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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage mit wenigstens zwei konfigurierbaren Produktionszellen verschiedener Produktionsprozesstypen mit unterschiedlichen Prozessschritten, wobei das Verfahren automatisiert auf einem elektronischen Rechnersystem eines Fertigungsmanagementsystems ausgeführt, insbesondere rechnerisch durchgeführt und damit optimiert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Produktionsanlage, aufweisend ein elektronisches Rechensystem zur Durchführung des Verfahrens.
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Die
EP 3 915 755 A2 beschreibt ein Managementverfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Gesamtanlage für den Kunststoff-Verarbeitungsbereich mit wenigstens zwei mit einem Zwischenkreis verbundenen Anlagenteilen, die jeweils einen Leistungsbedarf und/oder eine Leistungsrückspeisung aufweisen, die miteinander aufsummiert einen Gesamtleistungsbedarf und/oder eine Gesamtleistungsrückspeisung der Gesamtanlage ergeben, wobei der Leistungsbedarf und/oder die Leistungsrückspeisung von wenigstens zwei Anlageteilen ermittelt und in Relation zueinander analysiert werden und daraufhin der Gesamtleistungsbedarf und/oder die Gesamtleistungsrückspeisung durch Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Anlagenteils so gesteuert und/oder geregelt werden, dass der Gesamtleistungsbedarf und/oder die Gesamtleistungsrückspeisung der Gesamtanlage zu wenigstens einem bestimmten Zeitpunkt oder innerhalb wenigstens eines bestimmten Zeitintervalls kleiner gleich wenigstens einem vorgegebenen Wert, vorzugsweise kleiner gleich einem größten Maximum des Leistungsbedarfs und/oder der Leistungsrückspeisung des Anlagenteils ist, das zu dem wenigstens einem bestimmten Zeitpunkt oder innerhalb des wenigstens einen bestimmten Zeitintervalls das größte Maximum des Leistungsbedarfs und/oder der Leistungsrückspeisung aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage und eine entsprechende Produktionsanlage zu schaffen, die automatisch energieeffizient betrieben werden kann, in dem Sinne, dass bei schwankend verfügbaren Energiemengen oder zeitweise eintretenden Energiemangelsituationen, die Produktion trotzdem möglichst wirtschaftlich weiter betrieben werden kann. Es soll demgemäß eine Ausrichtung der Produktion an die Energieverfügbarkeit erzielt werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage mit wenigstens zwei konfigurierbaren Produktionszellen verschiedener Produktionsprozesstypen mit unterschiedlichen Prozessschritten, wobei das Verfahren automatisiert auf einem elektronischen Rechnersystem eines Fertigungsmanagementsystems ausgeführt wird, aufweisend die Schritte:
- - Bestimmen eines individuellen ersten Leistungsbedarfs an einer Energieart zur Durchführung wenigstens eines ersten Prozessschrittes in einer ersten Produktionszelle in einer ersten Produktionsprozess-Konfiguration,
- - Bestimmen eines individuellen zweiten Leistungsbedarfs an einer Energieart zur Durchführung wenigstens eines zweiten Prozessschrittes in einer zweiten Produktionszelle in einer zweiten Produktionsprozess-Konfiguration,
- - Automatisches Erfassen oder Berechnen von gegenwärtigen Werten und/oder früheren Werten wenigstens einer die gegenwärtigen und/oder früheren Kosten der Energieart beeinflussenden Messgröße oder Bestimmungsgrö-ße der Energieart,
- - Rechnerisches Extrapolieren der gegenwärtigen Werte und/oder früheren Werte, um prädiktive Werte von zukünftigen Werten der wenigstens einen Messgröße oder Bestimmungsgröße der Energieart zu erhalten,
- - Bestimmen von prädiktiven Kosten der Energieart für einen bestimmten zukünftigen Zeitpunkt auf Grundlage der prädiktiven Werte der wenigstens einen Messgröße oder Bestimmungsgröße der Energieart,
- - In Abhängigkeit der prädiktiven Kosten der Energieart, bevorzugtes automatisches Durchführen desjenigen Prozessschrittes in der Produktionszelle in seiner Produktionsprozess-Konfiguration zu dem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt, zu dem der Leistungsbedarf an einer Energieart geringer ist, wenn die prädiktiven Kosten der Energieart als höher erwartet werden und bevorzugtes automatisches Durchführung desjenigen Prozessschrittes in der Produktionszelle in seiner Produktionsprozess-Konfiguration zu dem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt, zu dem der Leistungsbedarf an einer Energieart höher ist, wenn die prädiktiven Kosten der Energieart als geringer erwartet werden.
