„nachhaltige technologien 01 | 2024"

Dr. in Jana Reiter ist wissenschaftliche Mitarbeiterin und Projektleiterin des Bereichs „Industrielle Systeme“ bei AEE INTEC. j.reiter@aee.at Dipl.-Ing. in Jasmin Pfleger ist wissenschaftliche Mitarbeiterin des Bereichs „Industrielle Systeme“ bei AEE INTEC. j.pfleger@aee.at der Potenziale, sondern über den Energieverbrauch aufgezeigt werden konnte, stellen die Ruhezeiten der Öfen dar: Nicht alle Öfen sind gleichmäßig und stän- dig befüllt, sondern erleben zwischen den Backvor- gängen oft längere Leerlaufzeiten, die der Effizienz abträglich sind. Da eine Verbesserung hier einen leichteren Einstieg des Betriebes in die DSM-Thema- tik darstellt als beispielsweise eine Umstellung der Gesamtprozesse, wird im Rahmen des Projektes ein zweistufiger Optimierungsansatz entwickelt: • Stufe 1: Verteilung der Backaufträge auf die Öfen und Bestimmung der optimalen Backreihenfolge für jeden Ofen. • Stufe 2: Bestimmung der optimalen Betriebszeit für jeden Ofen unter Berücksichtigung einer Hin- tergrundlast (verbleibender Energiebedarf). Um diese Optimierungsroutine an die speziellen Pro- dukte und Öfen in der Bäckerei anzupassen werden personalisierte Modelle erstellt, die den Backprozess beschreiben. Diese Modelle lassen sich in zwei Kate- gorien unterteilen: produktspezifische Backmodelle und ein Modell zur Beschreibung des Aufheiz- und Vorheizprozesses. Die produktspezifischen Modelle wurden mit Hilfe einer statistischen Analyse aus Messdaten entwickelt. Die sich daraus ergebende Funktion ist als Lookup-Tabelle 3 aufgebaut, um die Berechnungsgeschwindigkeit in der Optimierungs- routine zu erhöhen. Die wichtigsten Faktoren, die berücksichtigt wurden, sind saisonale Effekte (Um- gebungstemperatur), Produkttyp, Backdauer, Back- temperatur und Energieverbrauch. Das Modell, das die Aufheizprozesse beschreibt, wird derzeit aktiv mit Hilfe von Machine-Learning-Methoden entwickelt. Die wichtigsten Parameter sind dabei: Temperaturen, insbesondere Start- und Zieltemperaturen, Umge- bungstemperatur, Dauer, Aufheizrate und Energie- verbrauch. Das fertige Konzept wird in einer Validie- rungsphase im Betrieb getestet, gemeinsam mit den Anwender*innen verbessert und soll dazu beitragen, den Betrieb auch nach Projektschluss bei der Opti- mierung der Energieverbräuche zu unterstützen. die Komponentenebene untersucht. Das bedeutet, dass einzelne Maschinen, wie Teigbereitungsmaschi- nen oder Öfen unter die Lupe genommen wurden. Da- bei wird beispielsweise darauf geachtet, wie flexibel Maschinen im Produktionsprozess eingesetzt werden können, das heißt welche unterschiedlichen Aufga- ben sie übernehmen können. Hier ist Flexibilität vor allem beim Einsatz von Gärunterbrechern als alter- native Tiefkühler vorhanden. Weiters spielt die Mög- lichkeit, die Reihenfolge der Herstellungsschritte zu verändern oder zu substituieren, eine wichtige Rolle für die Operationsflexibilität. Diese ist aufgrund der durch die Rezepte vorgegebenen Parameter jedoch sehr eingeschränkt. Als nächstes wird die Flexibilität auf Systemebene analysiert. Hier spielt vor allem die Fähigkeit des Sys- tems, im Fall der Bäckerei gleichbedeutend mit un- terschiedlichen Standorten, ohne größeren Aufwand verschiedene Produkte herzustellen, dem Sortiment neue Produkte hinzuzufügen oder auch alternative Herstellungsrouten zu nutzen, eine wichtige Rolle. Bei der Bäckerei Sorger zeigt sich hier am Standort 1 wenig Flexibilitätspotenzial, aber am Standort 2 kön- nen aufgrund der ständigen Notwendigkeit der Ein- bindung neuer Produkte (vor allem saisonale Artikel) und der bereits durchgeführten Optimierungen beim Wechsel zwischen unterschiedlichen Produkten sehr wohl Flexibilitäten genutzt werden. Zum Schluss wird noch die Gesamtsystemebene betrachtet: Dies beschreibt die Möglichkeit, die Pro- duktion für eine gewisse Zeit unbeaufsichtigt laufen lassen zu können, sowie die Größe und Diversität der Produktpalette ohne zusätzlichen Aufwand in der Produktion anzupassen. Hier kann wiederum zwischen Standort 1 und 2 unterschieden werden: Im saisonalen Wechsel der Spezialprodukte können bei Standort 2 Produkte aus der Standardpalette für we- nige Monate aus dem Sortiment genommen werden, um Platz für Krapfen, Allerheiligenstriezel und Ähn- liches zu schaffen. Insgesamt lässt sich feststellen, dass bei der Bäckerei Sorger die größten Potenziale auf System- und Gesamtsystemebene zu finden sind. Eine weitere Flexibilität, die nicht über die Analyse 3 Lookup-Tabellen werden in der Informatik und in der Digitaltechnik verwendet, um Informationen statisch zu definieren und diese zur Laufzeit des Programms – zur Vermeidung aufwändiger Berechnungen oder hohen Speicherverbrauchs – zu benutzen (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Lookup-Tabelle#cite_note -1)