lean energy management
DESCRIPTION
Masterthesis, bei der ein Energiemanagement-System entwickelt wird, dass ohne grosse Investitionen auskommt. Dabei orientiert sich das System an den Lean Management Ansätzen. Das System ist so entwickelt, dass es auch zur ISO 50001 kompatibel ist. Weiterführende Informationen und eine PDF Version der Thesis gibt es unter: http://www.lean-energy-management.comTRANSCRIPT
Entwicklung eines Lean Energy Management Systems für produzierende Betriebe
Abschlusspräsentation MasterthesisDaniel Ernst
Daniel Ernst 2
Zielsetzung
Entwicklung eines Energiemanagementsystems, das auf Unternehmensbedürfnisse ausgerichtet ist und Lösungsvorschläge für
identifizierte Problemstellungen aufzeigt.
27.01.2012
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Gliederung
27.01.2012
7. Fazit
6. Piloteinführung
5. Entwicklung Lean Energy Management
4. Untersuchung zweier Betriebe
3. Istanalyse
2. Technische Ansatzpunkte zur Energieeffizienzsteigerung
1. Energiemarkt in Deutschland
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1. Energiemarkt in Deutschland
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Energiepreisentwicklung elektrischer Energie
Preise steigen kontinuierlich
Quelle: U.S. Energy Information Administration, 2011; eurostat, 2011; Bundesamt für Energie, 2011a,b
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1. Energiemarkt in Deutschland
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Energiemanagementnorm DIN EN ISO 50001:2012
Kontinuierliche Verbesserung
Planung(plan)
Durchführung(do)
Kontrolle(check)
Korrektur(act)
Quelle: DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2011, S. 6Quelle: Brunner, 2011, S. 7
PDCA-Zyklus
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2. Technische Ansatzpunkte zur Effizienzsteigerung
• Ineffizientes Medium• Hohes Optimierungspotenzial• Einsparung von pneumatischer
Energie spart das 20fache an elektrischer Energie
Einsparpotenzial• Reduktion des Drucks• Benutzung elektrischer statt
pneumatischer Werkzeuge• Abdichten von Leckagen• Regelung der Kompressoren
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Beispiel: Druckluft
10% Motorverluste
25% Kompressorverluste
25% Anlauf- und Nachverluste
5% Druckluftaufbereitung
20% Druckverluste Reduzierventile
5% Leckverluste
5% Umwandlungsverluste
5% Nutzleistung
100% aufgenommene Leistung
Verwendung von Druckluft ist sehr ineffizient
Quelle: Müller u. a., 2009, S. 174
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3. Istanalyse
Größte Hindernisse für die Einführung eines Energiemanagements
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Umfrage an Geschäftsführer und Abteilungsleiter
Wenig Information über Energiemanagement
Wenig Erfahrung mit Energiemanagement
Motivation der Mitarbeiter
Geringe Flexibilität der angebotenen Systeme
Hohe Anfangsinvestition
Hohe Anfangsinvestition ist das größte Hindernis
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3. Istanalyse
Einführung IST:Energiemanagement als Projekt
• Fester Abschlusstermin des Energiemanagement wird impliziert
• Nach Zielerreichung oft keine weitere Verbesserung mehr
• Nach Projektabschluss Anpassungen meist nur schwer möglich
• Hohe Anfangsinvestition notwendig
Einführung SOLL:Kontinuierliches Energiemanagement
• Kein fester Abschlusstermin
• Stetige Verbesserung / neue Ziele
• Reaktion auf neue Umfeldbedingungen möglich
• Auf Nachhaltigkeit ausgerichtet
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Kosten
Termin
Sachziele
Quelle: Brunner, 2011, S. 7
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Mensch
OrganisationTechnik
3. Istanalyse
• Bedingung für eine nachhaltige Veränderung ist die Beachtung des MTO-Modells
• Sowohl die einzelnen Aspekte als auch die Schnittstellen müssen beachtet werden
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Nachhaltigkeit des Energiemanagements bei Projekteinführung
Besonders die Schnittstelle zwischen Mensch und Technik ist Schlüsselfaktor für eine nachhaltige Funktion des EMS
In Anlehnung an Strohm u. Ulich, 1997, S. 10
Aufgabe
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3. Istanalyse
• Technik durch Mitarbeiter nicht bedienbar
• Keine Einbindung des Top-Managements
• Keine Erweiterungsmöglichkeit der Technik
• Keine Einbindung der Mitarbeiter
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Nachhaltigkeit des Energiemanagements bei Projekteinführung
WirkungKosten
geplant implementiert „vergessen“
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3. Istanalyse
1. Topmanagement muss eingebunden werden und Führungsaufgaben übernehmen
2. Mitarbeiter müssen eingebunden werden und Energiemanagement selbstständig durchführen
3. Technik muss flexibel und durch Mitarbeiter bedien- und erweiterbar sein