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Für das automatische Erfassen oder Berechnen von gegenwärtigen Werten und/oder früheren Werten wenigstens einer die gegenwärtigen und/oder früheren Kosten der Energieart beeinflussenden Mess- oder Bestimmungsgröße der Energieart kann beispielsweise der Verbrauch rechnerisch ermittelt werden, indem die einzelnen Verbraucher nach ihren bekannten Kenngrö-ßen summiert werden.
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Die erste Produktionsprozess-Konfiguration der wenigstens einen ersten Produktionszelle und die zweite Produktionsprozess-Konfiguration der wenigstens einen zweiten Produktionszelle können im Rahmen einer Matrix-Produktionsanlage unter Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen, welche Bauteile, Zwischenprodukte, Endprodukte, Werkzeuge, Roboter und/oder sonstige Produktionsmittel automatisch transportieren, automatisch konfiguriert werden.
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Bei der Bestimmung der prädiktiven Kosten können auch die anfallenden Kosten für eine Umrüstung einer Produktionszelle zur Durchführung des wenigstens einen Prozessschrittes mit einbezogen werden, die anfallen für die Umrüstung auf den wenigstens einen bevorzugt durchzuführenden Prozessschritt.
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Dies verhindert ein zu häufiges Umrüsten von Produktionszellen, was eine gewünschte Energiekosteneinsparung wieder zunichtemachen könnte.
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Bei der Bestimmung der prädiktiven Kosten kann auch die einem jeweiligen Prozessschritt in einer bestimmten Produktionszelle zur Durchführung des Prozessschrittes notwendigen physikalischen Nebenbedingung in die Bestimmung der prädiktiven Kosten mit einfließen.
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Bei der Bestimmung der prädiktiven Kosten kann auch die einem jeweiligen Prozessschritt in einer bestimmten Produktionszelle zur Durchführung des Prozessschrittes notwendigen physikalischen Nebenbedingung in die Bestimmung der prädiktiven Kosten dadurch mit einfließen, dass bei einer Nicht-Einhaltung einer vorbestimmten zur Durchführung des Prozessschrittes notwendigen physikalischen Nebenbedingung die prädiktiven Kosten um fiktive Zuschlagskosten automatisch erhöht werden.
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Die Höhe der Zuschlagskosten kann fiktiv in einer Höhe angesetzt werden, die beispielsweise um ein Mehrfaches höher liegt als ein vorbestimmter maximal erlaubter Preis, zu dem noch produziert werden darf. So kann allein mittels der fiktiven Zuschlagskosten gegebenenfalls die Durchführung eines bestimmten Prozessschrittes völlig unterbunden werden.
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Die physikalische Nebenbedingung kann die grundsätzliche Verfügbarkeit einer Energieart, die zur Durchführung eines bestimmten Prozessschrittes erforderliche Mindestqualität eines Parameters der Energieart und/oder die Verfügbarkeit einer Energiemenge der Energieart aus einem proprietären Energiespeicher in der Produktionsanlage sein.
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Unter einem proprietären Energiespeicher wird insbesondere ein Energiespeicher verstanden, der als Vorrichtung im Eigentum des Betreibers oder zumindest unter dessen alleinigem Nutzungsrecht ein Teil der Produktionsanlage ist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Der aufgrund der prädiktiven Kosten bevorzugt durchgeführte, wenigstens eine Prozessschritt kann für die Dauer einer Produktion einer vorgegebenen Mindeststückzahl an Produkten oder Zwischenprodukten weitergeführt werden, selbst wenn die während der Durchführung dieses Prozessschrittes erneut bestimmten prädiktiven Kosten einen geänderten Wert aufweisen, der einen anderen Prozessschritt bevorzugen würden.
