsweise die Art der Spannungsversorgung, ein maximales Gewicht oder maximale Abmessungen. Zudem kann im Bereichsspezifikationsdatensatz bereits eine Komponente spezifiziert sein, die mit der zu ergänzenden Komponente zusammenwirkt, wobei für die bereits spezifizierte Komponente in der Komponentendatenbank 4 empfohlene Komponenten gespeichert sind. In diesem Fall können ausschließlich die empfohlenen Komponenten berücksichtigt werden. Ergänzend werden zur Komponentenauswahl die Bereichsnutzungsprofile 9 herangezogen, wobei in Abhängigkeit der maximalen Belastung, der maximalen Geschwindigkeit und der maximalen Beschleunigung, die durch die Bereichsnutzungsprofile 9 vorgegeben sind, Mindestanforderungen für die wählbaren Komponenten bestimmt werden. Verbleibt unter Berücksichtigung der beschriebenen Bedingungen nur eine wählbare Komponente aus der Komponentendatenbank 4, so ist die zu ergänzende Komponente durch die Anforderungen bereits eindeutig bestimmt und das Verfahren kann abgebrochen werden. Es ist jedoch zu erwarten, dass weiterhin mehrere Möglichkeiten für die zu ergänzenden Komponenten verbleiben. Aus diesen Möglichkeiten der wählbaren Komponenten werden für jeden der Bereiche 24, 25, 26, 27 jeweils zwei Ausführungsmöglichkeiten 11, 12, 13, 14 des Bereichs der Anlage bestimmt. Die folgenden Schritte des Verfahrens sind zur größeren Übersichtlichkeit nur für den Bereich 24, das heißt für die Ausführungsmöglichkeiten 11 gezeigt. Die Weiterverarbeitung für die Bereiche 25, 26, 27 verläuft entsprechend, was durch die gestrichelten Linien 17 angedeutet ist. To select the selected component for the respective execution option 11 . 12 . 13 . 14 becomes the respective area 24 . 25 . 26 . 27 associated range specification data set evaluated to select component matching the existing specification from the component database. The area specification data record describes what component it is, that is, for example, whether a motor or a transmission should be selected. In addition, the range specification data set may already specify further restrictions for the component, for example the type of power supply, a maximum weight or maximum dimensions. In addition, a component that interacts with the component to be supplemented may already be specified in the region specification data record, with the already specified component in the component database being specified 4 recommended components are stored. In this case only the recommended components can be considered. In addition, the area usage profiles are used for component selection 9 depending on the maximum load, the maximum speed and the maximum acceleration caused by the area utilization profiles 9 are predetermined, Minimum requirements for the selectable components are determined. Considering the conditions described, only one selectable component remains from the component database 4 , the component to be supplemented is already clearly determined by the requirements and the method can be aborted. However, it is to be expected that there will continue to be several possibilities for the components to be supplemented. From these choices of selectable components are made for each of the areas 24 . 25 . 26 . 27 two execution options each 11 . 12 . 13 . 14 of the area of the installation. The following steps of the procedure are for the sake of clarity only for the area 24 that is for the execution options 11 shown. The finishing for the areas 25 . 26 . 27 runs accordingly, which is indicated by the dashed lines 17 is indicated.

Für jede der zwei Ausführungsmöglichkeiten 11 des Bereichs 24 der Anlage 23 wird durch das Leistungsprofilberechnungsmodul 15 ein Leistungsprofil 16 berechnet. Dabei erfolgt eine elektromechanische Simulation der jeweiligen Ausführungsmöglichkeit 11 des Anlagenbereichs gemäß der durch die Bereichsnutzungsprofile 9 vorgegebenen Belastungen. Dabei ist es insbesondere möglich, dass eine als Leistungsprofilberechnungsmodul 15 genutzte Software auch die Komponentendatenbank 4 bereitstellt. Zur Berechnung werden durch die Komponentendatenbank 4 die komponentenspezifischen Parameter 6 für die in der konkreten Ausführungsmöglichkeit 11 genutzten Komponenten bereitgestellt. Mit diesen wird anschließend eine nutzungsabhängige Berechnung des Verbrauchs durchgeführt. For each of the two execution options 11 of the area 24 the plant 23 is through the performance profile calculation module 15 a performance profile 16 calculated. In this case, an electromechanical simulation of the respective execution option 11 of the plant area as determined by the area usage profiles 9 predetermined loads. In this case, it is possible, in particular, for a module as a performance profile calculation module 15 used software also the component database 4 provides. The calculation is done by the component database 4 the component-specific parameters 6 for those in the concrete execution option 11 deployed components. These are then used to carry out a usage-based calculation of the consumption.