4. Hinzunahme eines Beraters zur Unterstützung der Mitarbeiter und des Managements sinnvoll
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Ergebnis
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4. Untersuchung zweier Betriebe
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Murten
1
• Installation S-Energy durch Saia-Burgess• Keine Einbindung des Topmanagements
2
• Ermittlung von Einsparpotenzial durch elektrische Spritzgussanlangen• Vorschlag nur noch elektrische Spritzgussmaschinen anzuschaffen
3
• Ablehnung des Vorschlags, aufgrund der höheren Kosten• Es wird keine Lebenszyklusbetrachtung gemacht
4
• Demotivation der Mitarbeiter• Energiesparmaßnahmen werden nicht weiter verfolgt
5• Abbruch des Energiemanagements
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4. Untersuchung zweier Betriebe
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Shenzhen
1
• Vorgabe zum Energie sparen durch das Topmanagement• Übertragung des Kaizen Gedankens auf das Energiemanagement
2
• Ernennung von Energieteams und Verantwortlichen• Schulung der Mitarbeiter
3
• Installation des S-Energy Systems um Energie zu visualisieren• Erstmalige Verifikation der Ergebnisse durch Messungen
4
• Motivation der Mitarbeiter• Energiesparmaßnahmen werden von diesen kontinuierlich durchgeführt
5• Kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz
7 Jahre
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4. Untersuchung zweier Betriebe
Stakeholderanalyse Murten Stakeholderanalyse Shenzhen
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4. Untersuchung zweier Betriebe
1. Im Topmanagement müssen ausreichend Promotoren vorhanden sein2. Topmanagement muss die Einführung und Durchführung spürbar
unterstützen3. Mitarbeiter müssen eingebunden und motiviert werden4. Es müssen klare, erreichbare Ziele formuliert werden5. Für das Energiemanagement sind qualifizierte Teams nötig, da die Materie
sehr komplex ist6. Die Ergebnisse müssen durch Messungen überprüft und bewertet werden7. Die Etablierung eines Energiemanagement benötigt Zeit8. In die Bewertungsmethoden des Einkaufs müssen
Lebenszyklusbetrachtungen eingebunden werden
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Erkenntnisse
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5. Entwicklung Lean Energy Management
• Ausrichtung auf die Bedürfnisse der Unternehmen geringe Anfangsinvestition
• Hohe Nachhaltigkeit
• ISO 50001 konform
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Rahmenbedingungen
Kosten
Termin
Sachziele
M
OT
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5. Entwicklung Lean Energy Management
1. Aktive Unterstützung durch das Management2. Entwicklung qualifizierter und motivierter Mitarbeiter3. Auf Nachhaltigkeit statt übereilter Entwicklung ausgerichtetes
Energiemanagement4. Beginn des Energiemanagements in Eigeninitiative5. Optimierung durch Evolution statt hoher Investition6. Ständige Visualisierung und Messung des Energiekonsums sowie der
Verschwendung
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Leitsätze des Lean Energy Management
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5. Entwicklung Lean Energy Management
• Basiert auf ISO 50001• Erweitert um Lean Aspekte
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Lean Energy Management Modell
Erweiterte Darstellung aus DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2009, S. 5
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5. Entwicklung Lean Energy Management
• Basiert auf MTO-Modell• Sicherung der nachhaltigen
Funktion• Gezielte Lösungsansätze für
ermittelte Probleme
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Lean Energy Management Politik
Grundsäulen des Lean Energy Management
Mensch
OrganisationTechnik
Aufgabe
Mitarbeiter&
Motivation
Management&
Prozesse
Werkzeuge&
Technik
LEM
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5. Entwicklung Lean Energy Management
Ziele:• Schnelle Reaktionszeiten• Schrittweiser Ausbau des EMS• Senkung der Anfangsinvestitionen
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Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management
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5. Entwicklung Lean Energy Management
Technik• Flexibel erweiterbare Technik• Durch Mitarbeiter bedienbare Technik• Einfach installierbare TechnikMitarbeiter• Schulung der Mitarbeiter• Einbindung der Mitarbeiter der Abteilungen• Hohe EntscheidungskompetenzProzesse• Erweiterung der Verbesserungsprozesse• Flexibles Budgetmodell
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Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management
Gesamtes Unternehmen
…
3. Maßnahme
2. Maßnahme
Pilot-maßnahme
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5. Entwicklung Lean Energy Management
