Juni 2016

DAS MAGAZIN FÜR AUTOMATISIERUNG, GEBÄUDE-, VERKEHRS- UND PROZESSLEITTECHNIK

Industrie 4.0Special Wire unbundled

UNI SalzburgMehr Effizienz, mehr Komfort

F&E-Kooperation TU WienIntelligent Energie sparen

evonHOMESmart Home, wie es sein soll

Modular geprüftEin Getriebeprüfstand mit erhöhter Flexibilität

Leitwarte KärntenVerkehrsmanagement mit Sicherheitsplus

INSIGHTe v o l u t i o n i n a u t o m a t i o n

Industrie 4.0, Smart ProductionSmart Home ...Aktuelles und Wegweisendes aus der Automatisierungswelt des 21. Jahrhunderts

Industrie 4.0, Smart Factory, Smart Home ...

die Welt scheint klüger und effizienter zu

werden. In immer kürzeren Abständen jagen

Schlagworte durch die Medien und verkünden

die Lösung neuer (?) Herausforderungen.

Wir wollen Ihnen mit dieser Ausgabe des evon

Insight einen Einblick in unsere Ansätze geben.

Einige Projekte vorstellen und über die aktuel-

len Trends der Branche diskutieren.

Die Beispiele kommen wie gewohnt aus den

Bereichen Gebäudeleittechnik (Universität

Salzburg), des Verkehrsmangements

(Leitwarte Kärnten) und der Prozessindustrie

(voestalpine, MAGNA).

Einen Schwerpunkt dieser Ausgabe stellen

unsere Forschungsprojekte dar: SMARTmsr für

intelligente Gebäude, PAT-konforme Lösungen

für die Pharmaindustrie und IntelliEE-Home

für den optimierten Einsatz von evonHOME

bei Ihnen zu Hause – vielleicht für einige von

Ihnen neu: evon bietet mit evonHOME ein mo-

dernes Smart Home System (siehe Seite 8).

Stay tuned!

Herzlich,

Andreas Leitner, Roman Ruthofer,

Patrick Resch

Inhalt

voestalpine Special Wire – Produktions- steuerung für Industrie 4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

evonHOME – Simpel ist das neue smart . . . . . . . . 8

UNI Salzburg – Effizienz gesteigert, Komfort erhöht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Zentralwarte Kärnten – Permanente Grünphase während der Umstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Magna Powertrain – Ein EOL-Prüfstand, der die Qualität hört . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

evonHOME & TU Wien – IntelliEE-Home . . . . . . . 26

evon/Bilfinger & BOKU Wien – Automatisierte Wirkstoffe aus lebenden Organismen . . . . . . . . . . 30

Smart Production 4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

SMARTmsr: evon Smart Buildings. . . . . . . . . . . . . . . 38

Liebe Leserin, lieber Leser!

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Modernes Prozessleitsystem ermöglicht flexible und unkomplizierte Anpassung aller Abläufe.

Produktionssteuerung für Industrie 4.0

evon Referenz: voestalpine Special Wire

Andreas LeitnerGeschäftsführer

Volatile Kundenbedürfnisse, internationale

Konkurrenz, stetige Innovation – wer mit den

Veränderungen des Marktes mithalten will,

braucht heute eine Produktionsumgebung, die

sich schnell an neue Anforderungen anpassen

lässt. Allerdings stellt die zunehmend kom-

plexe Automatisierungstechnik dabei oft eine

enorme Hürde dar. Um hier unkomplizierte

Optimierungen und ein effizientes Arbeiten

zu ermöglichen, wurde das Prozessleitsystem

XAMControl entwickelt, das in der Lage ist,

alle Unternehmensbereiche zu überwachen

und zu steuern. Das System lässt sich nahtlos

in jede Standard-Hardwareumgebung imple-

mentieren und kann selbst auch Funktionen

der SPS-Steuerungen übernehmen. Dadurch

lassen sich nicht nur Zugriffsrechte und Über-

sichten je nach Nutzer differenzieren, vor allem

kann der Produktionsprozess einfach verändert

werden, ohne in die Automatisierungsebene

eingreifen zu müssen. Genutzt wird das Sys-

tem bereits vom Drahthersteller voestalpine

Special Wire.

„Während früher Produktionsumgebungen

vornehmlich auf Basis von Erfahrung einge-

richtet und über Jahre kaum verändert wurden,

gibt es heute sogar Situationen, in denen beim

Bau noch nicht klar ist, wie die Prozesse spä-

ter tatsächlich ablaufen sollen. Grund dafür

ist der hohe Innovations- und Optimierungs-

druck in der Industrie“, erklärt Andreas Leitner,

Geschäftsführer der auf Leittechniksysteme

spezialisierten evon GmbH. „Diese Wandlungs-

fähigkeit und das Effizienzstreben sind Kernge-

danken des Industrie 4.0-Konzepts, erfordern

aber von der Produktionssteuerung eine Fle-

xibilität und eine extreme Erweiterbarkeit, die

herkömmliche Systeme nicht leisten können.“

Flexible Produktion, individuelle

Nutzersteuerung

Das österreichische Unternehmen realisierte

daher im Auftrag von voestalpine Special Wire

eine Lösung, die sich jederzeit einfach und

ohne großes Automatisierungs-Know-how

vom Kunden verändern lässt. Grundlage dafür

ist der zentralisierte Ansatz von XAMControl:

Statt jede Teilanlage – ihre jeweiligen Funkti-

onen selbst regulieren zu lassen, werden alle

wesentlichen Prozess-Parameter an die über-

geordnete Steuerungsebene übergeben. Dazu

wird eine strikte Trennung von Automatisie-

rungs- und Produktionsfunktionen – ein soge-

nanntes Unbundling – durchgeführt, wonach

die physische SPS-Steuerung lediglich noch

die „lebenswichtigen“ Basisaufgaben trägt.