Anschließend wird durch das Komponentenbestimmungsmodul 18 für jeden der Bereiche 24, 25, 26, 27 die zu ergänzende Komponente in Abhängigkeit der Leistungsprofile 16 sowie des Weiteren komponentenspezifischen Parameters 7 bestimmt. Die komponentenspezifischen Parameter werden dabei ermittelt, indem aus der Ausführungsmöglichkeit 11 die Identifikation der Komponenten ausgelesen wird und der entsprechende weitere komponentenspezifische Parameter 7 der Komponentendatenbank 4 entnommen wird. Dabei erfolgt die Auswahl der zu ergänzenden Komponente derart, dass für jede der Ausführungsmöglichkeiten 11, 12, 13, 14 der Bereiche 24, 25, 26, 27 der Anlage eine Variable in Abhängigkeit der jeweiligen Leistungsprofile 16 und wenigstens eines weiteren komponentenspezifischen Parameters 7 für die Komponenten der Ausführungsmöglichkeit 11, 12, 13, 14 der Anlage berechnet wird und anschließend diejenige Komponente als zu ergänzende Komponente bestimmt wird, die in der Ausführungsmöglichkeit genutzt wird, für die die Variable maximal bzw. minimal ist. Dabei ist der weitere komponentenspezifische Parameter 7 ein Blindleistungsanteil an der Verbrauchsleistung und als Variable wird die Blindarbeit über den vorgegebenen Zeitraum durch integrieren des Leistungsprofils über den Zeitraum und Skalierung mit dem Blindleistungsanteil bestimmt. Die zu ergänzende Komponente wird der Ausführungsmöglichkeit des Anlagenbereichs mit der geringsten Blindarbeit für den vorgegebenen Zeitraum entnommen. Das Komponentenbestimmungsmodul 18 gibt anschließend für jeden der Bereiche 24, 25, 26, 27 jeweils einen Bereichsspezifikationsdatensatz 19, 20, 21, 22 aus. Subsequently, by the component determination module 18 for each of the areas 24 . 25 . 26 . 27 the component to be supplemented depending on the performance profiles 16 as well as the component-specific parameter 7 certainly. The component-specific parameters are determined by the execution possibility 11 the identification of the components is read out and the corresponding further component-specific parameters 7 the component database 4 is removed. In this case, the selection of the component to be supplemented takes place in such a way that for each of the possible embodiments 11 . 12 . 13 . 14 the areas 24 . 25 . 26 . 27 the plant a variable depending on the respective performance profiles 16 and at least one further component-specific parameter 7 for the components of the execution possibility 11 . 12 . 13 . 14 the system is calculated and then that component is determined as a component to be supplemented, which is used in the execution possibility for which the variable is maximum or minimum. Here is the other component-specific parameter 7 a reactive power share of the consumption power and as a variable, the reactive energy is determined over the given period by integrating the power profile over the period and scaling with the reactive power share. The component to be supplemented is taken from the execution possibility of the plant area with the least reactive work for the given period. The component determination module 18 then gives for each of the areas 24 . 25 . 26 . 27 one area specification record each 19 . 20 . 21 . 22 out.

Alternativ wäre es auch möglich als Variable die Gesamtkosten der Anlage für einen vorgegebenen Zeitraum, also die Total Cost of Ownership (TCO), zu berechnen. Dabei kann das Leistungsprofil mit zeitlich variablen Energiekosten gewichtet werden und bei der Berechnung der Energiekosten können zusätzlich die Maximalwerte des Leistungsprofils sowie Kosten für eine genutzte Blindarbeit berücksichtigt werden. Sind in der Komponentendatenbank zusätzlich als weitere komponentenspezifische Parameter die Anschaffungskosten der Komponente und/oder Wartungskosten und/oder Verbrauchskosten für einen vorgegebenen Zeitraum gespeichert, so können diese Kosten bei der Berechnung der Gesamtkosten für einen gewissen Zeitraum mit berücksichtigt werden. Da die Gesamtkosten für verschiedene Ausführungsmöglichkeiten als variable Kosten berechnet werden, ist es möglich mit dem gezeigten Verfahren auch die Gesamtkosten der Anlage für einen vorgegebenen Zeitraum zu minimieren. Alternatively, it would also be possible to calculate as a variable the total cost of the installation for a given period, ie the total cost of ownership (TCO). The performance profile can be weighted with time-variable energy costs, and the calculation of energy costs can additionally take into account the maximum values of the performance profile as well as costs for a used reactive work. If in the component database the additional costs of the component and / or maintenance costs and / or consumption costs for a predetermined period are additionally stored as further component-specific parameters, these costs can be taken into account in the calculation of the total costs for a certain period of time. Since the total costs for various execution options are calculated as variable costs, it is possible with the method shown also to minimize the total costs of the system for a given period of time.

