Eine vernetzte Gebäudetechnik in Kombination mit der Datenanalyse in der Cloud-Plattform gibt Industrieunternehmen weitreichende Informationen über das Zusammenspiel zwischen Produktions- und Gebäudetechnik. So ist es möglich, die Energieeffizienz und Performance ganzheitlich nachhaltig zu steigern, Störungen durch einen überhöhten Verbrauch zu entdecken oder im digitalen Zwilling den Industriecampus ganzheitlich zu erfassen.
Die Herausforderung: Komplexe Gebäudetechnik auf einem Industriecampus
Das Wachstum eines Industriesektors zeigt sich auch in den Gebäuden, beispielsweise bei einem großen Automobilhersteller: Sie sind in den letzten Jahren größer und höher geworden. Dadurch steigen die Anforderungen an ein Energiemanagement, die Klimatisierung und Lichtsteuerung. Das Unternehmen hat einen eigenen internen Versorger, der an mehrere Produktionsstätten Strom, Wasser, Lüftung, Kälte und Gase verteilt. Im Vordergrund stehen dabei die Verfügbarkeit und Effizienz, sowohl beim Energiebedarf als auch bei der Wirtschaftlichkeit des gesamten Systems.
Die Gebäudetechnik stellt das Zusammenspiel vor komplexe Aufgaben. So wird die Raumluftqualität permanent überwacht und Bewegungssensoren schalten Lichtanlagen nach Feierabend aus. In Prüfständen oder Messräumen müssen bestimmte Temperaturen und Grade an Luftfeuchtigkeit eingehalten werden. Aktuell nicht benötigte Teile der Fertigung werden zeitweise abgeschaltet, um keine Energie zu verschwenden.
Das Gebäudeleitsystem des Unternehmens verwaltet etwa 70.000 Datenpunkte aus 1.000 Versorgungsanlagen. Für die Produktionssteuerung gibt es ein eigenes Meldesystem, mit dem der Energiebedarf zu einer bestimmten Zeit angemeldet werden kann. Den insgesamt größten Anteil am Strombedarf haben die Lüftungsanlagen, die bedarfsabhängig gesteuert werden.
Die Daten auszuwerten und zu dokumentieren ist über lokale Mess- und Anzeigengeräte kaum möglich. Ein großer Industriecampus hat viele Dutzend Büroeinheiten, Werk- und Lagerhallen. Hinzu kommt, dass viele Unternehmen mehrere Standorte in einer Region haben. Um alle Daten zentral verfügbar zu haben und sie digital auswerten zu können, soll die gesamte Gebäudetechnik vernetzt und an das Industrial IoT angeschlossen werden. Ausgehend davon können verschiedene Nutzergruppen (z.B. Kosten- oder Nachhaltigkeitscontrolling, Betreiberpersonal) mit diesen Daten entsprechend ihrer Anforderungen weiterarbeiten.
Die Lösung: Smart Building mit dem Industrial IoT
Der Autohersteller nutzt ein vernetztes Gebäudeleitsystem von Siemens Smart Infrastructure, das sämtliche Gebäude mit einer Cloud-Plattform verbindet. Dabei werden viele der bereits vorhandenen Sensoren und Aktoren genutzt und deren Datenserien cloud-fähig gemacht. Demzufolge kann der Hersteller jederzeit zentral die Energieeffizienz, die Anlagenperformance und den Anlagenzustand überprüfen.
Ein einfaches Beispiel ist der Filterwechsel in einer Lüftungsanlage. Über den unterschiedlichen Druck vor und nach dem Filter kann ermittelt werden, wann er gewechselt werden muss. Durch das Speichern in der Cloud können langfristige Daten ermittelt und verglichen werden. Dadurch ist zum Beispiel möglich, die Qualität der Luftfilter zu ermitteln und gegebenenfalls den Zulieferer zu wechseln, Wartungszyklen mit Stillstandzeiten der Produktion zu verbinden und somit vorrausschauend zielgerichtet anstelle eines zyklischen Prozesses die Anlagen zu warten.
Die Daten der Cloud-Plattform ergeben ein ganzheitliches Bild des Energieverbrauchs über einen längeren Zeitraum hinweg. Sie sind damit eine gute Grundlage für Maßnahmen zur Energieeffizienz, helfen aber auch bei Predictive Maintenance (vorausschauende Instandhaltung). So gibt es für zahlreiche technische Störungen bestimmte Vorzeichen, beispielsweise höhere Temperaturen, einen größeren Stromverbrauch oder auffällige Vibrationen.
Die Einzelmesswerte aus der gesamten Gebäudeversorgung werden in einem „digitalen Zwilling“ zusammengeführt. Das entspricht einer digitalen Repräsentation des Industriecampus in der Cloud. Dieser wird nahezu in Echtzeit mit Daten versorgt und zeigt das Zusammenspiel der einzelnen Systeme und überprüft kontinuierlich den „digitalen Zwilling“ auf die optimale Funktionsweise. Damit ist es zum Beispiel möglich, ein anlagenweites Schwingverhalten aufzudecken – etwa wenn Systeme regelmäßig aufgrund fehlerhafter Stellwerte an- und ausgehen und den Energieverbrauch erhöhen oder häufige Störungen auslösen.
Das Ergebnis: Energieeffizienz und neue Möglichkeiten
Die digitale Gebäudetechnik kann das Zusammenspiel aus Produktionstechnik und Gebäudetechnik ganzheitlich überwachen, vergleichen und verbessern. Defekte Geräte oder unnötige Verbraucher werden schneller aufgedeckt als durch die Überwachung vor Ort.
Die übergreifende Analyse von Verbrauchsdaten in der Cloud ermöglicht es dem Hersteller, seinen Energieverbrauch deutlich besser zu optimieren und durch Datenanalysen unnötig hohe Verbräuche oder ein Fehlverhalten aufzudecken und anschließend zu beheben. Durch die zentrale Sammlung der Daten ist es darüber hinaus einfacher, gesetzliche Dokumentationspflichten teilweise auch vollautomatisiert zu erfüllen. Die Daten werden kontinuierlich vollständig analysiert und mit dem optimalen „digitalen Zwilling“ verglichen. Folglich können die Ressourcen des Betriebspersonal effektiv für die Optimierung eingesetzt werden und werden nicht für das Zusammensuchen, Aufbereiten und Analysieren der unzähligen Datensätze benötigt.
Die Smart Building-Technologie ist zu dem zukunftssicher. Angesichts steigender Anforderungen an Nachhaltigkeitskriterien jedes Unternehmens und die immer komplexeren Anlagensysteme wird es in Zukunft immer wichtiger, die Verfügbarkeit gebäudetechnischer Anlagen zu gewährleisten und zu optimieren sowie die Produktionskosten zu senken.