„Im Grunde empfängt sie Befehle und gibt die

entsprechenden Rückgabewerte aus, konkrete

Ablaufkommandos werden über das Leitsys-

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6 7

tem übermittelt und können in diesem System

auch einfach abgeändert werden“, so Leitner.

Gleichzeitig wurde aber auch auf die Betriebs-

sicherheit und Verfügbarkeit der Maschinen

geachtet. So wird in den meisten Unterneh-

men mehrschichtig produziert, weshalb es

bei einem Netzwerkausfall nicht zu Stillstän-

den kommen darf. Dafür sind die Anlagen so

ausgelegt, dass sie im Zweifelsfall auch autark

arbeiten können, und verfügen jeweils über ein

Touchpanel zur Bedienung vor Ort. Auf diesem

lassen sich zudem die speziellen Visualisierun-

gen der verschiedenen Daten und Funktionen

abrufen, die im Hinblick auf eine besonders

einfache Bedienung erstellt werden und auf

denen auch die Steuerung des Gesamtsystems

basiert. Die Benutzeroberfläche ist dabei für

alle Anlagen einheitlich strukturiert, wodurch

sich die Bediener schneller zurecht finden.

Außerdem werden die Darstellungen und die

abrufbaren Daten je nach Nutzer individua-

lisiert: So benötigt der Verfahrenstechniker

etwa mehr Informationen zu den Abläufen als

der Chemiker, der eher Materialwerte abruft,

wie der Entwickler ausführt: „Auf diese Weise

können beispielsweise Abweichungen oder

Störungen sehr schnell entdeckt werden, weil

jeder Experte sofort die für ihn relevanten Da-

ten sieht.“ Für ihre persönliche Systemansicht

müssen sich die Mitarbeiter nur mit ihrem

Schlüsseltoken oder ihrem Benutzernamen aus

dem Netzwerk oder per WLAN anmelden.

Offenes System bindet alle Unternehmens-

bereiche mit ein

Um eine umfassende Datenmanagement-

und Steuerungslösung zu realisieren, wie sie

für eine Analyse und Optimierung gemäß der

statistischen Prozesslenkung SPC entschei-

dend ist, umfasst XAMControl aber nicht nur

die Lenkung der Fertigungsabläufe, sondern

auch alle unterstützenden Prozesse wie ver-

schiedene Messstellen, die Anlieferung und

den Versand sowie die Gebäudeleittechnik bis

hin zur Abwasseraufbereitung und der Ener-

giebereitstellung. Indem die Informationen all

dieser Bereiche erfasst werden, entsteht ein

vernetztes Bild der Produktion, anhand dessen

nicht nur detaillierte Reports je nach Zweck

und Adressat erstellt werden können, sondern

das auch Hinweise auf Verbesserungs- und

Einsparpotentiale bietet. Die besondere Flexibi-

lität der so gesteuerten Produktion ermöglicht

es wiederum, diese Potentiale auch zu erschlie-

ßen.

Möglich macht dies die Offenheit des Systems,

das mit unterschiedlichsten Schnittstellen

kommunizieren kann von seriellen wie Zum-

bach bis zur standardisierten OPC-UA. Dadurch

lassen sich alle Arten von Untergruppen und

Steuerungen in ein werksübergreifendes

Leitsystem einbinden. „Bei maschineneigenen

Steuerungen, die dafür nicht geeignet sind,

können wir auch eine eigene Steuerung auf

XAMControl-Basis implementieren“, so Leitner.

„Dabei gehen wir, wenn nötig, bis auf Feld-

bus-Ebene.“ Die Produktionssteuerung selbst

ist vollständig virtualisierbar, wodurch sie mit

jeglicher Infrastruktur kompatibel ist und auch

sehr leicht aufgespielt werden kann.

Ausblick

Für den Drahthersteller wurde innerhalb von

sechs Monaten ein einheitliches und variab-

les System aufgesetzt. Derzeit arbeitet evon

bereits an einer Erweiterung zur Kopplung an

SAP: Damit sollen künftig Auftragsdaten aus

SAP in die Steuerung und Informationen aus

der Produktion in SAP eingespeist werden kön-

nen. So wird aus dem reinen Prozessleitsystem

ein Produktionsleitsystem, ein Manufacturing

Execution System (MES), das alle betrieblichen

Abläufe in Echtzeit steuern, überwachen und

führen kann – ein wichtiger Schritt hin zu einer

Fertigung nach dem Industrie 4.0-Ideal.

Unbundling von Automatisierung und Prozess schafft neue Optimierungsfreiheit

Wer heute seine Produk-tionsprozesse ändern will, muss meist auf der Automa-tisierungsebene eingreifen – ein technisch hochkom-plizierter Bereich. Indem die neue Lösung von evon die Basis- von den Prozess-funktionen trennt, können Änderungen dagegen ohne großes Technik-Know-how schnell und einfach durchge-führt werden.

Ziel des Prozessleitsystems XAMControl ist eine einheitliche und vernetzte Produktionsumgebung. Gleichzeitig wird aber Wert darauf gelegt, dass alle Anlagen im Notfall auch eigenständig arbeiten können. Die Bedienung erfolgt dann via Touchpanel am Gerät.