6 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur energieverbrauchsbasierten Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten. Dabei werden im in 6 dargestellten Verfahren mehrere Komponenten ergänzt, wozu das Verfahren mehrmals wiederholt wird. Es wird zunächst eine Ausführungsform beschrieben, bei der bei jedem Durchgang des Verfahrens eine zu ergänzende Komponente bestimmt wird. Hierzu werden in Schritt S1 zu Beginn des Verfahrens ein Anlagenauslegungsdatensatz, ein Szenarioparameterdatensatz, ein Spezifikationsdatensatz, der bezüglich mehrerer zu ergänzender Komponenten unvollständig ist und eine Komponentendatenbank vorgegeben. 6 schematically shows a flowchart of another method for energy consumption-based design of a technical system with multiple components. It will be in the in 6 illustrated methods added several components, including the process is repeated several times. An embodiment will first be described in which a component to be supplemented is determined during each passage of the method. For this purpose, in step S1 at the beginning of the method, a system design data record, a scenario parameter data record, a specification data record which is incomplete with respect to a plurality of components to be supplemented and a component database are specified.

In Schritt S2 werden anschließend mehrere Ausführungsmöglichkeiten für die Anlage generiert, wobei sich die Ausführungsmöglichkeiten in genau einer für eine zu ergänzenden Komponente gewählten Komponente unterscheiden. Für die weiteren zu ergänzenden Komponenten wird jeweils die gleiche Komponente als gewählte Komponente gewählt. Das Vorgehen zu den Schritten S1 und S2 entspricht dabei dem zu 1 erläuterten Vorgehen. Eine Unterteilung der Anlage in mehrere Bereiche wird zur klaren Darstellung des Verfahrens hier nicht genutzt, sie wäre jedoch selbstverständlich ebenfalls möglich. In step S2, a plurality of execution options for the system are then generated, wherein the execution options differ in exactly one component selected for a component to be supplemented. For the other components to be supplemented, the same component is selected as the selected component. The procedure for steps S1 and S2 corresponds to the 1 explained procedure. A subdivision of the system in several areas is not used here for clarity of the method, but it would of course also possible.

In Schritt S3 wird für jede der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage ein Leistungsprofil bestimmt, wie dies bereits zu 1 erläutert wurde. Ergänzend wird für jede der Ausführungsmöglichkeiten ein Blindleistungsprofil ermittelt. Hierzu wird für die Komponenten der Ausführungsmöglichkeit jeweils eine nutzungsabhängige Blindleistung als weiterer komponentenspezifischer Parameter aus der Komponentendatenbank ausgelesen und unter Berücksichtigung der nutzungsabhängigen Blindleistung für die Komponenten der jeweiligen Ausführungsmöglichkeit der Anlage aus dem Nutzungsprofil ein Blindleistungsprofil bestimmt. In step S3, a performance profile is determined for each of the execution options of the system, as already has 1 was explained. In addition, a reactive power profile is determined for each of the design options. For this purpose, for each of the components of the execution option, a usage-dependent reactive power is read out as a further component-specific parameter from the component database and a reactive power profile is determined taking into account the usage-dependent reactive power for the components of the respective embodiment of the system from the utilization profile.

Anschließend werden in Schritt S4 die Netzkomponenten für das Energieverteilungsnetz der jeweiligen Ausführungsmöglichkeit der Anlage ermittelt. Dabei erfolgt die Auswahl der Netzkomponenten in Abhängigkeit des Leistungsprofils sowie des Blindleistungsprofils, wobei insbesondere die jeweiligen Maximalwerte berücksichtigt werden. Subsequently, in step S4, the network components for the power distribution network of the respective possible execution of the system are determined. In this case, the selection of the network components takes place as a function of the power profile and of the reactive power profile, wherein in particular the respective maximum values are taken into account.