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Die Energieart kann wenigstens eine Energieart aus der Gruppe von elektrischer Energie, erdölbasierter Brennstoff-Energie, Kohle-Energie, Erdgas-Energie und Wasserstoff-Energie sein.
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Die Energieart kann wenigstens eine elektrische Energieart aus der Untergruppe von Sonnenenergie, Windenergie, Wasserenergie, Biomasse, Erdwärme, Meereswärme, Gezeitenenergie, Kohleenergie, Erdgasenergie, Erdölenergie und Kernenergie sein.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Produktionsanlage, aufweisend ein elektronisches Rechensystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der beschriebenen Ausführungsformen, aufweisend wenigstens eine erste Produktionszelle in einer ersten Produktionsprozess-Konfiguration zur Durchführung wenigstens eines ersten Produktionsschrittes und wenigstens eine zweite Produktionszelle in einer zweiten Produktionsprozess-Konfiguration zur Durchführung wenigstens eines zweiten Produktionsschrittes, gekennzeichnet durch ein Lager zum Zwischenlagern von Zwischenprodukten, die für einen folgenden Prozessschritt vorgesehen sind, während einer bevorzugten Durchführung eines vom folgenden Prozessschritt verschiedenen Prozessschrittes an anderen Zwischenprodukten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Energieart der elektrischen Energie beschrieben. Analoges gilt jedoch auch für andere Energiearten sinngemäß.
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In der modernen Produktionstechnik wird davon ausgegangen, dass die Energieversorgung stets die erforderliche Leistung zu liefern hat, um die Produktion nicht zu gefährden. Eine Produktionsanlage fordert eine Nennleistung und der Netzbetreiber hat diese Energie bereit zu stellen. Die Versorgung der Anlage wird auf die Bedürfnisse Produktionsanlage ausgelegt.
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Ist die Versorgung an einem Standort nicht sicher, oder kann es zu Schwankungen kommen, dann ist der Anlagenbetreiber selbst für eine Absicherung verantwortlich. Häufig werden aufwändige und sehr teure Pufferspeicher oder Notstromaggregate installiert, um Schwankungen bis hin zu Netzausfällen ausgleichen und Produktionsausfälle absichern zu können. Bei der Auslegung der Absicherungssystem wird bisher immer die maximale Nennlast der Produktion angenommen, was die Absicherungsanlagen teuer macht. Manche Standorte sind daher nur bedingt als Produktionsstandort geeignet, wenn dort die Energieversorgung zu oft ausfällt oder instabil wird und somit aufwändige Eigenanlagen zur Absicherung eingeplant werden müssen. Schwankungen in Energieversorgungsanschluss können die Produktion empfindlich stören und zu Schäden und Verlusten an produzierten Waren führen. Das will natürlich niemand. Daher werden manche Standorte für eine Produktion bereits auf Grund der Versorgungslage ausgeschlossen, was für die lokalen Regierungen und Wirtschaftsstandorte natürlich unangenehm ist. Auch für den Unternehmer, der am Standort bauen wollte, ist das ggf. unerfreulich.
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Ausgehend von der Erkenntnis, dass CO2 aus Verbrennungen weltweit zum beschleunigten Klimawandel führt, intensivieren sich die Bemühungen, elektrische Energie nachhaltig zu erzeugen. Innerhalb Deutschlands beispielsweise wird vornehmlich auf Wind und Sonne gesetzt, die aber leider nicht kontinuierlich bereitstehen. Vielmehr hat man es mit „Flatterstrom“ zu tun. In seltenen Spitzen übertrifft die Erzeugung sogar den Bedarf, meistens jedoch spielen die regenerativen Energien derzeit noch eine eher untergeordnete Rolle.