Vorher: Nachhaltigkeit des Energiemanagements als Projekt• Hohes Risiko• Hohe Anfangsinvestition• Nicht nachhaltig
Jetzt: Nachhaltigkeit des Lean Energy Management• Geringes Risiko• Geringe Anfangsinvestition• Nachhaltiges Energiemanagement
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Mitarbeiter&
Motivation
Management&
Prozesse
Werkzeuge&
Technik
LEM
Beachtung des MTO-Modells
Projekteinführung des EMS Schrittweise Erweiterung des EMS
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6. Piloteinführung von Lean Energy Management
• Einführung in Abteilung Kunststoffspritzguss• Energieteam bestehend aus Elektroingenieur, Elektrofachkraft,
Maschineneinrichter mit klaren Verantwortungen• Fokus auf der Durchführung einer Maßnahme mit geringer Investition
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Rahmenbedingungen
Werk 2 Johnson Electric Murten
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6. Piloteinführung von Lean Energy Management
• Abgestrahlte Heizenergie wird über Klimaanlage gekühlt
• Meiste Energie geht an den Extrudern verloren
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Analyse der Kunststoffspritzguss-Produktion
Extruder einer Kunstoffspritzgussanlage
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6. Piloteinführung von Lean Energy Management
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Isolation des Extruders
Unisolierter Extruder (ohne Schutzabdeckung) Isolierter Extruder
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• Leistungsreduktion von 2,8 kW• Amortisationsdauer 7 Monate• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 €
Versprochenes Ergebnis
6. Piloteinführung von Lean Energy Management
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ca. 0,5 KW Leistungsreduktion
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Tatsächliches Ergebnis
• Leistungsreduktion 0,5 kW• Amortisationsdauer 3,5 Jahre• Kapitalwert auf 10 Jahre 1646 €
• Leistungsreduktion von 2,8 kW• Amortisationsdauer 7 Monate• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 €
Versprochenes Ergebnis
6. Piloteinführung von Lean Energy Management
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Rücksprache mit Firma bringt keine Erklärung für die Abweichung Maßnahme wird vom Energieteam vorerst nicht weiter verfolgt
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6. Piloteinführung von Lean Energy Management
• Mit eigenen Mitarbeitern und wenig Maßnahmen können Energiesparmaßnahmen durchgeführt werden
• Es ist kein Technik-Overkill nötig
• Herstellerangaben sollten verifiziert werden
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Ergebnis
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7. Fazit
• Ansätze zum Energiemanagement unter arbeitswissenschaftlichen Gesichtspunkten bewertet
• Weitere Erkenntnisse aus der Untersuchung zweier Betreibe gewonnen• Lean Energy Management, das auf die Unternehmensbedürfnisse
ausgerichtet ist entwickelt • Anstoß für neue Einführungs- und Umsetzungsmethoden
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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Quellenangaben[Brunner 2011] Brunner, Franz J.: Japanische Erfolgskonzepte: KAIZEN KVP Lean Production Management Total Productive
Maintenance Shopfloor Management Toyota Production System GD3-Lean Development. 2. Auflage. München, Wien : Carl Hanser Verlag, 2011
[Bundesamt für Energie 2011a] Bundesamt für Energie: Schweizerische Elektrizitätsstatistik 2006. www.bbl.admin.ch/bundespublikationen. Version: 2011-11-09
[Bundesamt für Energie 2011b] Bundesamt für Energie: Schweizerische Elektrizitätsstatistik 2010. www.bbl.admin.ch/bundespublikationen. Version: 2011-11-09
[U.S. Energy Information Administration 2011] U.S. Energy Information Administration: Prices and Factors Affecting Prices. http://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=electricity_factors_affecting_prices. Version: 2011
[eurostat 2011] eurostat: Strompreise für industielle Verbraucher (ten00114). http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/energy/data/main_tables. Version: 2011-11-10
[DIN Deutsches Institut für Normung e.V. 2011] DIN Deutsches Institut für Normung e.V.: ISO 50001 Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung. 2011-12. Berlin, 2011
[Müller u. a. 2009] Müller, Egon ; Engelmann, Jörg ; Jörg, Strauch ; Löffler, Thomas: Energieeffiziente Fabriken planen und betreiben. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2009
[Strohm u. Ulich 1997] Strohm, Oliver ; Ulich, Eberhard: Unternehmen arbeitspsychologisch bewerten. Ein Mehr-Ebenen-Ansatz unter besonderer Berücksichtigung von Mensch, Technik, Organisation. Zürich : vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich, 1997
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