Energieinformationssystemarchitektur für produzierende Unternehmen

Roscher, Marco; Stich, Volker; Schuh, Günther

doi:HT019932125

Energieinformationssystemarchitektur für produzierende Unternehmen = Energy Information System Architecture for Manufacturing Companies

Roscher, Marco^RWTH*

2018 & 2019

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Marco Roscher

ImpressumAachen 2018

Umfang1 Online-Ressource (XXI, 284 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2019

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schuh, Günther (Thesis advisor)^RWTH* ; Stich, Volker (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-10-29

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-230341
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/749807/files/749807.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/749807/files/749807.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Energieinformationsmanagement (frei) ; Energieinformationssystem (frei) ; Energiemanagement (frei) ; Energiewende (frei) ; Industrie 4.0 (frei) ; Informationsmanagement (frei) ; Strommarkt 2.0 (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Mit der neuen Hightech-Strategie (HS) werden die zentralen Eckpfeiler für Deutschland auf dem Weg zum internationalen Innovationsführer benannt. Dominierende Innovationstreiber stellen dabei moderne Informations- und Kommunikationssysteme (IKT) dar. Dabei zeichnen sich durch Industrie 4.0 umwälzende Veränderungen der Produktion ab. Die heutige kostengünstige Verfügbarkeit von miniaturisierter hoher Rechenleistung, Datenspeicherkapazität sowie die zur digitalen Vernetzung erforderlichen Breitbandtechnologien (Industrial Ethernet, 5G etc.), birgt massive Innovations-potenziale durch die sich ergebenden Möglichkeiten der Rechnerallgegenwart (Ubiquitous Computing). Zumindest theoretisch steht mit Industrie 4.0 folglich bereits ein übergeordneter Lösungsansatz zur Verfügung mit dem auch einem Großteil der durch die Energiewende bedingten Herausforderungen für produzierende Unternehmen begegnet werden könnte. Ein Gelingen der Energiewende ist dabei eng mit dem Erfolg der Industrie 4.0-Ansätze verknüpft. So resultiert die wesentliche Problemstellung dieser Arbeit aus der Notwendigkeit die Energieeffizienz sowie die Energieflexibilität innerhalb der Produktion durch den Einsatz von IT zu erhöhen. Zielsetzung dieser Arbeit ist es daher die notwendigen wissenschaftlichen und methodischen Rahmenbedingungen zu erarbeiten, die zum einen zur Erweiterung des aktuellen wissenschaftlichen Diskussionsstands beitragen sollen und zum anderen der Praxis ganz konkret zur systematischen Gestaltung von entscheidungsorientierten Energieinformationssystemen für ganzheitliches betriebliches Energiemanagement. Dem Lösungsweg zur Erreichung der Zielsetzung liegt in vorliegender Arbeit ein iterativer, operationsanalytischer Forschungsprozess mit expliziter Beteiligung verschiedenster Experten aus Wissenschaft und Praxis zugrunde der schließlich in drei aufeinander aufbauende Partialmodelle resultiert. Der um das Energiemanagement erweiterte Ordnungsrahmen Produktion und Management bildet dabei den terminologisch-deskriptiven Referenzrahmen, der in detaillierter Form die begrifflichen Zusammenhänge und die fundamentalen Elemente des Untersuchungsbereichs beschreibt. DIN SPEC 93127:2015 stellt für die weitere Referenzmodellierung einen Bezugsrahmen dar, der grundlegende Basiselemente für die anschließende Detailkonstruktion des eigentlichen Referenzarchitekturmodells für Energieinformationssysteme der Produktion (RAMEnIS) liefert und als Zwischenergebnis mit dem DIN-Innovationspreis 2016 ausgezeichnet wurde. Für die Gestaltung konkreter unternehmensspezifischer Energieinformationssysteme wird eine Vorgehensweise beschrieben mit der die so entwickelten Partialmodelle im Produktionskontext operationalisierbar werden. Die Erkenntnisse dieser Arbeit tragen somit zum einen zum allgemeinen wissenschaftlichen Fortschritt bei und liefern der Praxis zum anderen eine Operationalisierungsunterstützung in Form eines Architekturrahmenwerks zur Gestaltung entscheidungsorientierter Energieinformationssysteme an der Schnittstelle von Industrie 4.0 und Strommarkt 2.0.

Germany’s high-tech strategy is their trajectory for becoming an international innovation leader. Information and communications systems are playing a major role as initiators and drivers of innovation. Due to the impact of automation and data exchange in manufacturing technologies known as Industry 4.0 a revolutionary development started in manufacturing production. However, cost-effective availability of high processing power, data storage capacity as well as broadband technologies (Industrial Ethernet and 5G) offer a potential for innovation due to the possibilities of ubiquitous computing. There is at least a theoretical solution that the Industry 4.0 provides for manufacturing companies faced with the challenges of the energy policy revolution. Hence, a successful energy policy turnaround is closely linked to the Industry 4.0 success. Therefore, the main argument of this paper describes the need to increase production in an energy efficient way by providing support of IT systems. This dissertation aims to establish a scientific and methodical framework for a better current scientific discussion as well as providing an energy information system that can be applied in manufacturing companies for an integrated energy management. To achieve the objective this dissertation has been based on iterative research done on operational processes with explicit contribution of industry and scientific experts. The result describes a three layered consecutive partial model. The regulatory production and management framework is extended by Energy management which results in a descriptive and terminology frame of reference. The intention is to illuminate these connectional relationships of the fundamental elements. The DIN SPEC 93127:2015 serves a company-wide reference architecture for an energy information system, including an information logistics concept. It has been awarded with the DIN Innovation Prize in 2016 and provides basic elements and a foundation of the actually energy information system reference architecture model (RAMEnIS). To design company specific energy information systems this dissertation describes the implementation of the developed partial models in manufacturing companies’ production. The insights acquired through this dissertation contributes to the general scientific progress and as a result, the architecture framework described supports companies at the interface of Industry 4.0 and the Electricity Market 2.0.

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