Highlights

Basiert auf Standardkomponenten

Keine Programmierung notwendig

Einfach erweiterbar

Konfiguration und Anpassung via Smartphone/Tablet/PC

evonHOME: Das Smart Home von evon

Simpel ist das neue smartevonHOME – die zukunftsweisende Wahl im Smart Home-Bereichfür Häuslbauer und Elektrotechniker.

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Robert Goldgruber Produktmanager evonHOME

evonHOME – die intelligente Haussteuerung

ist die zukunftsweisende Wahl für Häuslbauer

und Elektrotechniker. Die Funktionsmodule

für Licht, Beschattungselemente, Heizung etc.

können von jedem Elektrotechniker eingebaut

und einfach in Betrieb genommen werden. Der

große Vorteil: sie funktionieren sofort und ganz

ohne Programmierung. Die gesamte Visuali-

sierung aller Funktionen steht automatisch

und ohne jeglichen Aufwand bereit. Dadurch

entfallen die Kosten für Spezialisten in der

Programmierung zur Gänze.

Etwa die Hälfte der Häuslbauer überlegt, ihren

Wohn(T)raum mit einer intelligenten Haus-

steuerung auszustatten und ist mit einer Reihe

von Trends und Systemen konfrontiert. Das

sind einerseits aufwendige, etablierte Systeme

mit hohen Programmier- und Lizenzkosten. An-

dererseits sehr günstige Systeme, zum Teil auf

Funkbasis, die viel versprechen, in der Regel nur

wenig halten. evonHOME ist ein nachhaltiges

Gesamtsystem, das sofort überzeugt und sich

in kurzer Zeit bezahlt macht. Das durchdachte

Partnerprogramm für Elektrotechniker bietet

vielfältige Möglichkeiten zur Positionierung

am Smart Home-Markt.

Warum gerade evonHOME die zukunfts-

weisende Wahl ist?

evonHOME ist ein kabelgebundenes System,

basierend auf einer sternförmigen Verkabelung

zu den Verteilern (d.h. alle Taster, Licht, Beschat-

tungselemente und sonstige Aktoren werden

in den Verteiler geführt). Das erhöht zwar den

Rohinstallationsaufwand geringfügig, stellt

aber eine zukunftssichere, systemunabhängige

Art der Installation dar. Der Elektrotechniker

verwendet gängige Komponenten wie Stan-

dardschaltermaterial und -kabel. Die Auswahl

liegt beim Smart Home-Besitzer. Der Elektro-

techniker verbaut die evonHOME-Funktions-

module, auf denen die Basisfunktionen (alle

Lichter ein/aus, alle Beschattungselemente

auf/zu) bereits ohne Konfiguration vorhanden

sind. Sofort nach dem Einschalten stehen diese

Funktionen über die Taster ausfallsicher und

programmierfrei zur Verfügung.

Der iX800 Controller ist die smarte Zentrale

von evonHOME. Nach der elektrischen Installa-

tion des Controllers und der Funktionsmodule

kann das System mit dem Smartphone/Tablet/

PC sofort verwendet und individuell angepasst

werden.

Ganz ohne Programmierkenntnisse!

Räume, Lichter und Beschattungselemente

können frei benannt werden. Universalszenen,

z.B. alle Lichter EIN/AUS, werden automatisch

zur Verfügung gestellt.

Einem einfachen Wenn-Dann-Prinzip folgend,

bietet evonHOME die Möglichkeit, unbegrenzt

Szenen frei zu definieren bzw. jederzeit zu än-

dern. Wenn als Beispiel der Taster „Deckenlam-

pe Wohnzimmer“ lange gedrückt wird, dann

schließen sich die Beschattungselemente im

Wohnzimmer, stellt sich die Fußbodenheizung

auf Komfortbetrieb und dimmt das Licht auf

50 %. All dies ist selbsterklärend, kinderleicht

und bedarf keines Spezialisten. Jeder evon-

HOME-Besitzer kann selbst entscheiden, ob er

über das Internet mit dem Smartphone auf

sein Heim zugreifen will oder nicht. Mit einem

einfachen Klick kann die Vorgabe jederzeit

geändert werden. Der Zugriff über das Internet

erfolgt immer verschlüsselt. Das Sicherheits-

niveau entspricht jenem von Telebankingsys-

temen. Das System ist auf Wunsch über das

Internet – vergleichbar mit einem Smart-

phone – updatefähig – ein Klick genügt!

Weitere Zusatzfunktionen können in Form

von evonHOME-Apps vom evonHOME-Store

geladen werden. Beispielsweise eine

evonHOME-App zum Auslesen der Energieda-

ten der eigenen Photovoltaikanlage. Mit dem

ständig wachsenden evonHOME-App-Store

ist ein komfortables und langlebiges „Smart

Living“ garantiert. Egal, ob in Zukunft eine

flächendeckende Stromregelung (Smart Grid)

oder Photovoltaikstromspeicher durch die

Energielieferanten gefordert werden.

