01301 Green Maintenance – Ein Ordnungsrahmen für Instandhaltungsmaßnahmen zur energieeffizienten Fabrik
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Aufgrund der weltweiten Ressourcenverknappung, der zunehmenden Umweltbelastung und der steigenden Energie- und Rohstoffpreise ist eine energieeffiziente Gestaltung der Fabrik erforderlich. Da das Aufgabengebiet der Instandhaltung über die reine Instandsetzung und vorbeugende Instandhaltung hinausgeht und auch die Verbesserung der Betriebsmittel umfasst, gewinnt die Verbesserung der Energieeffizienz für die Instandhaltung zunehmend an Bedeutung.
Anhand der Energieeffizienzdimensionen Energiebezug, Energieverbrauch und Emissionen sowie den drei Gestaltungsebenen der Fabrikplanung (Fabrikgebäude, Prozesse und Maschinen, Arbeitsplätze) wurden ein Ordnungsrahmen für energieeffiziente Fabriken aufgestellt und neun Handlungsfelder mit jeweiligen Gestaltungsprinzipien ausgearbeitet. von: |
Zielsetzung dieses Beitrags
Die Einzelmaßnahmen, die heutzutage oftmals von der Instandhaltung zur Verbesserung der Energieeffizienz durchgeführt werden, greifen zu kurz. Ziel dieses Beitrags ist es daher, eine systematische, ganzheitliche Vorgehensweise für die Planung und die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen in der Instandhaltung vorzustellen.
Die Einzelmaßnahmen, die heutzutage oftmals von der Instandhaltung zur Verbesserung der Energieeffizienz durchgeführt werden, greifen zu kurz. Ziel dieses Beitrags ist es daher, eine systematische, ganzheitliche Vorgehensweise für die Planung und die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen in der Instandhaltung vorzustellen.
Um die Handlungsfelder definieren, Maßnahmen priorisieren und die Umsetzungsergebnisse messen zu können, wird eine geeignete Bewertung der Energieeffizienz benötigt. Deshalb ist es ebenfalls Ziel dieses Beitrags, ein Kennzahlensystem zur Bewertung und Regelung der Energieeffizienz zu verdeutlichen.
Problembeschreibung
Aufgrund der weltweit wachsenden Rohstoffverknappung steigen die Energie- und Rohstoffkosten. Vom Jahr 1998 bis zum Jahr 2008 stiegen die Energiepreise um durchschnittlich 5,8 % pro Jahr. Auch nach der Wirtschaftskrise wird sich der Anstieg der Energiepreise fortsetzen. Der Handel mit CO2-Zertifikaten und die dadurch entstehenden Kosten werden zu einem weiteren Anstieg der Energiepreise beitragen [1] [2] [3] [4].
Aufgrund der weltweit wachsenden Rohstoffverknappung steigen die Energie- und Rohstoffkosten. Vom Jahr 1998 bis zum Jahr 2008 stiegen die Energiepreise um durchschnittlich 5,8 % pro Jahr. Auch nach der Wirtschaftskrise wird sich der Anstieg der Energiepreise fortsetzen. Der Handel mit CO2-Zertifikaten und die dadurch entstehenden Kosten werden zu einem weiteren Anstieg der Energiepreise beitragen [1] [2] [3] [4].
Obwohl viele Unternehmen durch die Energiepreissteigerungen und durch die Wirtschaftskrise 2008/2009 für die Bedeutung der Energieeffizienz sensibilisiert wurden, werden Einsparpotenziale oftmals nicht erkannt oder unterschätzt.
