Lean Energy Management

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

Daniel Ernst 3

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

Daniel Ernst 4


27.01.2012

Energiepreisentwicklung elektrischer Energie

Preise steigen kontinuierlich

Quelle: U.S. Energy Information Administration, 2011; eurostat, 2011; Bundesamt für Energie, 2011a,b

Daniel Ernst 5


27.01.2012

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

Daniel Ernst 6

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

27.01.2012

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

Daniel Ernst 7

3. Istanalyse

Größte Hindernisse für die Einführung eines Energiemanagements

27.01.2012

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

Daniel Ernst 8

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

27.01.2012

Kosten

Termin

Sachziele

Quelle: Brunner, 2011, S. 7

Daniel Ernst 9

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

27.01.2012

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

Daniel Ernst 10

3. Istanalyse

• Technik durch Mitarbeiter nicht bedienbar

• Keine Einbindung des Top-Managements

• Keine Erweiterungsmöglichkeit der Technik

• Keine Einbindung der Mitarbeiter

27.01.2012

Nachhaltigkeit des Energiemanagements bei Projekteinführung

WirkungKosten

geplant implementiert „vergessen“

Daniel Ernst 11

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

27.01.2012

Ergebnis

Daniel Ernst 12


27.01.2012

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

Daniel Ernst 13


27.01.2012

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

Daniel Ernst 14


Stakeholderanalyse Murten Stakeholderanalyse Shenzhen

27.01.2012

Daniel Ernst 15


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

27.01.2012

Erkenntnisse

Daniel Ernst 16


• Ausrichtung auf die Bedürfnisse der Unternehmen geringe Anfangsinvestition

• Hohe Nachhaltigkeit

• ISO 50001 konform

27.01.2012

Rahmenbedingungen

Kosten

Termin

Sachziele

M

OT

Daniel Ernst 17


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

27.01.2012

Leitsätze des Lean Energy Management

Daniel Ernst 18


• Basiert auf ISO 50001• Erweitert um Lean Aspekte

27.01.2012

Lean Energy Management Modell

Erweiterte Darstellung aus DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2009, S. 5

Daniel Ernst 19


• Basiert auf MTO-Modell• Sicherung der nachhaltigen

Funktion• Gezielte Lösungsansätze für

ermittelte Probleme

27.01.2012

Lean Energy Management Politik

Grundsäulen des Lean Energy Management

Mensch

OrganisationTechnik

Aufgabe

Mitarbeiter&

Motivation

Management&

Prozesse

Werkzeuge&

Technik

LEM

Daniel Ernst 20


Ziele:• Schnelle Reaktionszeiten• Schrittweiser Ausbau des EMS• Senkung der Anfangsinvestitionen

27.01.2012

Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management

Daniel Ernst 21


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

27.01.2012

Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management

Gesamtes Unternehmen

…

3. Maßnahme

2. Maßnahme

Pilot-maßnahme

Daniel Ernst 23


Vorher: Nachhaltigkeit des Energiemanagements als Projekt• Hohes Risiko• Hohe Anfangsinvestition• Nicht nachhaltig

Jetzt: Nachhaltigkeit des Lean Energy Management• Geringes Risiko• Geringe Anfangsinvestition• Nachhaltiges Energiemanagement

27.01.2012

Mitarbeiter&

Motivation

Management&

Prozesse

Werkzeuge&

Technik

LEM

Beachtung des MTO-Modells

Projekteinführung des EMS Schrittweise Erweiterung des EMS

Daniel Ernst 24

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

27.01.2012

Rahmenbedingungen

Werk 2 Johnson Electric Murten

Daniel Ernst 25


• Abgestrahlte Heizenergie wird über Klimaanlage gekühlt

• Meiste Energie geht an den Extrudern verloren

27.01.2012

Analyse der Kunststoffspritzguss-Produktion

Extruder einer Kunstoffspritzgussanlage

Daniel Ernst 26


27.01.2012

Isolation des Extruders

Unisolierter Extruder (ohne Schutzabdeckung) Isolierter Extruder

Daniel Ernst 27

• Leistungsreduktion von 2,8 kW• Amortisationsdauer 7 Monate• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 €

Versprochenes Ergebnis


27.01.2012

ca. 0,5 KW Leistungsreduktion

Daniel Ernst 28

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


27.01.2012

Rücksprache mit Firma bringt keine Erklärung für die Abweichung Maßnahme wird vom Energieteam vorerst nicht weiter verfolgt

Daniel Ernst 29


• Mit eigenen Mitarbeitern und wenig Maßnahmen können Energiesparmaßnahmen durchgeführt werden

• Es ist kein Technik-Overkill nötig

• Herstellerangaben sollten verifiziert werden

27.01.2012

Ergebnis

Daniel Ernst 30

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

27.01.2012

Daniel Ernst 31

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

27.01.2012

Daniel Ernst 32

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

27.01.2012

Lean Energy Management

Technology

Transcript of Lean Energy Management