→ www.evon-home.com

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11.700 Datenpunkte von der Heizung bis zur Medientechnik: Uni Salzburg steigert mit modellbasierter Raumautomation die Energieeffizienz.

evon Referenz: UNI SALZBURG

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Effizienz gesteigert, Komfort erhöht

Patrick Resch Geschäftsführer

Highlights

Energieeffizienz durch modellbasierte Raumautomation

Zentrale Leitstände

Virtualisierung der SPS-Einheiten

Flexible Raumkonzepte

11.700 Datenpunkte

Während die Stromwirtschaft noch immer mit

den alternativen Energieformen ringt, werden

in der Baubranche schon verschiedenste Nut-

zungsmodelle umgesetzt. Der Unipark Nonntal

der Paris Lodron Universität Salzburg beispiels-

weise wird mittels Geothermie und Beton-

kernaktivierung beheizt und klimatisiert. Um

allerdings die Effizienz der modernen Energie-

technik optimal auszureizen, setzten die Planer

zusätzlich auf ein umfassendes Raumautoma-

tionssystem zur bedarfsgerechten Steuerung

von Heizung, Klima, Lüftung, Licht und Be-

schattung. Die verwendete XAMControl-Soft-

ware erlaubt dabei dank einer übersichtlichen

Visualisierung und ihrer zentralisierten Struk-

tur eine einfache Überwachung und Regulie-

rung aller Parameter. Zudem ermöglichte die

Virtualisierung der Steuereinheiten ein schnel-

les Ausrollen des Programms und sorgt durch

den Aufbau redundanter Systeme für eine

hohe Ausfallsicherheit.

Insgesamt knapp 500 Räume auf 17.000 m2

Nutzfläche umfasst der Unipark Nonntal, der

den Großteil der Gesellschaftswissenschaft-

lichen Fakultät der Salzburger Universität

beherbergt. Schon rein äußerlich setzt der Bau

mit seinem von Säulen getragenen Oberge-

schoss und der Fassade aus Hunderten Me-

talllamellen, die den Lichteinfall steuern, neue

Maßstäbe. Innen erzeugen ungewöhnliche

Lichtkonzepte und transparente Elemente ein

Gefühl von Weitläufigkeit. Eine andere Beson-

derheit bleibt dagegen unsichtbar: Wärme-

pumpen einer Geothermieanlage versorgen

den futuristischen Bau mit Heizenergie, die

mittels Betonkernaktivierung verteilt wird. Die

Klimatisierung wird, wie die Beleuchtung und

die Lüftung, über ein durchgängiges Raum-

automationssystem reguliert. „Dahinter steht

die Überzeugung, dass ein modernes Gebäude

nur nachhaltig und energieeffizient betrieben

werden kann, wenn sich der Bereich Gebäude-

technik optimal steuern lässt“, erklärt Mat-

thäus Rieger, technischer Leiter des Uniparks.

Benutzerfreundliche Raumautomation durch

Zentralisierung und Visualisierung

Nach der Besichtigung verschiedener Be-

standsbauten entschieden sich die Vertreter

von Bauherren und Nutzern schließlich ge-

meinsam für das XAMControl-System der evon.

Die Software basiert im Gegensatz zu her-

kömmlichen Leittechnikkonzepten auf einem

zentralisierten Ansatz: Statt einer kleinteiligen

Struktur, die jedem Bereich eigene Kontrollkno-

ten zuordnet, wird die gesamte Gebäude-

technik als durchgehende Einheit erfasst und

auf einigen zentralen Leitständen zugänglich

gemacht. So konnte die in der Ausschreibung

veranschlagte Zahl von 60 Steuerungspunkten

auf zwölf Betriebszentralen reduziert werden,

wovon jeweils zwei im Sinne der Ausfallsicher-

heit parallel laufen. Dies erleichtert die Admi-

nistration des Gesamtsystems.

Die Regulierung erfolgt in diesen Zentralen

nicht über Schalter und Drehregler, sondern

über 21 Zoll-Multitouch-Monitore, auf denen

alle Technikebenen von der Gesamtansicht

bis zum Einzelraum grafisch abgebildet wer-

den. Das verwendete Windows Presentation

Foundation-Gerüst (WPF) sorgt dabei für eine

ansprechende und vor allem verständliche Dar-

stellung, die eine intuitive Bedienung unter-

stützt. Da das System auch XAML unterstützt,

können zusätzlich in CAD-Systemen erstellte

Objekte mit allen Funktionen in die Abbildung

übernommen werden. „Durch diese einzigar-

tige Visualisierung findet man sich auch ohne

spezielle Haustechnikpläne sehr gut zurecht“,

so Rieger.

Virtuelle SPS für höhere Verfügbarkeit und

flexible Konfiguration

Zur Benutzerfreundlichkeit trägt auch bei, dass

die gesamte Raumautomatisierungslösung

auf standardisierten Technologien wie dem

Microsoft .NET-Framework oder SQL-Daten-

banken basiert und entweder nach SPS Stan-

dard IEC-61131-3 oder in Hochsprachen wie

C# programmiert ist. Anwender mit grundle-

genden IT-Kenntnissen finden sich so schnell

zurecht und können die Software nach ihren

Vorstellungen nutzen, etwa um eigene Re-

ports aus den SQL-Datenbanken zu erzeugen.

„Das Programm ist für mich als technischen

Leiter so weit geöffnet, dass ich alle Parame-

ter, Sollwerte, Schiebekurven und ähnliches

für die optimale Betriebsführung einstellen

kann“, berichtet Rieger. „Vorausgesetzt ist

natürlich, dass man die Hardwarekomponen-

ten im Gebäude sowie die Funktionen kennt

und versteht.“ Selbst der Export und Import

von Anlagenparametern nach und aus Excel ist

möglich, wodurch Einstellungen unkompliziert

abgeändert oder Dokumentationen erstellt

werden können. Auch lässt sich die Software

dank dieser Offenheit einfach mit anderen

Systemen verknüpfen.

