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Energie sparen beim Roboter fahren : Datum: , Thema: EUREKA-Cluster-Geschichte

In der Industrie wird viel Energie verbraucht. Sowohl im Betrieb der einzelnen Maschinen, als auch in deren Zusammenspiel steckt jedoch ein verborgenes Einsparpotential. Digitale Zwillinge können dabei helfen, den Energieverbrauch zu senken.

Mithilfe von softwarebasierten Innovationen können Industriebetriebe ihren Energieverbrauch senken.
Mithilfe von softwarebasierten Innovationen können Industriebetriebe ihren Energieverbrauch senken. © Adobe Stock / Blue Planet Studio

In einer Fabrik herrscht viel Betrieb: Maschinen, die formen, schneiden und schweißen. Dazwischen laufen Fließbänder und es bewegen sich Transportroboter, die Teile von der einen zur anderen Fertigungsstation bringen. All diese Geräte haben eines gemeinsam: Sie verbrauchen Energie – und das kostet nicht nur Geld, sondern kann auch das Klima und die Umwelt belasten.

Viele Industriebetriebe stellen sich daher die Frage, wie sie ihren Energieverbrauch senken können. Sie investieren dabei häufig in einzelne effizientere Geräte. Die Partnerinnen und Partner im vom Bundesforschungsministerium geförderten EUREKA-Cluster Projekt „SPEAR“ haben sich dagegen gefragt: Wie kann der Energieverbrauch einer gesamten Fabrik mit all ihren Geräten erfasst und optimiert werden?

Das sei nämlich heute noch ziemlich aufwändig, sagt Anton Strahilov. Er ist Forschungsleiter und hat das Projekt koordiniert. „In einem Haushalt zählt ein Stromzähler den gesamten Verbrauch, aber nicht für alle Geräte einzeln. In einem Produktionssystem ist das ähnlich: Die einzelnen Komponenten werden oft nicht im Detail erfasst“, so Strahilov.

Mit „digitalen Zwillingen“ den Energieverbrauch senken

Das Projekt SPEAR setzt genau hier an. Gemeinsam hat die internationale Forschungsgruppe „digitale Zwillinge“ von allen Geräten und Energiequellen in einem Betrieb entwickelt. Diese virtuellen Datenmodelle bilden das aktuelle und zukünftige Energieverhalten sehr genau ab. Damit wird es möglich, die einzelnen Schritte in einem Produktionsprozess optimal aufeinander abzustimmen – und dabei Energie zu sparen.

„Arbeiten zum Beispiel mehrere Industrieroboter zusammen, um eine Autokarosserie herzustellen, dann könnte ein fahrender Roboter, der etwas zuliefert, ein wenig langsamer eingestellt werden. Das macht dann Sinn, wenn er sich damit besser an seinen ohnehin etwas verzögert übernehmenden Roboter-Kollegen anpasst. So könnte der Prozess trotzdem in der gleichen Zeit erledigt werden, würde dabei aber den Energieverbrauch senken“, erläutert Strahilov. „Mit unserer Software können wir das konkret berechnen.“ So können Betriebe unentdeckte Einsparpotentiale besser ausschöpfen.

Der Ansatz von SPEAR bietet dabei mehrere Vorteile. Zum einen werden keine weiteren Geräte benötigt, wie etwa Sensoren, die den Energieverbrauch von einzelnen Maschinen erfassen. Das macht die Lösung kostengünstig. Darüber hinaus ist sie skalierbar. Das bedeutet, dass herstellerunabhängig weitere Komponenten in die virtuelle Umgebung hinzugefügt werden können.

Die Forschenden haben mit ihren erfolgreichen Versuchen gezeigt, dass Unternehmen aus ganz unterschiedlichen Branchen von den Ergebnissen profieren könnten: von der Bäckerei bis zum Autohersteller. Die Software-Prototypen sind frei verfügbar und werden nun von den SPEAR-Partnerinnen und -partnern über das Projekt hinaus weiterentwickelt. So könnten die digitalen Zwillinge ihre realen Geschwister mithilfe von Künstlicher Intelligenz künftig noch besser abbilden.