Nach einer Umfrage der KfW-Bankengruppe geht ein Drittel der Unternehmen davon aus, dass es keine Einsparpotenziale im eigenen Unternehmen gibt. Im Durchschnitt halten die befragten Unternehmen eine Einsparung von 5,4 % für möglich. Im Rahmen einer Studie der Fraunhofer Gesellschaft wurde demgegenüber ein mittelfristiges Energieeinsparpotenzial von 25 bis 30 % identifiziert. Jedoch verfügt nur ein Drittel der Unternehmen über systematische Ansätze zur Bewertung und Optimierung des Energieverbrauchs. Häufig wird der Energie- bzw. Ressourcenverbrauch nur pauschal erfasst, z. B. auf Werks- oder auf Gebäudeebene. Detaillierte Daten hinsichtlich der spezifischen Energieverbräuche und -verluste einzelner Maschinen und Anlagen sind in der Regel nicht verfügbar [5] [6].
Getrieben von dem zunehmenden ökonomischen Druck und dem Mangel an Transparenz, entsteht somit für die produzierende Industrie in Deutschland der dringende Handlungsbedarf, Energiebedarfe und -verbräuche in der Produktion verursachungsgerecht bewerten zu können. Denn nur so kann eine valide Aussage über den energieeffizienten Betrieb einer Produktion getroffen werden.
Diesbezüglich wird in Zukunft der Instandhaltung eine zentrale Rolle zukommen. Denn insbesondere das Wissen über die Anlagen und ihr Betriebsverhalten ist hier ein zentraler Schlüssel für die spezifische Bestimmung der Energieverbräuche. Aus diesem Grund muss das etablierte Zielsystem der Instandhaltung zukünftig um die Aspekte der Energieeffizienz erweitert werden. War es bisher Aufgabe der Instandhaltung, die Gesamtanlageneffektivität hinsichtlich Verfügbarkeit, Qualität und Leistung sicherzustellen, so wird sie sich in Zukunft auch daran messen lassen müssen, wie effizient die Produktion die ihr zur Verfügung stehenden Ressourcen einsetzt. Die Aufgabe der Verbesserung, die nach DIN 31051 eine Kernaufgabe der Instandhaltung bildet, bekommt hierbei besonderes Gewicht. Dies bedeutet aber auch, dass die Instandhaltung einmal mehr den ihr anhaftenden Ruf des Kostenverursachers ablegt und innerhalb des Unternehmens an strategischer Bedeutung gewinnt.
Lösung/Lösungsweg
Der Lösungsweg für die skizzierte Problemstellung wird in sieben Abschnitten erläutert. Der Beitrag ist daher wie folgt aufgebaut:
Der Lösungsweg für die skizzierte Problemstellung wird in sieben Abschnitten erläutert. Der Beitrag ist daher wie folgt aufgebaut:
| 1. | Dimensionen der Energieeffizienz |
| 2. | Gestaltungsebenen der Fabrik |
| 3. | Ordnungsrahmen für energieeffiziente Fabriken |
| 4. | Gestaltungsprinzipien auf Produktionsstandort- und Fabrikgebäudeebene |
| 5. | Gestaltungsprinzipien auf Gesamtprozessebene |
| 6. | Gestaltungsprinzipien auf Arbeitsplatzebene |
| 7. | Aufbau eines ressourcen- und verfügbarkeitsorientierten Instandhaltungscontrollinginstruments |
1 Dimensionen der Energieeffizienz
Energieeffizienz umfasst im Wesentlichen drei Aspekte. Diese Aspekte, auch Dimensionen der Energieeffizienz genannt, sind:
| • | Energiebezug, |
| • | Energieverbrauch, |
| • | Emissionen. |
Nur wenn alle drei Dimensionen optimiert werden, kann von einer energieeffizienten Fabrik im eigentlichen Sinne gesprochen werden.
Optimierung des Energiebezugs
Insbesondere aufgrund der steigenden Preisentwicklung an den Rohstoff- und Energiemärken gilt es, den Energiebezug zu optimieren. Die Dimension des Energiebezugs umfasst insbesondere seine Unabhängigkeit von bspw. externen Schwankungen und internen Lastspitzen. Des Weiteren beinhaltet der Aspekt des Energiebezugs eine Optimierung unter Berücksichtigung der marktspezifischen Rahmenbedingungen.