In Schritt S5 wird eine Variable berechnet, die zur Auswahl einer der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage und damit einer der zu ergänzenden Komponenten dient. Dabei wird eine gewichtete Summe des Integrals über das Leistungsprofil und des Integrals über das Blindleistungsprofil als Variable berechnet, wonach in Schritt S6 jene Ausführungsmöglichkeit der Anlage ausgewählt wird, für die die Variable minimal ist. In step S5, a variable is calculated, which is used to select one of the execution options of the system and thus one of the components to be supplemented. In this case, a weighted sum of the integral over the power profile and the integral over the reactive power profile is calculated as a variable, after which, in step S6, that possibility of execution of the installation is selected for which the variable is minimal.

In Schritt S7 wird anschließend der Spezifikationsdatensatz aktualisiert, indem die gewählte Komponente der in Schritt S6 bestimmten Ausführungsmöglichkeit der Anlage, die der zu ergänzenden Komponente entspricht, in den Spezifikationsdatensatz übertragen wird. Damit liegt nach dem ersten Durchlauf des Verfahrens in Schritt S8 ein Spezifikationsdatensatz vor, der gegenüber dem ursprünglich in Schritt S1 vorgegebenen Spezifikationsdatensatz bezüglich einer zu ergänzenden Komponente weniger als zuvor unvollständig ist. In Schritt S8 wird überprüft, ob der Spezifikationsdatensatz bezüglich aller zu ergänzenden Komponenten vollständig ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren ab Schritt S2 wiederholt, um eine weitere Komponente zu ergänzen. Ist der Spezifikationsdatensatz jedoch vollständig, so werden zumindest die für die ursprünglich zu ergänzenden Komponenten gewählten Komponenten in Schritt S9 zur Weiterverarbeitung bzw. für einen Benutzer bereitgestellt. Ergänzend können auch weitere während des Verfahrens angefallene Informationen, insbesondere der vollständige Spezifikationsdatensatz, die ermittelten Netzkomponenten, Verbrauchs- und/oder Blindleistungsprofile sowie ergänzende Kostenberechnungen ausgegeben werden. In step S7, the specification data record is then updated by transferring the selected component of the execution facility of the installation, which corresponds to the component to be supplemented, determined in step S6 to the specification data record. Thus, after the first pass of the method in step S8, there is a specification data record which is less than previously incomplete compared to the specification data record originally specified in step S1 with respect to a component to be supplemented. In step S8, it is checked whether the specification data set is complete with respect to all the components to be supplemented. If this is not the case, the method is repeated from step S2 to supplement another component. However, if the specification data record is complete, then at least the components selected for the components originally to be supplemented are provided for further processing or for a user in step S9. In addition, further information obtained during the process, in particular the complete specification data set, the determined network components, consumption and / or reactive power profiles as well as additional cost calculations can be output.

Das beschriebene Verfahren ist insbesondere geeignet zu ergänzende Komponenten einer technischen Anlage zu bestimmen, wenn diese zu ergänzenden Komponenten im Wesentlichen unabhängig voneinander austauschbar sind. Es ist jedoch möglich, dass eine Änderung einer Komponente auf die Wirkung, den Verbrauch oder Ähnliches einer weiteren Komponente zurückwirkt. Entsprechend können mehrere zu wählende Komponenten auch mit anderen Algorithmen gewählt werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Wahl mit einem genetischen Algorithmus wird nun ebenfalls mit Bezug auf 6 erläutert. Dabei werden in Schritt S1, wie zuvor erläutert, die Eingangsdaten bereitgestellt. In Schritt S2 werden im Rahmen der Generierung der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage nun jedoch alle zu ergänzenden Komponenten gleichzeitig variiert, das heißt, dass sich zwei der Ausführungsmöglichkeiten auch in zwei oder mehr der für die zu ergänzenden Komponenten gewählten Komponenten unterscheiden können. Dabei werden die Komponenten, soweit sie nicht durch den Spezifikationsdatensatz und das Nutzungsprofil bestimmt sind, zufällig ausgewählt. Alternativ können in Schritt S2 noch Zusatzbedingungen bei der Auswahl der Komponenten berücksichtigt werden. The method described is particularly suitable for determining additional components of a technical installation, if these are essentially interchangeable with complementary components. However, it is possible that a change in one component would have an effect on the effect, consumption or the like of another component. Accordingly, several components to be selected can also be selected with other algorithms. An embodiment of a choice with a genetic algorithm will now be described with reference to FIG 6 explained. In this case, in step S1, as explained above, the input data is provided. In step S2, however, all the components to be supplemented are simultaneously varied within the framework of generating the execution options of the system, that is to say that two of the execution options can also differ in two or more of the components selected for the components to be supplemented. In this case, the components, unless they are determined by the specification data set and the usage profile, are selected at random. Alternatively, additional conditions may be taken into account in the selection of the components in step S2.