Um eine schnelle Entwicklung und Inbetrieb-

nahme sowie eine hohe Verfügbarkeit der

Gebäudeleittechnik zu gewährleisten, werden

in XAMControl die SPS-Einheiten virtualisiert.

Das heißt die eigentlichen Automatisierungs-

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funktionen werden zunächst losgelöst von

der Feldebene programmiert und getestet,

bevor sie in die tatsächlichen Steuerungen in

der Laufzeitumgebung ausgerollt werden. Die

Verteilung der Daten auf den verschiedenen

Hardwareplattformen übernimmt dabei das

automatische Routing des Systems. „Prinzipiell

könnten die Controller so auch völlig virtuell

laufen und die Feldbaugruppen steuern, solang

eine Netzverbindung besteht“, erklärt Patrick

Resch, einer der Geschäftsführer von evon.

„In der Praxis nutzen wir diese Option aber

hauptsächlich zur schnellen Überbrückung von

Störungen und zum Aufbau von Redundan-

zen.“ Ist beispielsweise ein Steuergerät defekt,

kann seine Funktion entweder im virtuellen

Raum weitergeführt oder einfach auf eine

andere SPS übertragen werden. Ebenso kön-

nen redundante Systembestandteile einfach

als solche definiert werden und gleichen sich

dann selbsttätig mit der Life-Konfiguration ab.

Darüber hinaus lassen sich auf diese Weise

auch Änderungen in Raumkonzepten flexibel

in die Steuerung übernehmen.

Regulierung der gesamten Gebäudetechnik –

mit individuellen Spielräumen für Nutzer

Im Fall des Uniparks wurde sogar auf eigene

Steuerserver verzichtet, stattdessen laufen

auch diese als Virtualisierung auf der großen

Serverfarm der Universität. Hier kommen die

Informationen und Befehle von 11.700 Daten-

punkten zusammen, von denen 6.300 über

Beckhoff-Klemmen und 5.400 über KNX und

TCP/IP kommunizieren. Letztere umfassen

dabei auch Teile der Medientechnik. So kann

der Vortragende etwa je nach Bedarf über ein

Touch-Panel aus verschiedenen vorprogram-

mierten Raum- und Lichtszenen auswählen.

Generelle Parameter wie die Hörsaal-Lüftung

werden dagegen vom Gebäudeleiter individu-

ell je nach Veranstaltung und Vorlesung über

Uhrenkanäle eingestellt. Selbst die Wärme-

pumpen und die Kältemaschine können von

den Bedienzentralen aus überwacht und

kontrolliert werden. Auch die Sollwerte für die

Raumtemperatur werden über die Leittechnik

bestimmt. „Jeder Nutzer kann aber überge-

ordnet seine Raumtemperatur um

± 3°C verändern“, so Rieger. Solche individuellen

Einstelloptionen gelten ebenso für die Beschat-

tung der rund 400 Fachbüros im zweiten und

dritten Obergeschoss durch die Sonnenschutz-

lamellen, die ansonsten über Helligkeitssenso-

ren dreimal täglich je nach Sonnenstand und

Gebäudeseite reguliert werden.

Die XAMControl-Raumautomation hat sich

seit der Einweihung des Neubaus im Januar

2012 bewährt, wie der technische Leiter berich-

tet: „Was die Energieeffizienz betrifft, ist das

System perfekt abgestimmt für den optimalen

Betrieb dieses Hauses und funktioniert ausge-

zeichnet.“ Zusätzlich wird am Unipark Nonntal

aber auch die von evon in Zusammenarbeit mit

der TU Wien entwickelte SMARTmsr-Regelung

getestet. „Dabei handelt es sich um ein prä-

diktives, modellbasiertes Steuerungssystem,

das nicht nur in Abständen den Ist-Zustand

gemäß den Soll-Vorgaben nachregelt, sondern

Entwicklungen vorausberechnen und entspre-

chend frühzeitig agieren kann“, so Resch.

In der Prozesstechnik wird bereits mit solchen,

meist sehr komplexen Systemen gearbeitet, für

die Gebäudeleittechnik wurden sie nun ange-

passt und in der Nutzung vereinfacht. „Ziel der

intelligenten Regelung ist, in den nächsten Jah-

ren die Betriebskosten weiterhin zu minimie-

ren“, fasst Technikleiter Rieger die Erwartungen

an das laufende Projekt zusammen.

evon arbeitet inzwischen schon an einem

neuen Großprojekt: Derzeit wird die Gebäu-

deleittechnik für ein neues Rechenzentrum der

Stadtwerke München entwickelt.

Die gesamte Software basiert auf gängigen Frameworks und Programmiersprachen, wodurch sich einfach Schnittstellen zur anderen Programmen schaffen lassen. Unter anderem können so CAD-Objekte samt Funktionalitäten in die Darstellung eingepflegt werden.

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evon Referenz: ZENTRALWARTE KÄRNTEN

Permanente Grünphase während der UmstellungWie eine zentrale Leitwarte im laufenden 24/7-Betrieb erfolgreich umgestellt und benutzerfreundlicher wird, zeigt das Beispiel der Zentralwarte Kärnten.