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Trotz dieser im Moment noch untergeordneten Rolle haben die regenerativen Quellen bereits einen wachsenden Einfluss auf den Strompreis, der im Grundpreis marktwirtschaftlich geregelt ist. Mit dem weiteren Ausbau der Regenerativen wird der Strompreis immer dynamischer. Bei Überangebot kann der Strompreis sogar negativ werden und bei Mangel ein Vielfaches des Durchschnitts. Da es bisher keine Speicher gibt, die diese Dynamik abfedern können, da dies derzeit zu teuer wäre, muss die Industrie mit diesen Schwankungen klarkommen. Extrem gro-ße Verbraucher reduzieren bereits heute ihren Verbrauch, wenn der Strom zu teuer ist, weil dann gleichzeitig ein Mangel vorliegt. Gemeinsam mit den Energieversorgern sind hier Regelungsmechanismen aktiv. Außerdem existieren heute noch große Grundlastkraftwerke, die ihre Leistung anpassen können, bis hin zum Passivbetrieb.
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Bei weiter steigendem Ausbau der regenerativen Energieversorgung und dem beschlossenen weiteren Abschalten von Grundlastkraftwerken, werden die Schwankungen immer extremer werden, so dass die Spitzenpreise immer höher und die Täler immer tiefer werden und diese Schwankungen immer weniger von Mega-Abnehmern oder Kohlekraftwerken kompensiert werden können.
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Ein Standort kann also schneller als gedacht zu einem Standort werden, in dem die Energieversorgungssituation nicht mehr den Ansprüchen mancher Betriebe entspricht. Fatal wäre es für den Wirtschaftsstandort, wenn eine wichtige Industrie, wie beispielsweise die Automobilindustrie betroffen wäre.
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Diesen aufkommenden Herausforderungen stehen die Anbieter von komplexen Produktionsanlagen gegenüber. Ohne weitere Maßnahmen müssen Produzenten mit den schwankenden Preisen leben und können die erhöhten Produktionskosten nur an ihre Kunden weitergeben. Das kann zu Wettbewerbsverzerrungen führen, wenn an anderen Orten nicht solche Herausforderungen vorliegen.
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Mit Hilfe der Erfindung soll es möglich werden, eine Fabrikationsanlage so zu betreiben, dass sie ohne (große) Speicher produzieren kann, auch wenn die Stromversorgung schwankt. Die Anlage soll ohne Qualitätseinbußen produzieren können, denn lediglich die Produktionsgeschwindigkeit soll betroffen sein, falls der aktuelle Strompreis ein vorgegebenes Limit überschreitet, so dass der Strompreis die Wirtschaftlichkeit der Anlage nicht gefährden kann, falls der Energieversorger nicht genügend elektrische Energie liefern kann, falls lokale fabrikeigene Solarzellen oder Windkraftanlagen zu wenig Energie liefern, und/oder falls die Spannung oder Frequenz schwankt, so dass bestimmte Produktionsschritte nicht mehr gut genug durchgeführt werden können.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren einer an die zur Verfügung stehende elektrische Leistung gekoppelten, total flexiblen digitalisierten Produktion, ist es möglich, die Produktion stärker zu parallelisieren und energieabhängig verschiedene Produktionsschritte durchzuführen.
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Die Produktivität der Anlage wird gekoppelt an die aktuell zur Verfügung stehende elektrische Leistung zu einem vereinbarten Preis. Wobei davon ausgegangen wird, dass der E-Versorger eine kurzfristige Prognose in Echtzeit liefert und ein Vertrag über die Bedingungen ausgehandelt wird.
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Die Produktivität der Anlage wird außerdem gekoppelt an den maximalen Strompreis, den der Betreiber zu zahlen bereit ist. Wobei davon ausgegangen wird, dass der Betreiber direkt von volatilen Preisen am Direktmarkt (z.B. EEX) profitieren kann und er sich selbst ein leistungsoptimiertes Produktionsschema konfigurieren kann.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren schlagen deshalb vor, je nach Ausführung, energieintensive Produktionsschritte zu pausieren, wenn die Energie droht, nicht mehr bereit gestellt werden zu können, oder wenn die Energie droht zu teuer zu werden, oder bereits zu teuer geworden ist, und/oder energieintensive Produktionsschritte zu starten, wenn die Versorgungssituation es zulässt.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren schlagen auch vor, je nach Ausführung, weniger energieintensive Produktionsschritte zu intensivieren, wenn die Versorgungslage nicht mehr ganz optimal wird und/oder die Produktion vollständig zu pausieren, wenn auch die Minimalbedingungen bedroht sind oder nicht mehr eingehalten werden, unter denen die Anlage wirtschaftlich laufen kann.