Die Schritte S3 und S4 entsprechen wiederum den bereits zuvor erläuterten Schritten S3 und S4. In Schritt S5 werden nun jedoch wenigstens zwei der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage ausgewählt, für die die Variable einen besonders niedrigen Wert hat. Steps S3 and S4 again correspond to steps S3 and S4 already explained above. In step S5, however, at least two of the execution options of the installation are selected, for which the variable has a particularly low value.

In Schritt S7 werden die in Schritt S6 ausgewählten besonders vorteilhaften Ausführungsmöglichkeiten der Anlage gekreuzt, das heißt, es werden zwischen den ausgewählten Ausführungsmöglichkeiten der Anlage für die zu ergänzenden Komponenten gewählte Komponenten ausgetauscht. Dabei können wiederum Zusatzbedingungen berücksichtigt werden, beispielsweise dass bestimmte Kombinationen von Komponenten nicht getrennt werden. In step S7, the particularly advantageous implementation options of the system selected in step S6 are crossed, that is to say that components selected for the component to be supplemented are exchanged between the selected design options of the system. In turn, additional conditions may be taken into account, for example that certain combinations of components are not separated.

In Schritt S8 wird bei Durchläufen nach dem zweiten Durchlauf des Verfahrens überprüft, ob bereits ein lokales Minimum für die Variable erreicht wurde, das heißt, dass bei keiner der bestimmten Ausführungsmöglichkeiten der Wert der Variable weiter sinkt. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren in Schritt S2 fortgesetzt, wobei die Spezifikationsdatensätze nun aus den zuvor ausgewählten Ausführungsmöglichkeiten der Anlage bestimmt sind. Wurde ein lokales Minimum erreicht, werden in Schritt S9 die für die zu ergänzenden Komponenten gewählten Komponenten der Ausführungsmöglichkeit ausgegeben, für die die zuvor bestimmte Variable den geringsten Wert hat. In step S8, at passes after the second pass of the method, it is checked whether a local minimum for the variable has already been reached, that is to say that the value of the variable does not drop further for any of the particular execution possibilities. If this is not the case, then the method is continued in step S2, wherein the specification data sets are now determined from the previously selected execution options of the system. If a local minimum has been reached, the components of the execution option selected for the components to be supplemented for which the previously determined variable has the lowest value are output in step S9.

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der technischen Umsetzung des ersten zur 6 beschriebenen Verfahrens. Zur Durchführung des Verfahrens werden zwei separate Recheneinrichtungen 28, 29 genutzt, die über ein Kommunikationsmedium, nämlich eine Netzwerkverbindung, kommunizieren. Dabei wäre es in alternativen Ausführungsformen selbstverständlich möglich, alle Schritte des Verfahrens auf einer einzelnen Recheneinrichtung auszuführen oder Teile der auf der ersten Recheneinrichtung 28 oder der auf der zweiten Recheneinrichtung 29 durchgeführten Schritte auf einer dritten Recheneinrichtung durchzuführen. 7 shows an embodiment of the technical implementation of the first to 6 described method. To carry out the method, two separate computing devices 28 . 29 used, which communicate via a communication medium, namely a network connection. It would of course be possible in alternative embodiments to carry out all the steps of the method on a single computing device or parts of the on the first computing device 28 or on the second computing device 29 Perform performed steps on a third computing device.

