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.com
1. Entwicklung eines Lean Energy Management
Systems für produzierende Betriebe
Abschlusspräsentation Masterthesis
Daniel Ernst
2. Zielsetzung
Entwicklung eines Energiemanagementsystems, das auf
Unternehmensbedürfnisse ausgerichtet ist und Lösungsvorschläge für
identifizierte Problemstellungen aufzeigt.
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3. Gliederung
1. Energiemarkt in Deutschland
2. Technische Ansatzpunkte zur Energieeffizienzsteigerung
3. Istanalyse
4. Untersuchung zweier Betriebe
5. Entwicklung Lean Energy Management
6. Piloteinführung
7. Fazit
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4. 1. Energiemarkt in Deutschland
Energiepreisentwicklung elektrischer Energie
Preise steigen kontinuierlich
Quelle: U.S. Energy Information Administration, 2011; eurostat, 2011; Bundesamt für Energie, 2011a,b
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5. 1. Energiemarkt in Deutschland
Energiemanagementnorm DIN EN ISO 50001:2012
PDCA-Zyklus
Korrektur Planung
(act) (plan)
Kontrolle Durchführung
(check) (do)
Kontinuierliche Verbesserung
Quelle: Brunner, 2011, S. 7 Quelle: DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2011, S. 6
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6. 2. Technische Ansatzpunkte zur Effizienzsteigerung
Beispiel: Druckluft
100% aufgenommene Leistung
• Ineffizientes Medium 10% Motorverluste
• Hohes Optimierungspotenzial
25% Kompressorverluste
• Einsparung von pneumatischer
Energie spart das 20fache an
elektrischer Energie 25% Anlauf- und Nachverluste
5% Druckluftaufbereitung
Einsparpotenzial
• Reduktion des Drucks 20% Druckverluste
Reduzierventile
• Benutzung elektrischer statt 5% Leckverluste
pneumatischer Werkzeuge 5% Umwandlungsverluste
• Abdichten von Leckagen 5% Nutzleistung
• Regelung der Kompressoren
Verwendung von Druckluft ist sehr ineffizient
Quelle: Müller u. a., 2009, S. 174
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7. 3. Istanalyse
Umfrage an Geschäftsführer und Abteilungsleiter
Größte Hindernisse für die Einführung eines Energiemanagements
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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8. 3. Istanalyse
Einführung IST: Einführung SOLL:
Energiemanagement als Projekt Kontinuierliches Energiemanagement
Termin
Kosten Sachziele
• Fester Abschlusstermin des • Kein fester Abschlusstermin
Energiemanagement wird impliziert
• Nach Zielerreichung oft keine weitere • Stetige Verbesserung / neue Ziele
Verbesserung mehr
• Nach Projektabschluss Anpassungen • Reaktion auf neue
meist nur schwer möglich Umfeldbedingungen möglich
• Hohe Anfangsinvestition notwendig • Auf Nachhaltigkeit ausgerichtet
Quelle: Brunner, 2011, S. 7
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9. 3. Istanalyse
Nachhaltigkeit des Energiemanagements bei Projekteinführung
• Bedingung für eine nachhaltige
Veränderung ist die Beachtung des Mensch
MTO-Modells
• Sowohl die einzelnen Aspekte als
auch die Schnittstellen müssen Aufgabe
beachtet werden Technik Organisation
Besonders die Schnittstelle zwischen
Mensch und Technik ist Schlüsselfaktor für
eine nachhaltige Funktion des EMS
In Anlehnung an Strohm u. Ulich, 1997, S. 10
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10. 3. Istanalyse
Nachhaltigkeit des Energiemanagements bei Projekteinführung
• Technik durch Mitarbeiter Wirkung
nicht bedienbar Kosten
• Keine Einbindung des Top-
Managements
• Keine
Erweiterungsmöglichkeit
der Technik
• Keine Einbindung der
Mitarbeiter
geplant implementiert „vergessen“
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11. 3. Istanalyse
Ergebnis
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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12. 4. Untersuchung zweier Betriebe
Murten
• Installation S-Energy durch Saia-Burgess
1 • Keine Einbindung des Topmanagements
• Ermittlung von Einsparpotenzial durch elektrische Spritzgussanlangen
2 • Vorschlag nur noch elektrische Spritzgussmaschinen anzuschaffen
• Ablehnung des Vorschlags, aufgrund der höheren Kosten
3 • Es wird keine Lebenszyklusbetrachtung gemacht
• Demotivation der Mitarbeiter
4 • Energiesparmaßnahmen werden nicht weiter verfolgt
• Abbruch des Energiemanagements
5
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13. 4. Untersuchung zweier Betriebe
Shenzhen
• Vorgabe zum Energie sparen durch das Topmanagement
1 • Übertragung des Kaizen Gedankens auf das Energiemanagement
• Ernennung von Energieteams und Verantwortlichen
2 • Schulung der Mitarbeiter
7 Jahre
• Installation des S-Energy Systems um Energie zu visualisieren
3 • Erstmalige Verifikation der Ergebnisse durch Messungen
• Motivation der Mitarbeiter
4 • Energiesparmaßnahmen werden von diesen kontinuierlich durchgeführt
• Kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz
5
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14. 4. Untersuchung zweier Betriebe
Stakeholderanalyse Murten Stakeholderanalyse Shenzhen
27.01.2012 Daniel Ernst 14
15. 4. Untersuchung zweier Betriebe
Erkenntnisse
1. Im Topmanagement müssen ausreichend Promotoren vorhanden sein
2. Topmanagement muss die Einführung und Durchführung spürbar
unterstützen
3. Mitarbeiter müssen eingebunden und motiviert werden
4. Es müssen klare, erreichbare Ziele formuliert werden
5. Für das Energiemanagement sind qualifizierte Teams nötig, da die Materie
sehr komplex ist
6. Die Ergebnisse müssen durch Messungen überprüft und bewertet werden
7. Die Etablierung eines Energiemanagement benötigt Zeit
8. In die Bewertungsmethoden des Einkaufs müssen
Lebenszyklusbetrachtungen eingebunden werden
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16. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Rahmenbedingungen
• Ausrichtung auf die Bedürfnisse
der Unternehmen
geringe Anfangsinvestition
Termin
M
• Hohe Nachhaltigkeit
Kosten Sachziele
T O
• ISO 50001 konform
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17. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Leitsätze des Lean Energy Management
1. Aktive Unterstützung durch das Management
2. Entwicklung qualifizierter und motivierter Mitarbeiter
3. Auf Nachhaltigkeit statt übereilter Entwicklung ausgerichtetes
Energiemanagement
4. Beginn des Energiemanagements in Eigeninitiative
5. Optimierung durch Evolution statt hoher Investition
6. Ständige Visualisierung und Messung des Energiekonsums sowie der
Verschwendung
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18. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Lean Energy Management Modell
• Basiert auf ISO 50001
• Erweitert um Lean Aspekte
Erweiterte Darstellung aus DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2009, S. 5
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19. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Lean Energy Management Politik
• Basiert auf MTO-Modell
• Sicherung der nachhaltigen
Funktion
• Gezielte Lösungsansätze für
Mitarbeiter
ermittelte Probleme Mensch
&
Motivation
LEM
Aufgabe
Werkzeuge Management
Technik
& Organisation
&
Technik Prozesse
Grundsäulen des Lean Energy Management
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20. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management
Ziele:
• Schnelle Reaktionszeiten
• Schrittweiser Ausbau des EMS
• Senkung der Anfangsinvestitionen
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21. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Erweiterung und Ausbau des Lean Energy Management
Technik
• Flexibel erweiterbare Technik
• Durch Mitarbeiter bedienbare Technik
Gesamtes
• Einfach installierbare Technik Unternehmen
Mitarbeiter …
• Schulung der Mitarbeiter
3. Maßnahme
• Einbindung der Mitarbeiter der Abteilungen
2.
• Hohe Entscheidungskompetenz Maßnahme
Prozesse
• Erweiterung der Verbesserungsprozesse Pilot-
maßnahme
• Flexibles Budgetmodell
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22. 5. Entwicklung Lean Energy Management
Vorher: Nachhaltigkeit des Jetzt: Nachhaltigkeit des Lean
Energiemanagements als Projekt Energy Management
• Hohes Risiko • Geringes Risiko
• Hohe Anfangsinvestition • Geringe Anfangsinvestition
• Nicht nachhaltig • Nachhaltiges Energiemanagement
Mitarbeiter
&
Beachtung des
Motivation MTO-Modells
Werkzeuge LEM
Manageme
nt
&
&
Technik
Prozesse
Projekteinführung des EMS Schrittweise Erweiterung des EMS
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23. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Rahmenbedingungen
• Einführung in Abteilung Kunststoffspritzguss
• Energieteam bestehend aus
Elektroingenieur, Elektrofachkraft, Maschineneinrichter mit klaren
Verantwortungen
• Fokus auf der Durchführung einer Maßnahme mit geringer Investition
Werk 2 Johnson Electric Murten
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24. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Analyse der Kunststoffspritzguss-Produktion
• Abgestrahlte Heizenergie wird
über Klimaanlage gekühlt
• Meiste Energie geht an den
Extrudern verloren
Extruder einer Kunstoffspritzgussanlage
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25. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Isolation des Extruders
Unisolierter Extruder (ohne Schutzabdeckung) Isolierter Extruder
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26. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Versprochenes Ergebnis
• Leistungsreduktion von 2,8 kW
• Amortisationsdauer 7 Monate
• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 €
ca. 0,5 KW
Leistungsreduktion
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27. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Versprochenes Ergebnis Tatsächliches Ergebnis
• Leistungsreduktion von 2,8 kW • Leistungsreduktion 0,5 kW
• Amortisationsdauer 7 Monate • Amortisationsdauer 3,5 Jahre
• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 € • Kapitalwert auf 10 Jahre 1646 €
Rücksprache mit Firma bringt keine Erklärung für die Abweichung
Maßnahme wird vom Energieteam vorerst nicht weiter verfolgt
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28. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management
Ergebnis
• Mit eigenen Mitarbeitern und wenig Maßnahmen können
Energiesparmaßnahmen durchgeführt werden
• Es ist kein Technik-Overkill nötig
• Herstellerangaben sollten verifiziert werden
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29. 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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30. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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31. 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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