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Die Produktionsanlage wird geclustert nach Leistungsbedarf der einzelnen Produktionsschritte und/oder Bearbeitungsschritte.
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Die Produktionsanlage kann insbesondere als Smart-Production ausgelegt werden. Eine Linienproduktion ist nicht möglich, weil in einer Produktionslinie alle Prozesse gleichzeitig an verschiedenen Linienpositionen aktiv sind. Einzelne Prozesse dürfen nicht stoppen, weil dann die ganze Straße steht. Genau das Gegenteil wird nun aber gefordert. Die Anlage muss zu jeder Zeit möglichst viele Prozesstypen parallel bearbeiten können.
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Wenn beispielsweise an einer Station gebohrt wird (z.B. 500W) und an einer anderen Station geschweißt wird (10000W). Wenn es „keinen Strom gibt“ bzw. Strom teuer ist, dann soll aber genau nicht geschweißt werden. Sondern erst später, wenn die Energie-Situation besser geworden ist. Während Bohren deutlich weniger Strom verbraucht und auch bei schlechtem Energiepreis durchgeführt werden kann.
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In der Smart-Production wird die Linie aufgebrochen, so dass der Taktbetrieb ebenfalls aufgebrochen wird. Alle Produkte können prinzipiell völlig flexibel zu jeder Zeit an jede Station fahren. Die Stationen können jeweils möglichst viele Prozessschritte durchführen, damit die Performance zu Boost-Zeiten möglichst gut ist. Denn zu Boost-Zeiten, in denen es keine Versorgungsbeschränkungen gibt, müssen Puffer abgearbeitet und aufgebaut werden. Es kann also sein, dass fast nur geschweißt wird, weil genau dieser Prozess pausiert wurde.
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Eine Matrix-Produktionsanlage bzw. eine Matrix-Produktion basiert auf kategorisierten, standardisierten Produktionszellen. Diese werden in nahezu beliebiger Anzahl auf einem Raster angeordnet. Alle Zellen sind in diesem Fall mit produktneutralen Ausstattungen und produktspezifischen Grundfunktionalitäten ausgestattet. Innerhalb der Zellen können sich beispielsweise Drehtische zur Ablage der Bauteile, Werkzeugaufnahmen und Roboter befinden, die den jeweiligen Prozess ausführen. Diese Produktionszellen können durch prozessspezifisches Ausstattungen individuell erweitert werden. Beispielsweise für Schweißen, Kleben, Stanzen, Löten und Clinchen kann nahezu jede Prozessart integriert werden. Der Transport der Bauteile sowie Werkzeuge erfolgt über fahrerlose Transportsysteme (Automated Guided Vehicles, AGVs). Diese navigieren beispielsweise mithilfe eines SLAM-Navigationsalgorithmus zu den einzelnen Zellen. In der Zelle angekommen, greift beispielsweise ein Roboter nach den Bauteilen.
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Durch intelligente, Roboter-basierte Applikationen, beispielsweise wie die Jigless-Bodyshop-Technologie, werden diese Bauteile dann bearbeitet. Dabei hält beispielsweise der eine Roboter das eine Teil, der zweite Roboter das andere Teil. Beide Teile werden zu einer Einheit verriegelt, sodass der dritte Roboter, der sogenannte Prozess-Roboter, diese anschließend verschweißen kann. Die Lagerung der Bauteile findet in einem Lager statt. In einem Werkzeuglager hingegen befinden sich die typenspezifischen Werkzeuge.
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In Notfällen oder eng an die Energiesituation gekoppelten Anlagen, bei denen sich die Versorgungssituation sehr schnell ändern kann, werden auch innerhalb von Prozessen „Energie-Haltepunkte“ definiert, an denen z.B. eine Schweißbahn angehalten und später fortgesetzt werden darf, ohne dass der vollendete Prozess und damit die Produktqualität leidet. Diese Art der Extremkopplung kann großen Sinn machen, wenn der Hersteller z.B. vollständig autark mit Solarzellen oder Windkraftanlagen und nur kleinem Energiespeicher produzieren möchte. In Extremfällen kann eine Wolke am Himmel dann z.B. eine Schweißbahn prozesskonform unterbrechen, und es geht weiter, wenn die Sonne wieder voll da ist. Nur um das Konzept noch klarer darzustellen.