Auf der ersten Recheneinrichtung wird ein Programm 30 zur Berechnung eines Nutzungsprofils aus einem vorgegebenen Szenarioparameterdatensatz und einem vorgegebenen Anlagenauslegungsdatensatz ausgeführt. Daneben werden auf der Recheneinrichtung 28 mehrere Programme 31 ausgeführt, die der Simulation und Auslegung bestimmter Teile der Anlage dienen. Dabei ist das Programm 32 ein Programm zur Auslegung und Simulation von Antriebssträngen von Maschinen, das Programm 33 dient der Simulation und Auslegung eines elektrischen Versorgungsnetzes und durch das Programm 34 werden weitere Bereiche der Anlage simuliert. On the first computing device is a program 30 to calculate a usage profile from a given scenario parameter data set and a given plant designation data set. In addition, on the computing device 28 several programs 31 designed to simulate and design specific parts of the system. This is the program 32 a program for the design and simulation of drive trains of machines, the program 33 serves the simulation and design of an electrical supply network and by the program 34 Further areas of the system are simulated.

Auf der zweiten Recheneinrichtung 29 wird ein interaktives Programm 35 zur Berechnung von Optimierungsvariablen und zur Anpassung des Spezifikationsdatensatzes in Abhängigkeit dieser Optimierungsvariablen durchgeführt. Dabei dient eine erste Komponente 36 zur Berechnung der Optimierungsvariable für die jeweiligen Ausführungsmöglichkeiten der Anlage und die zweite Komponente 37 zur Wahl der optimalen Ausführungsmöglichkeit und der entsprechenden Anpassung des Spezifikationsdatensatzes. Dabei ist die Anpassung des Spezifikationsdatensatzes insbesondere interaktiv, so dass ein Nutzer einzelne Spezifikationen ändern bzw. aus mehreren vorgeschlagenen Spezifikationsdatensätze auswählen kann. On the second computer 29 becomes an interactive program 35 for calculating optimization variables and adapting the specification data set as a function of these optimization variables. It serves a first component 36 for calculating the optimization variable for the respective execution options of the system and the second component 37 to select the optimal execution option and the corresponding adaptation of the specification data set. In this case, the adaptation of the specification data record is particularly interactive, so that a user can change individual specifications or select from several proposed specification data records.

Der zweiten Recheneinrichtung 29 werden als Eingangsdaten 38 ein Anlagenauslegungsdatensatz, ein Szenarioparameterdatensatz und ein Spezifikationsdatensatz zugeführt. Die zweite Komponente 37 bestimmt darauf mehrere Ausführungsmöglichkeiten, die als Daten 41 an die erste Recheneinrichtung übertragen werden. Durch das Programm 30 werden für die Ausführungsmöglichkeiten jeweils Nutzungsprofile bestimmt und als Daten 39 an die Programme 31 weitergegeben. Diese bestimmen wie zu Schritt S3 und S4 in 6 erläutert, für jede der Ausführungsmöglichkeiten zumindest ein Leistungsprofil sowie Netzkomponenten des Energieverteilungsnetzes. Für Komponenten, die bisher nicht spezifiziert sind können dabei in Abhängigkeit der weiteren bekannten Komponenten vorgegebene Standardkomponenten genutzt werden. Die Programme 31 übertragen als Daten 40 eine Liste der in der Anlage genutzten Komponenten sowie zumindest die Leistungsprofile an die zweite Recheneinrichtung 40. Die erste Komponente 36 bestimmt aus den Daten 40, wie zu Schritt S5 in 6 beschrieben, eine Variable, die zur Auswahl der Ausführungsmöglichkeiten dient. Die Variable kann dabei beispielsweise die Gesamtkosten der Anlage in einem vorgegebenen Zeitraum beschreiben. In Abhängigkeit dieser Variable wird anschließend, wie zu Schritt S6 und S7 in 6 beschrieben, eine Ausführungsmöglichkeit der Anlage ausgewählt und der Spezifikationsdatensatz aktualisiert, wonach die aktualisierten Daten 41 erneut an die erste Recheneinrichtung übertragen werden. Das Verfahren wird, wie zu Schritt S8 in 6 beschrieben dann beendet, wenn der Spezifikationsdatensatz vollständig ist. The second computing device 29 be as input data 38 a plant designation dataset, a scenario parameter dataset and a specification dataset. The second component 37 determines on it several execution possibilities, which as data 41 be transmitted to the first computing device. Through the program 30 Usage profiles are determined for the execution options and as data 39 to the programs 31 passed. These determine as to step S3 and S4 in FIG 6 explains for each of the execution options at least one performance profile and network components of the power distribution network. For components which have not been specified before, predetermined standard components can be used depending on the other known components. The programs 31 transmitted as data 40 a list of components used in the system and at least the power profiles to the second computing device 40 , The first component 36 determined from the data 40 as to step S5 in FIG 6 described, a variable that serves to select the execution options. For example, the variable may describe the total cost of the asset over a given period of time. Depending on this variable, then, as for step S6 and S7 in 6 described an execution facility of the plant and updated the specification record, after which the updated data 41 be transmitted again to the first computing device. The process goes to step S8 in FIG 6 described ended when the specification record is complete.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2013/170884 A1 [0002] WO 2013/170884 A1 [0002]