Paul Sattinger Kompetenzleiter Verkehrstechnik Highlights

Austausch eines bestehenden SCADA-Systems während 24/7-Betrieb

52 integrierte Tunnel und Anlagen

21 Gegenstellen: IEC104, OPC UA, Corba 2.0

300.000 externe Datenpunkte im Endausbau

Virtualisierte Clusterlösung

16 Cube Videowall

VBA Bedienung integriert

5 Bedienplätze mit bis zu 16 Monitoren

Sobald ein Tunnel saniert ist, gilt es diesen an

eine zentrale Leitwarte anzubinden. Sind ein-

mal eine ganze Reihe an Tunnel saniert, wie in

den letzten Jahren im Bundesland Kärnten, so

wird eine neue, moderne und leistungsfähige

Leitwarte erforderlich.

Die Zentralwarte Kärnten (ZWK) wurde 2015

erfolgreich mit XAMControl in Betrieb gestellt.

Das Besondere daran: die Umstellung auf die

neue Zentralwarte erfolgt ohne Betriebsun-

terbrechung. Im Endausbau wird sie mit mehr

als 300.000 externen Datenpunkten zu den

größten Überwachungsleitständen Österreichs

zählen.

Integriertes VBA

Die Highlights der Zentralwarte Kärnten sind

die vollständige Integration des Verkehrsma-

nagementsystems der ASFiNAG (VBA), das

neuartige Konzept der Videobildwandsteue-

rung, sowie die vollständige Virtualisierung

des Leitsystems basierend auf einer modernen

Clusterlösung.

Intuitive Vorteile und maximierter Nutzen

Ein wesentlicher Vorteil von XAMControl ist

der integrierte Ansatz der Software. Damit

ist es im Falle der ZWK erstmals möglich, alle

wichtigen Anlagenbedienungen des Verkehrs-

managementsystems in einer Oberfläche zu

vereinen.

Ergänzend wurden im Zuge des Projekts neue

Tools geschaffen, die intuitiv Videos von der

Verkehrsüberwachung, die Alarmierung und

das Verkehrsmanagement der ASFiNAG verei-

nen. Diese Vielfalt an Funktionen kann schnell

zu hoher Komplexität in der Software führen.

Aber gerade bei einer Leitwarte ist das intuitive

Verständnis für die Software aller Projektbetei-

ligten wichtig.

Um das zu garantieren, wurden gemeinsam

mit den Operatoren und Projektverantwortli-

chen in einer Reihe von Workshops die Vorga-

ben für die Benutzer-Oberfläche erarbeitet und

optimiert.

Das Ergebnis: mehr Sicherheit in der täglichen,

verantwortungsvollen Arbeit der Operatoren.

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Eine Welle von Tunnel-Sanierungen hat in Kärnten eine neue Zentralwarte erforderlich gemacht. Wie XAMControl in Zukunft mehr als 300.000 Datenpunkte verwaltet und dabei für mehr Sicherheit und schnellere Reaktionen sorgt, zeigt sich am Beispiel der Zentralwarte Kärnten.

evon Referenz: EOL-PRÜFSTAND MES

Ein EOL-Prüfstand, der die Qualität hörtEin flexibler und entkoppelter Prüfstand am Ende der Montagelinie sortiert bei Magna Powertrain in Ilz alles aus, was nicht den Qualitäts-Standards entspricht.

Highlights

Prüfstandserver + Datenbank-Server

6 Stationen

Taktzeit von 220 Sekunden pro Getriebe

Über 100 Schritte je Prüflauf

Unbegrenzte Anzahl von Produkten mit flexiblen Abläufe inkl. Subabläufen (Operations) möglich

Abtastung und Aufzeichnung der Messwerte mit 100Hz

Ein wesentlicher Teil moderner Montagelinien

ist heute der Prüfstand. Dieser EOL-Prüfstand

(End of Line) sorgt dafür, dass die vorgegebe-

nen Standards in Bezug auf Qualitäten und

Toleranzen eingehalten werden und Teile die

nicht entsprechen, aussortiert werden.

Welche Vorteile aus einer neuen Herangehens-

weise an die Prüfung eines Verteilergetriebes

hervorgehen, zeigt das Beispiel Magna Power-

train in Ilz. Gemeinsam mit unserem Partner

DAM (Dynamic Assembly Machines Anlagen-

bau) konnten wir ein Konzept entwickeln, das

die Flexibilität erhöht, genauere Daten liefert

und modular an die jeweiligen Anforderungen

angepasst werden kann.

Drum prüfe …

Im konkreten Fall durchlaufen die Verteilerge-

triebe eine Reihe von Stationen und werden, im

Fall des Bestehens, verpackt und etikettiert. Im

Gegensatz zum gewohnten Ansatz wurden die

Automatisierungsaufgaben in der Steuerung

(SPS) strikt getrennt von den übergeordneten

Aufgaben und Abläufen. Dieses „Unbundling“

erhöht die Flexibilität und macht es möglich,

die Steuerung auch ohne übergeordnetes

MESControl zu testen.

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Variabel aufgebaut

Die einzelnen Stationen der Prüfung stellen

definierte Funktionen zur Verfügung. So gibt

beispielsweise die Ölfüllstation die Sollmenge

und die Toleranz zurück. Die Prüfstandsoftware

bildet diese Funktionen als Phasen (Prozesstä-

tigkeit) im MESControl ab. Das Abarbeiten und

die Kommunikation der einzelnen Phasen wird

durch die Commando-Schnittstelle gesteuert.

Die Prüfstandsoftware sendet einen Befehl

und Status und Rückgabewert werden zurück-

gemeldet.