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Eine aktiv in die Abläufe eingreifende Leistungsmanagementzentrale übernimmt das Kommando über die Produktionsschritte und Aufgabenverteilung. Basierend auf den unmittelbaren Vorhersagen zur Energieverfügbarkeit werden in dieser Zentrale die Entscheidungen ad-hoc getroffen, was mit der Anlage als nächstes passieren soll.
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Um die Ziele einer Energieversorgungsabhängigen Produktion zu erreichen, sind folgende Maßnahmen vorteilhaft:
- Die Stationen, die ein Produkt auf seinem Entstehungsprozess durchläuft, sind nicht mehr zwingend fest vorgegeben. Bei der Produktionsplanung eines Produktes werden so viele wie mögliche Schritte voneinander getrennt, und nach energetischem Leistungsbedarf eingestuft. Ggf. sogar getauscht, falls möglich.
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Ein Bauteil wird nicht auf einer Linie zum Produkt, sondern wandert Energieabhängig zu passenden Stationen und wird ggf. eingelagert, falls nicht genügend Energie für den nächsten Schritt zur Verfügung steht.
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Aus einer Linienproduktion wird eine Matrix-Produktion.
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Mit Hilfe von Lagerkapazität können Produktionsergebnisse, die während einer Phase mit geringer Energie produziert zwischengespeichert werden. Sie warten darauf, dass sich die Situation entspannt. Genau so können Produkte gelagert werden, die in der Energiehochphase produziert wurden. Ziel ist, so viel Energie in Produktivität umzuwandeln, wie möglich, wenn der Preis gering ist.
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Bei Änderung der Versorgungslage, werden so viele Arbeitsstationen umgerüstet, wie möglich. Die Flexibilisierung der Arbeitsplätze kostet Geld, und das muss sich natürlich rechnen. Den Businessplan muss der Fabrikant selbst aufstellen.
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Ein über die Zeit des Betriebs selbstlernendes System kann Prognosen zur Energieverfügbarkeit ermitteln und Tag/Nacht-Zyklen ausnutzen, um damit die Lagerstände und die Auslastung der Stationen zu optimieren. Womit sich der Gesamtoutput der Fabrik verbessert.
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Mit den vorgestellten Ausführungen des Verfahrens sollte es sogar möglich sein anspruchsvolle Produktionsanlagen zu errichten, die nur von Sonnenenergie betrieben werden, und die nur mit kleinen Energiespeichern auskommen.
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Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage,
- 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Produktionsanlage während hoher prädiktiver Kosten, und
- 3 eine schematische Darstellung der beispielhaften Produktionsanlage während niedriger prädiktiver Kosten.
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In der 1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Produktionsanlage mit wenigstens zwei konfigurierbaren Produktionszellen verschiedener Produktionsprozesstypen mit unterschiedlichen Prozessschritten dargestellt, wobei das Verfahren automatisiert auf einem elektronischen Rechnersystem eines Fertigungsmanagementsystems ausgeführt wird, aufweisend die folgenden Schritte:
- In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Bestimmen eines individuellen ersten Leistungsbedarfs an einer Energieart zur Durchführung wenigstens eines ersten Prozessschrittes in einer ersten Produktionszelle in einer ersten Produktionsprozess-Konfiguration.
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In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Bestimmen eines individuellen zweiten Leistungsbedarfs an einer Energieart zur Durchführung wenigstens eines zweiten Prozessschrittes in einer zweiten Produktionszelle in einer zweiten Produktionsprozess-Konfiguration.
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In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein automatisches Erfassen oder Berechnen von gegenwärtigen Werten und/oder früheren Werten wenigstens einer die gegenwärtigen und/oder früheren Kosten der Energieart beeinflussenden Messgröße oder Bestimmungsgröße der Energieart.