Claims (13)

Verfahren zur energieverbrauchsbasierten Auslegung einer technischen Anlage mit mehreren Komponenten, umfassend die Schritte: – Vorgabe eines Spezifikationsdatensatzes, der ein elektromechanisches Modell der Anlage beschreibt, das bezüglich wenigstens einer zu ergänzenden Komponente unvollständig ist, – Bestimmen jeweils eines Leistungsprofils für den zeitlichen Verlauf der verbrauchten Leistung für wenigstens zwei Ausführungsmöglichkeiten der Anlage mit verschiedenen, in Abhängigkeit des Spezifikationsdatensatzes gewählten, Komponenten in Abhängigkeit von komponentenspezifischen Parametern der jeweils gewählten Komponenten und eines vorgegebenen Nutzungsprofils, das einen zeitlichen Verlauf wenigstens einer eine Belastung der Anlage angebenden Lastgröße beschreibt, die den Verbrauch an elektrischer Leistung beeinflusst, – Bestimmen der zu ergänzenden Komponente in Abhängigkeit der Leistungsprofile und wenigstens eines weiteren komponentenspezifischen Parameters.  Method for the energy consumption-based design of a multi-component technical installation comprising the steps of: Specification of a specification data record which describes an electromechanical model of the plant which is incomplete with regard to at least one component to be supplemented, - Determining a respective performance profile for the time course of the consumed power for at least two execution options of the system with different, depending on the specification data set, selected components as a function of component-specific parameters of each selected components and a predetermined usage profile, the time course of at least one a load describing the plant load, which influences the consumption of electrical power, Determining the component to be supplemented as a function of the power profiles and at least one further component-specific parameter. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage in mehrere Bereiche unterteilt wird, wobei für jeden der Bereiche ein Bereichsspezifikationsdatensatz bestimmt wird, der ein elektromechanisches Modell des Bereichs beschreibt, wobei das elektromechanische Modell wenigstens eines der Bereiche bezüglich wenigstens einer der zu ermittelnden Komponenten unvollständig ist, wonach für jeden der Bereiche ein separates Bereichsleistungsprofil bestimmt wird und das Leistungsprofil aus den Bereichsleistungsprofilen berechnet wird, wobei für den Bereich, der die zu ermittelnde Komponente umfasst, wenigstens zwei alternative Bereichsleistungsprofile bestimmt werden und jedes alternative Bereichsleistungsprofil in zumindest eines der Leistungsprofile eingeht. A method according to claim 1, characterized in that the system is divided into a plurality of areas, wherein for each of the areas an area specification data set is determined, which describes an electromechanical model of the area, wherein the electromechanical model of at least one of the areas with respect to at least one of the components to be determined is incomplete, whereby a separate area performance profile is determined for each of the areas and the performance profile is calculated from the area performance profiles, wherein for the area comprising the component to be determined, at least two alternative area performance profiles are determined and each alternative area performance profile is included in at least one of the performance profiles , Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der komponentenspezifische Parameter eine nutzungsabhängige Blindleistung oder ein insbesondere nutzungsabhängiger Blindleistungsanteil ist, wobei die Bestimmung der zu ermittelnden Komponente in Abhängigkeit der durch die Anlage genutzten Blindarbeit erfolgt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the component-specific parameter is a use-dependent reactive power or a particular use-dependent reactive power component, wherein the determination of the component to be determined is carried out depending on the reactive work used by the plant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponentendatenbank vorgegeben wird, in der verschiedene wählbare Komponenten der Anlage und die jeweils den wählbaren Komponenten zugeordneten Komponentenparameter und weiteren Komponentenparameter gespeichert sind, wonach bei Bestimmung des Leistungsprofils die gewählten Komponenten in Abhängigkeit des Spezifikationsdatensatzes aus den wählbaren Komponenten gewählt werden, wobei für verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Anlage an Stelle der zu ergänzende Komponente oder wenigstens einer der zu ergänzenden Komponenten verschiedene wählbare Komponenten ausgewählt werden. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a component database is specified, are stored in the various selectable components of the system and each of the selectable components associated component parameters and other component parameters, after which the selected components in determining the power profile as a function of Specification data set to be selected from the selectable components, wherein for various possible embodiments of the plant instead of the component to be supplemented or at least one of the components to be supplemented selectable components are selected. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der gewählten Komponenten zusätzlich in Abhängigkeit wenigstens einer vorangehend gewählten Komponente und/oder in Abhängigkeit des Nutzungsprofils gewählt wird. A method according to claim 4, characterized in that at least one of the selected components is additionally selected as a function of at least one previously selected component and / or in dependence of the usage profile. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzungsprofil in Abhängigkeit wenigstens eines Szenarioparameterdatensatzes und eines Anlagenauslegungsdatensatzes vorgegeben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the usage profile is specified as a function of at least one scenario parameter data set and a system design data record. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Anlagenauslegungsdatensätze und/oder Szenarioparameterdatensätze vorgegeben werden, in deren Abhängigkeit mehrere Nutzungsprofile bestimmt werden, wonach die zu ergänzende Komponente in Abhängigkeit von den mehreren Nutzungsprofilen bestimmt wird. A method according to claim 6, characterized in that a plurality of different plant design data sets and / or scenario parameter data sets are given, in dependence of which a plurality of usage profiles are determined, whereafter the component to be supplemented is determined as a function of the plurality of usage profiles. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zu ergänzende Komponenten bestimmt werden, wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird und in einem ersten Durchgang wenigstens eine erste zu ergänzende Komponente bestimmt wird, wonach der Spezifikationsdatensatz entsprechend der bereits bestimmten zu ergänzenden Komponente angepasst wird, wonach in einem zweiten Durchgang wenigstens eine zweite zu ergänzende Komponente in Abhängigkeit des angepassten Spezifikationsdatensatzes bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of components to be supplemented are determined, wherein the method is carried out iteratively and in a first pass at least one first component to be supplemented is determined, whereafter the specification data record is adapted according to the already determined component to be supplemented in which, in a second pass, at least one second component to be supplemented is determined as a function of the adapted specification data record. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zu ergänzende Komponenten bestimmt werden, wobei das Verfahren wiederholt durchgeführt und der Spezifikationsdatensatz durch einen genetischen Algorithmus variiert wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of components to be supplemented are determined, wherein the method is repeatedly performed and the specification data set is varied by a genetic algorithm. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Ausführungsmöglichkeiten der Anlage nach Bestimmung des Leistungsprofils und/oder der Bereichsleistungsprofile wenigstens eine Netzkomponente eines Energieverteilungsnetzes der Anlage in Abhängigkeit des Leistungsprofils und/oder wenigstens eines der Bereichsleistungsprofile bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one network component of a power distribution network of the system is determined depending on the power profile and / or at least one of the area performance profiles for each of the execution options of the system after determining the power profile and / or area performance profiles. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu ergänzende Komponente unter Berücksichtigung einer die Netzkomponente betreffenden netzkomponentenspezifischen Information bestimmt wird. A method according to claim 10, characterized in that the component to be supplemented is determined taking into account a network component specific to the network component information. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzkomponente in Abhängigkeit eines Maximalwerts der Leistung des Leistungsprofils oder eines der Bereichsleistungsprofile bestimmt wird. A method according to claim 10 or 11, characterized in that the network component is determined in dependence on a maximum value of the power of the power profile or one of the range power profiles. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des Leistungsprofils ein Steueralgorithmus einer Steuereinrichtung der Anlage berücksichtigt wird, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Steueralgorithmus und wenigstens einer weiteren von der Steuereinrichtung erfassten Größe wenigstens einen Bereich der Anlage zwischen einem betriebsbereiten und einem nicht betriebsbereiten Zustand umzuschalten. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the calculation of the power profile, a control algorithm of a control device of the system is taken into account, wherein the control device is formed, depending on the control algorithm and at least one further detected by the control device size at least a portion of the system between to switch over to a ready and a non-ready state.
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