SPE­AR - Smart Pro­gno­sis of Ener­gy with Al­lo­ca­ti­on of Re­sources

1. Motivation

Die Betrachtung des Energieverbrauchs von Produktionssystemen hat besonders im Zuge des Klimaschutzes in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. In diesem Kontext spielen auch erneuerbare Energien und deren optimale Nutzung eine wesentliche Rolle. Aus Sicht der Produktionssysteme sowie deren Planung fehlen derzeit allerdings geeignete Mittel, um einerseits den Energieverbrauch eines kompletten Produktionssystems zu planen, zu erfassen und zu optimieren. Andererseits ist eine flexible Änderung des Produktionsprozesses nicht möglich, sodass auf Schwankungen der Energieproduktion nicht reagiert werden kann.

2. Ziele

Das Forschungsprojekt SPEAR arbeitet daran, diese Lücke bei der Optimierung der Energienutzung zu schließen. Ziel ist die Entwicklung einer flexiblen Optimierungsplattform, die ein breites Spektrum industrieller Produktionsprozesse im Hinblick auf energiebezogene Aspekte verbessert. Die Plattform kann genutzt werden, um den Energieverbrauch bestehender und neuer Anlagen zu optimieren. Dabei ist die entstehende Methode sowohl auf die virtuelle Inbetriebnahme als auch auf laufende Produktionssysteme anwendbar. Um dieses Ziel zu erreichen werden geeignete Algorithmen entwickelt und in der Optimierungsplattform integriert, sodass der erwartete Energieverbrauchs für einen definierten Zeitraum berechnet und optimiert werden kann. Der Schwerpunkt der Universität Paderborn in diesem Projekt liegt auf der Entwicklung einer verteilten Simulationsumgebung auf der Basis von kostengünstiger Hardware (Einplatinenrechner).

3. Innovationen und Perspektiven

Eine zentrale Innovation von SPEAR ist die Spiegelung des Energieverbrauchs der Produktionsanlage durch die Simulation erweiterter Verhaltensmodelle auf kostengünstiger Hardware. Diese Hardware wird zudem für eingebettete Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulationen verwendet, die parallel mit der realen Anlage laufen, sodass der digitale Zwilling der Anlage um einen digitalen Schatten erweitert wird. Damit können hochflexible und kostengünstige Ansätze erforscht und umgesetzt, sowie Planung und Einsatz des Produktionssystems durch eine genaue Simulation der Produktionsprozesse optimiert werden. Dies unterstützt Bestrebungen wie Industrie 4.0 oder Smart Industry.