Nach diesem Prinzip sind alle Prüfstationen

aufgebaut: die Prüfung verschiedener Sperr-

moment-Punkte der Kupplungslamellen im

Kupplungsprüfstand, die Geräuschprüfung

über Körperschallsensoren zur Analyse der

Schwingungen im Verteilergetriebe …

Jeder Abschnitt der Prüfung kommuniziert

über die Commando-Schnittstelle mit MES-

Control, sendet am Ende ein NIO („Nicht in

Ordnung“) oder ein IO („In Ordnung“). Der

Transfer in der Kette der Stationen ist variabel

und kann manuell, durch ein Förderband oder

durch einen Roboter erfolgen.

Flexibel kombinierbar

Diese Art des Systemaufbaues erlaubt es,

praktisch für jedes Produkt (= Verteilerge-

triebe) eine Prüfsequenz festzulegen (Serie,

Nacharbeit, Befundung …). Prüfungen können

parallel oder sequentiell abgearbeitet werden

und wiederkehrende Aufgaben in sogenannten

Operations zusammengefasst und gespeichert

werden.

Laufende Analyse

Das übergeordnete MESControl ist neben der

Steuerung des Prozesses für die Datenerfas-

Rene Hirschmugl Kompetenzleiter Prozessindustrie

sung und Auswertung zuständig. Denn eine

zentrale Aufgabe des Prüfprozesses ist die

Verbesserung und damit die Minimierung der

NIOs.

Wer wagt ...

Auch bekannte Prozesse erfordern immer wie-

der eine neue Herangehensweise. Das Beispiel

des MAGNA Prüfstands zeigt, wie die Flexibili-

tät von MESControl und eine offene Herange-

hensweise neue erfolgreiche Lösung zu Tage

bringt.

evon Forschung: evonHOME & TU Wien

intelliEE-HomeIst es in Zukunft möglich, 30 Prozent Ihrer Energiekosten im Eigenheim zu sparen? Wir sagen ja. Der erste Schritt ist das gemeinsame Forschungsprojekt mit der TU Wien.

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Michaela Killian Scientist – TU Wien

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IntelliEE-Home

30 Prozent mag im ersten Moment viel er-

scheinen. Aber wenn Sie darüber nachdenken,

wie oft Räume geheizt werden, die momentan

leer stehen oder wie oft irgendwo ein Licht

brennt … Dann wäre da noch die Beschattung,

die optimierte Kombination alternativer Ener-

giequellen und der kostenminimierte Einkauf

von Energie.

IntelliEE-Home ist ein gemeinsames For-

schungsprojekt der TU Wien und der evon

GmbH. Die Zielsetzung ist es, aus evonHOME

ein selbstlernendes Smart Home System zu

machen, das den gewünschten Komfort bei

Minimierung des Energieverbrauchs und der

Kosten bereit stellt.

Die Ziele im Detail

Die Voraussetzung für die Akzeptanz eines

selbstlernenden Smart Home Systems ist ein

möglichst geringer Bedienaufwand bei ge-

wohntem Komfort. Damit dieses Ziel erreicht

werden kann, muss die vertraute Bedienung

von evonHOME erhalten bleiben. Es gilt also

die Intelligenz im System zu „verstecken“. Denn

im Idealfall ändern sich für den Besitzer nur die

Energiekosten (CO2-Reduktion, Kostensenkung).

Zusätzlich werden zur weiteren Reduktion

(falls vorhanden) erneuerbare Energiequellen

optimiert genutzt.

Energie sparen, CO2 sparen, Geld spa-ren … eine Reihe von Studien geht davon aus, dass in den meisten Ei-genheimen bis zu 30 Prozent der ver-brauchten Energie gespart werden könnte – egal ob Neubau oder be-reits bestehendes Gebäude. Natürlich bei gleichbleiben-dem Wohnkomfort.

Das Basiswissen für diese prädiktiven Rege-

lungen stammt aus einer Reihe von SMART-

msr-Projekten der evon GmbH. Für intelliEE-

Home gilt es, aus diesen Modellen ein robustes,

adaptiv-prädiktives Konzept für thermische

Gebäudemodelle zu entwickeln.

Selbstlernende Systeme, die sich in Zukunft

automatisch an das Verhalten der Nutzer

anpassen, erfordern im ersten Schritt eine

solide Datenbasis. evonHOME protokolliert alle

laufenden Ereignisse. Damit steht eine breite

Basis für die Entwicklung der Algorithmen be-

reit. Um 30 Prozent Energie zu sparen, werden

folgende Faktoren berücksichtigt:

→ Anwesenheitserkennung

→ Nutzerverhalten

→ Beschattung/Heizung/Raumtemperatur

→ Wetterprognosen

→ erneuerbare Energiequellen

→ Stromtarife

→ thermischer Energiespeicher.

Der aktuelle Stand

Das Forschungsprojekt läuft seit Beginn des

Jahres. Die Analyse der Daten ist im vollen

Gange. Aktuell wird an der Modellierung der

Algorithmen gearbeitet. Ziel ist es, im Laufe des

nächsten Jahres erste Objekte mit den Prototy-

pen auszustatten und bis Mitte 2018 marktreif

zu sein.

evon Forschung: evon/Bilfinger & BOKU Wien

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Komplexe Wirkstoffe für die Pharmaindustrie erfordern neue Wege der Herstellung. Kontrolliert und geprüft werden sie zukünftig PAT-konform.