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In einem vierten Schritt S4 erfolgt ein rechnerisches Extrapolieren der gegenwärtigen Werte und/oder früheren Werte, um prädiktive Werte von zukünftigen Werten der wenigstens einen Messgröße oder Bestimmungsgröße der Energieart zu erhalten.
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In einem fünften Schritt S5 erfolgt ein Bestimmen von prädiktiven Kosten der Energieart für einen bestimmten zukünftigen Zeitpunkt auf Grundlage der prädiktiven Werte der wenigstens einen Messgröße oder Bestimmungsgröße der Energieart.
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In einem sechsten Schritt S6 erfolgt in Abhängigkeit der prädiktiven Kosten der Energieart ein bevorzugtes automatisches Durchführen desjenigen Prozessschrittes in der Produktionszelle in seiner Produktionsprozess-Konfiguration zu dem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt, zu dem der Leistungsbedarf an einer Energieart geringer ist, wenn die prädiktiven Kosten der Energieart als höher erwartet werden und bevorzugtes automatisches Durchführung desjenigen Prozessschrittes in der Produktionszelle in seiner Produktionsprozess-Konfiguration zu dem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt, zu dem der Leistungsbedarf an einer Energieart höher ist, wenn die prädiktiven Kosten der Energieart als geringer erwartet werden.
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In der 2 ist eine beispielhafte Produktionsanlage 1 während hoher prädiktiver Kosten am Beispiel der elektrischen Energie als Energieart dargestellt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um die automatisierte Produktion von Fahrradrahmen 2. Die Herstellung der Fahrradrahmen 2 umfasst beispielsweise unter anderem die Prozessschritte des Schweißens S, des Laserbehandelns L, des Schleifens W und des Lackierens K.
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Bei geringer Energieverfügbarkeit bzw. bei hohen prädiktiven Kosten werden nur Prozessschritte gefahren, die wenig elektrische Energie erfordern. Bedingung ist, dass zuvor Lager 3 an Produkten, d.h. an Fahrradrahmen 2 aufgebaut wurden.
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Jede Produktionszelle 4 wird entsprechend den in 2 vorherrschenden hohen prädiktiven Kosten konfiguriert. So werden in Zeiten hoher prädiktiver Kosten die Prozessschritte des Schleifens W und des Lackierens K bevorzugt, da diese nur einen relativ geringen Bedarf an elektrischer Energie haben, verglichen mit dem Bedarf an elektrischer Energie für die anderen Prozessschritte des Schweißens S und des Laserbehandelns L.
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Demgemäß wird gemäß 2 in dem dargestelltem Zeitraum nur die Prozessschritte des Schleifens W und des Lackierens K durchgeführt. Fertig geschliffene Fahrradrahmen 2 werden in das Lager 3 transportiert und dort zwischengelagert für ein Schweißen S oder Laserbehandeln L zu einem anderen Zeitraum, in dem niedrige prädiktive Kosten vorherrschen.
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Nach einem Lackieren K fertiggestellte Fahrradrahmen 2a werden aus der Produktionsanlage ausgeschleust.
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In der 3 ist dieselbe Produktionsanlage 1 während niedriger prädiktiver Kosten für elektrische Energie dargestellt.
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Bei guter Energiesituation (vorhanden und preiswert) werden vornehmlich die Maximalverbraucher aktiviert. Im vorliegenden Anwendungsbeispiel sind dies die Prozessschritte des Schwei-ßens S und des Laserbehandelns L.
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Die zu einem Zeitraum hoher prädiktiver Kosten für elektrische Energie bevorzugt geschliffenen Fahrradrahmen 2 (2) können nun aus dem Lager 3 entnommen werden, um die Prozessschritte des Schweißens S und des Laserbehandelns L durchzuführen, die viel elektrisch Energie benötigen. Die geschweißten oder laserbehandelten Fahrradrahmen 2 können dem Lager 3 (rechts) zugeführt werden, so dass diese zwischengelagert sind für einen weiteren Zeitraum, in dem die prädiktiven Kosten wieder hoch sind und dann die Prozessschritte des Schleifens W und des Lackierens K wiederum durchgeführt werden können.
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Je nach Produkt und Standort und Energiesituation können sich völlig verschiedene Konstellationen ergeben, die eine optimale Produktivität gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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