Insbesondere aufgrund der steigenden Preisentwicklung an den Rohstoff- und Energiemärken gilt es, den Energiebezug zu optimieren. Die Dimension des Energiebezugs umfasst insbesondere seine Unabhängigkeit von bspw. externen Schwankungen und internen Lastspitzen. Des Weiteren beinhaltet der Aspekt des Energiebezugs eine Optimierung unter Berücksichtigung der marktspezifischen Rahmenbedingungen.
Energieverbrauch senken
Zentraler Aspekt der Energieeffizienz ist der Energieverbrauch. Diese Dimension betrachtet alle technischen und organisatorischen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements, um den Verbrauch an Energie zu senken.
Zentraler Aspekt der Energieeffizienz ist der Energieverbrauch. Diese Dimension betrachtet alle technischen und organisatorischen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements, um den Verbrauch an Energie zu senken.
Schadstoffemissionen
Die Emissionen bilden die dritte Dimension der Energieeffizienz. Hierunter werden alle Emissionen, die die Umwelt belasten, gezählt. Diese umfassen nicht nur Treibhausgase wie z. B. Kohlenstoffdioxid, sondern alle festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe, die an die Umwelt abgegeben werden. Abbildung 1 gibt einen exemplarischen Überblick über ausgewählte Umwelteinflüsse durch Schadstoffemissionen einer Fabrik. Die drei Energieeffizienzdimensionen bilden eine erste Strukturierung der Maßnahmen. Je nach Unternehmen und Unternehmensumfeld sind die drei Aspekte unterschiedlich wichtig. Dies fließt in die spätere Priorisierung der Maßnahmen mit ein.
Die Emissionen bilden die dritte Dimension der Energieeffizienz. Hierunter werden alle Emissionen, die die Umwelt belasten, gezählt. Diese umfassen nicht nur Treibhausgase wie z. B. Kohlenstoffdioxid, sondern alle festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffe, die an die Umwelt abgegeben werden. Abbildung 1 gibt einen exemplarischen Überblick über ausgewählte Umwelteinflüsse durch Schadstoffemissionen einer Fabrik. Die drei Energieeffizienzdimensionen bilden eine erste Strukturierung der Maßnahmen. Je nach Unternehmen und Unternehmensumfeld sind die drei Aspekte unterschiedlich wichtig. Dies fließt in die spätere Priorisierung der Maßnahmen mit ein.
2 Gestaltungsebenen der Fabrik
Geeignete Beschreibungsmodelle
Fabriken sind komplexe technische Gebilde. Um das Objekt Fabrik dennoch einfach und konsistent abbilden zu können, bedarf es geeigneter Beschreibungsmodelle, die ihrerseits die Ableitung von Energieeffizienzmaßnahmen für die Instandhaltung ermöglichen. Im Folgenden wird ein Beschreibungsmodell für Fabriken vorgestellt, das aus drei Ebenen besteht und dafür geeignet ist, Gestaltungsprinzipien für die drei Dimensionen der Energieeffizienz abzuleiten und in einen Ordnungsrahmen einzuordnen. Als die drei Gestaltungsebenen einer Fabrik werden nachfolgende definiert:
Fabriken sind komplexe technische Gebilde. Um das Objekt Fabrik dennoch einfach und konsistent abbilden zu können, bedarf es geeigneter Beschreibungsmodelle, die ihrerseits die Ableitung von Energieeffizienzmaßnahmen für die Instandhaltung ermöglichen. Im Folgenden wird ein Beschreibungsmodell für Fabriken vorgestellt, das aus drei Ebenen besteht und dafür geeignet ist, Gestaltungsprinzipien für die drei Dimensionen der Energieeffizienz abzuleiten und in einen Ordnungsrahmen einzuordnen. Als die drei Gestaltungsebenen einer Fabrik werden nachfolgende definiert:
