Lean Energy Management

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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

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Lean Energy Management

  1. 1. Entwicklung eines Lean Energy ManagementSystems für produzierende BetriebeAbschlusspräsentation MasterthesisDaniel Ernst
  2. 2. Zielsetzung Entwicklung eines Energiemanagementsystems, das auf Unternehmensbedürfnisse ausgerichtet ist und Lösungsvorschläge für identifizierte Problemstellungen aufzeigt. 27.01.2012 Daniel Ernst 2
  3. 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 27.01.2012 Daniel Ernst 3
  4. 4. 1. Energiemarkt in DeutschlandEnergiepreisentwicklung elektrischer Energie  Preise steigen kontinuierlich Quelle: U.S. Energy Information Administration, 2011; eurostat, 2011; Bundesamt für Energie, 2011a,b 27.01.2012 Daniel Ernst 4
  5. 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 27.01.2012 Daniel Ernst 5
  6. 6. 2. Technische Ansatzpunkte zur EffizienzsteigerungBeispiel: 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% DruckluftaufbereitungEinsparpotenzial• 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 27.01.2012 Daniel Ernst 6
  7. 7. 3. IstanalyseUmfrage an Geschäftsführer und AbteilungsleiterGrößte 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 27.01.2012 Daniel Ernst 7
  8. 8. 3. IstanalyseEinführung 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 27.01.2012 Daniel Ernst 8
  9. 9. 3. IstanalyseNachhaltigkeit 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 27.01.2012 Daniel Ernst 9
  10. 10. 3. IstanalyseNachhaltigkeit 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“ 27.01.2012 Daniel Ernst 10
  11. 11. 3. IstanalyseErgebnis1. Topmanagement muss eingebunden werden und Führungsaufgaben übernehmen2. Mitarbeiter müssen eingebunden werden und Energiemanagement selbstständig durchführen3. Technik muss flexibel und durch Mitarbeiter bedien- und erweiterbar sein4. Hinzunahme eines Beraters zur Unterstützung der Mitarbeiter und des Managements sinnvoll 27.01.2012 Daniel Ernst 11
  12. 12. 4. Untersuchung zweier BetriebeMurten • 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 27.01.2012 Daniel Ernst 12
  13. 13. 4. Untersuchung zweier BetriebeShenzhen • 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 27.01.2012 Daniel Ernst 13
  14. 14. 4. Untersuchung zweier BetriebeStakeholderanalyse Murten Stakeholderanalyse Shenzhen 27.01.2012 Daniel Ernst 14
  15. 15. 4. Untersuchung zweier BetriebeErkenntnisse1. 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 Daniel Ernst 15
  16. 16. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementRahmenbedingungen• Ausrichtung auf die Bedürfnisse der Unternehmen  geringe Anfangsinvestition Termin M• Hohe Nachhaltigkeit Kosten Sachziele T O• ISO 50001 konform 27.01.2012 Daniel Ernst 16
  17. 17. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementLeitsätze des Lean Energy Management1. 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 Daniel Ernst 17
  18. 18. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementLean Energy Management Modell• Basiert auf ISO 50001• Erweitert um Lean Aspekte Erweiterte Darstellung aus DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2009, S. 5 27.01.2012 Daniel Ernst 18
  19. 19. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementLean 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 27.01.2012 Daniel Ernst 19
  20. 20. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementErweiterung und Ausbau des Lean Energy ManagementZiele:• Schnelle Reaktionszeiten• Schrittweiser Ausbau des EMS• Senkung der Anfangsinvestitionen 27.01.2012 Daniel Ernst 20
  21. 21. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementErweiterung und Ausbau des Lean Energy ManagementTechnik• Flexibel erweiterbare Technik• Durch Mitarbeiter bedienbare Technik Gesamtes• Einfach installierbare Technik UnternehmenMitarbeiter …• Schulung der Mitarbeiter 3. Maßnahme• Einbindung der Mitarbeiter der Abteilungen 2.• Hohe Entscheidungskompetenz MaßnahmeProzesse• Erweiterung der Verbesserungsprozesse Pilot- maßnahme• Flexibles Budgetmodell 27.01.2012 Daniel Ernst 21
  22. 22. 5. Entwicklung Lean Energy ManagementVorher: Nachhaltigkeit des Jetzt: Nachhaltigkeit des LeanEnergiemanagements 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 27.01.2012 Daniel Ernst 23
  23. 23. 6. Piloteinführung von Lean Energy ManagementRahmenbedingungen• 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 27.01.2012 Daniel Ernst 24
  24. 24. 6. Piloteinführung von Lean Energy ManagementAnalyse der Kunststoffspritzguss-Produktion• Abgestrahlte Heizenergie wird über Klimaanlage gekühlt• Meiste Energie geht an den Extrudern verloren Extruder einer Kunstoffspritzgussanlage 27.01.2012 Daniel Ernst 25
  25. 25. 6. Piloteinführung von Lean Energy Management Isolation des ExtrudersUnisolierter Extruder (ohne Schutzabdeckung) Isolierter Extruder 27.01.2012 Daniel Ernst 26
  26. 26. 6. Piloteinführung von Lean Energy ManagementVersprochenes Ergebnis• Leistungsreduktion von 2,8 kW• Amortisationsdauer 7 Monate• Kapitalwert auf 10 Jahre: 14236 € ca. 0,5 KW Leistungsreduktion 27.01.2012 Daniel Ernst 27
  27. 27. 6. Piloteinführung von Lean Energy ManagementVersprochenes 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 27.01.2012 Daniel Ernst 28
  28. 28. 6. Piloteinführung von Lean Energy ManagementErgebnis• Mit eigenen Mitarbeitern und wenig Maßnahmen können Energiesparmaßnahmen durchgeführt werden• Es ist kein Technik-Overkill nötig• Herstellerangaben sollten verifiziert werden 27.01.2012 Daniel Ernst 29
  29. 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 27.01.2012 Daniel Ernst 30
  30. 30. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 27.01.2012 Daniel Ernst 31
  31. 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 27.01.2012 Daniel Ernst 32

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