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Fakultät Maschinenbau

BeverGreen

01.05.2023 - 31.05.2026

Grüner Digitaler Zwilling als Basis der nachhaltigen Transformation der Getränke- und Brauwirtschaft (Projektbearbeitung erfolgt durch RIF e.V., Abteilung Produktionssysteme)

Problemstellung

Klimaschutzinitiativen, neue Resilienzanforderungen sowie steigende Energie- und Rohstoffkosten erfordern einen Paradigmenwechsel in produzierenden Unternehmen. Digitale Technologien bieten innovative Lösungen, um Energie- und Ressourcenverbräuche sowie Wertstoffkreisläufe zu analysieren und datengetrieben Verbesserungen abzuleiten. Die heterogene Datenhaltung über Prozessschritte, IT-Systeme und Wertschöpfungsketten hinweg erschwert jedoch die Datenbeschaffung und -aggregation zur Informationsgewinnung.

 

Zielsetzung

Ziel des Forschungsprojektes BeverGreen ist die Entwicklung eines grünen digitalen Zwillings zur Analyse und Optimierung von Produktion und Logistik unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten. Zur Aggregation der Daten und Informationen wird ein Assistenzsystem zum Mapping bestehender Datenstrukturen entwickelt. Das Assistenzsystem erstellt anwendungsspezifische Ontologien mit energierelevanten Informationen und integriert externe Datensätze (z.B. zu CO2-Äquivalenten (CO2e) und neue Erfassungsmöglichkeiten (z.B. Retrofitting). Die entstehenden anwendungsspezifischen, semantischen Datensätze bilden die Grundlage für den grünen Digitalen Zwilling und seine Services. Mit Hilfe der aufbereiteten nachhaltigkeitsrelevanten Informationen und maschineller Lernalgorhitmen werden Energie- und Ressourceneisparungspotentiale identifiziert und anhand exemplarischer Anwendungsszenarien realisiert. Im Fokus stehen geschlossene Anwendungskreisläufe in der Produktion und zirkuläre Wertschöpfungsnetzwerke. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung und Nutzung digitaler Produkt- und Prozesszwillinge für die CO2-neutrale Transformation der Getränke- und Brauindustrie.

Das Bild zeigt ein komplexes Diagramm, das den Prozess und die Integration des "Grünen Digitalen Zwillings" in eine Produktionsumgebung darstellt. Im oberen Teil des Diagramms befindet sich ein Netzwerkdiagramm, das verschiedene Funktionen und Optimierungen durch den Grünen Digitalen Zwilling beschreibt. Zu den aufgeführten Funktionen gehören CO₂-optimierte Prozessregelung, Schnittstelle zum Produktpass, Mehrwegpool-Monitoring und Prognose, Assistenzsysteme und Datenmapping, Energie-Monitoring und Prognose, Product Carbon Footprint, Koordination zirkuläre Wertschöpfungskette und energierorientierte Produktionsprogrammplanung.  Der Grüne Digitale Zwilling ist durch Ontologien und andere digitale Technologien unterstützt, die seine Implementierung und Nutzung erleichtern.  Im unteren Teil des Diagramms sind verschiedene Produktionsbereiche und -prozesse dargestellt, die durch den Grünen Digitalen Zwilling optimiert werden. Diese Bereiche umfassen BHKW (Blockheizkraftwerk), Photovoltaik, Kältekompressor, Gär-/Lagerkeller, Sudhaus, Whirlpool, Kühlung, Abfüllung, Logistik, Handel und Mehrwegpool. Jeder dieser Bereiche ist mit spezifischen Systemen und Technologien verbunden, wie PLC, BHKW, MES, PCS, LVS und ERP, die für die Steuerung und Überwachung der Prozesse verwendet werden.  Die Darstellung zeigt, wie die verschiedenen Produktionsbereiche miteinander verbunden sind und wie der Grüne Digitale Zwilling zur Optimierung und Nachhaltigkeit der gesamten Produktionskette beiträgt. © IPS​/​TU Dortmund

Vorgehensweise und Arbeitsteilung

Das Verbundprojekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Zu Beginn erfolgt eine Analyse der Rahmenbedingungen in der Getränkeindustrie sowie eine explorative Vorstudie zur Identifikation neuer Anwendungen. Anschließend erfolgt eine Strukturierung nachhaltiger Technologien mit dem Ziel, CO2e Quellen und Senken zu integrieren. Darüber hinaus erfolgt eine Aufnahme der Anforderungen aus Anwendersicht sowie die Definition von organisatorischen und technischen Anforderungen. Aufbauend auf der Analyse erfolgt Gestaltung und Implementierung des grünen Digitalen Zwillings. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für weitere Entwicklungsarbeiten und werden in den Partnerunternehmen validiert. Es erfolgt ein Ergebnistransfer in Wissenschaft und Praxis.

Förderhinweis

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird/wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Programm „GreenTech Innovationswettbewerb - Digitale Technologien als Schlüssel für die ökologische Transformation der Wirtschaft" (Förderkennzeichen 01MN23008B) gefördert und vom DLR Projektträger betreut.