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Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW)

Die PHI-Factory vereint modernste Informationsverarbeitung mit der Energietechnik und verbessert so die Integration der bestehenden Produktionstechnik der metallverarbeitenden Industrie in das Stromnetz der Zukunft.

Das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW)  am Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt lehrt und forscht in sechs Forschungsgruppen auf dem Gebiet der Zerspanung metallischer Werkstoffe, der Konstruktion und Auslegung von Werkzeugmaschinen und Komponenten sowie der Prozessoptimierung, Produktionsorganisation und Energieeffizienz im produktionstechnischen Umfeld.

Die Gruppe Umweltgerechte Produktion forscht in einem interdisziplinären Team von über 14 wissenschaftlichen Mitarbeitern an einer Vielzahl an Aspekten rund um die Themen Energieeffizienz, Energieflexibilität und Ressourceneffizienz in der Produktion. Diese übergeordneten drei Themenfelder werden in den vier Forschungsschwerpunkten „Energieeinsatz von Produktionsmaschinen“, „Energie- und Versorgungssysteme“, „Energiesimulationen“ und „Energie 4.0 – Monitoring & Control“ aufgegriffen.

Die Organisation der Forschungsgruppe „Umweltgerechte Produktion“ des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen

Das PTW initiierte gemeinsam mit 39 Partnern aus Forschung und Industrie das Forschungs- und Demonstrationsprojekt ETA-Fabrik, eine Modellfabrik an der TU Darmstadt, mit Ziel, zusätzlich zur energetischen Verbesserung einzelner Produktionsanlagen auch deren energetische Vernetzung zu ermöglichen und in diesem Zug neben Produktionsanlagen auch die Maschinenperipherie, die Gebäudetechnik und das Fabrikgebäude selbst in die Betrachtung miteinzubeziehen.

 

Im Rahmen des Forschungsprojektes PHI-Factory werden vom PTW, das als Konsortialführer die Gesamtkoordination des Projektes übernimmt, Möglichkeiten zur  Flexibilisierung von Produktionsanlagen und –abläufen und zur Reduktion des Energieverbrauchs untersucht. Beheimatet ist die PHI-Factory in der ETA-Fabrik auf dem Campus Lichtwiese.

In der Forschungsfabrik ETA-Fabrik wurde ein für die metallverarbeitende Industrie charakteristischer Produktionsprozess mit der notwendigen Produktionsinfrastruktur samt Nebenprozessen abgebildet. Die Maschinen und Anlagen in der ETA-Fabrik im Campusnetz der TU Darmstadt sind daher im kleinen Maßstab repräsentativ für die Ausstattung von Fabriken aus der Metallverarbeitungs-, Automobil- und Maschinenbaubranche.

Für die geplanten Untersuchungen im Rahmen der PHI-Factory werden grundlegende Modelle der flexiblen Fabrik, d.h. ihrer Produktionstechnik und vorhandenen Erzeugeranlagen und Speicher erstellt. Darauf aufbauend werden fabrikübergreifende Regelstrategien zur technischen und organisatorischen Flexibilisierung des vernetzten Systems aus Produktions- und Gebäudetechnik entwickelt, analysiert und bewertet. Für die objektive Bewertung der entwickelten Maßnahmen im elektrischen Fabrik- und Campusnetz wird ein kontinuierliches Monitoring relevanter Systemgrößen umgesetzt. Durch die Untersuchung und Implementierung statistischer Prognoseverfahren können zukünftige Lastgänge in Abhängigkeit des Zustands der Fabrik antizipiert werden. Diese verbessern zugleich die mittels umfangreicher multidimensionaler Optimierungsmodelle zu berechnenden Betriebsstrategien der flexiblen Fabrik, die die Teilsysteme miteinander verknüpfen und die optimalen Entscheidungen hinsichtlich mehrerer, ggf. konkurrierender Zielgrößen, ermitteln. Schließlich werden die untersuchten Ansätze im Rahmen des Forschungsgebäudes als Fabrikdemonstrator umgesetzt.

Schließlich wird untersucht, ob und wie die erprobten Methoden und Verfahren zur Energieflexibilisierung auf vergleichbare Industrieparks übertragen werden können.