Automatisierte Wirkstoffe aus lebenden Organismen

Martin Mayer Business Development

Highlights

Modellbasierte Prozessoptimierung

Labormaßstab (15l) und Pilotmaßstab (100l)

Anwendbar in validiertem Umfeld

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Moderne Medikamente zur erfolgreichen Be-

handlung von beispielsweise Krebs, erfordern

immer komplexere Wirkstoffe. Da es vielfach

nicht mehr möglich und wirtschaftlich ist,

diese Wirkstoffe auf herkömmlichem, chemi-

schem Weg herzustellen, gewinnen biotech-

nologische Verfahrensprozesse an Bedeutung.

Diese Prozesse produzieren, wie kleine Fabri-

ken, aus lebenden Organismen (Pilze, Bakteri-

en, Stammzellen) die gewünschten Wirkstoffe.

Doch sobald lebende Organismen im Spiel

sind, wird das Verhalten schwerer vorherseh-

bar. Das hat wiederum Auswirkungen auf die

Qualität und Menge des erzeugten Wirkstoffs.

Komplex oder modellbasiert

Die Kontrolle der biotechnologischen Prozesse

erfordert immer mehr und immer komplexere

Messgeräte. So stellt etwa die Anbindung bild-

gebender Messsysteme hohe Anforderungen

an die Automatisierung, erhöht die Datenmen-

ge enorm und macht die Informationsgewin-

nung sehr komplex. Dem gegenüber stehen

modellbasierte Regelungen, die im laufenden

Prozess eingreifen, kostengünstiger sind und

eine effizientere Herstellung versprechen.

Auf dem Weg zu integrierten, modellbasierten

Regelungen sind noch eine Reihe von Aufga-

ben zu meistern. Die Basis wurde vor rund 10

Jahren gelegt. Der Leitfaden Process Analytical

Technologies (PAT) beschreibt umfassend, wie

wissens- und modellbasierte Regelungen di-

rekt im Prozess zu validieren sind. Das hat dazu

geführt, dass eine Reihe von Messgeräteher-

steller ihre ursprünglich für Labors entwickel-

ten Messsysteme für den at-line oder on-line

Gebrauch anpassen. Datenanlyse und Mo-

dellierung als Softwareteil werden bereits in

vielen Industriezweigen angewandt und erste

Standard-Methoden haben sich etabliert.

Was aber fehlt, ist eine validierte Anlage, die

beides vereint. An diesem Punkt startet das

gemeinsame Forschungsprojekt zwischen

Bilfinger Industrietechnik GmbH, evon GmbH

und der Universität für Bodenkultur Wien. Die

Kooperation hat sich zum Ziel gesetzt, eine

kommerzielle Plattform für den Pharmabereich

zu entwickeln, die allen Anforderungen des

PAT-Leitfadens entspricht und mit modernster

Prozessleittechnik vereint.

Zum Nachweis der praktischen Einsetzbarkeit

der Methoden, Werkzeuge und des Leitsys-

tems läuft ein 3-jähriges Forschungsprojekt an

der Universität für Bodenkultur in Wien. Am

Laborreaktor (20l) wird über die Versuchsläu-

fe eine Datenbasis geschaffen (DoE – Design

of Experiment). Diese Basis dient zur exakten

Modellbildung für die Bereiche Biomassebil-

dung, Produktmenge/-qualität in Abhängigkeit

geänderter Umgebungsverhältnisse (Prozess-

fahrweise).

Die Modelle sind die Basis für die modellba-

sierten Regelungen (MPC – Model Predictive

Control) und werden im zweiten Schritt an der

Pilotanlage (200l) validiert.

SmartProduction4.0

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Roman RuthoferGeschäftsführer

Smart Factory, Industrie 4.0, Unbundling … wie eine Reihe von Schlagworten, vereint zu einem System, mehr Wettbewerbsfähigkeit und höhere Flexibilität in Ihren Produktionsprozess bringt.

Bits und Atome in gemeinsamer Mission

Was steckt dahinter? Das ist die eigentliche

Frage bei Industrie 4.0, Smart Production &

Co. Im Grunde zielen die Konzepte auf eine

Vereinigung ab. Diese Zusammenführung soll

die Welt der Bits (im Sinne von IT-Know-how

wie beispielsweise Big Data, Machine Lear-

ning, Augmented Reality, Predictive Analytics,

Internet of Things …) und die Welt der Atome

(Industrieanlage, Produktionsprozesse …) ver-

einen. Die Ziele des Ganzen: mehr Flexibilität,

kosten- und zeiteffizient, dazu ressourcenef-

fizient und erhöhte Wandlungsfähigkeit. Kurz

gefasst, eine neuartige Produktion, die schnell

und intelligent auf geänderte Anforderungen

reagiert und auch bei Losgröße 1 kosten-

deckend produziert.

Die Zukunft? So nahe?

Doch bevor wir das Zeitalter der selbstlernen-

den Smart Factories ausrufen, die ganz von

selbst die online bestellten Produkte effizient

herstellen und an den Kunden senden, einmal

die Frage, nach dem aktuell Machbaren.

Das möchten wir Ihnen an Hand der

XAMControl-Erweiterung MESControl im

Folgenden präsentieren.

Unbundling

Neue Produktionsprozesse, wie sie für Industrie

4.0 Voraussetzung sind, erfordern eine etwas

andere Herangehensweise. Gefordert sind ein

flexibler Aufbau, kleine Steuerungen auf Stati-

onsebene mit standardisierten Schnittstellen

und vor allem ein offenes Gesamtsystem. Dar-

aus ergibt sich eine Reihe von Vorteilen:

→ die Flexibilität erlaubt eine schnelle Anpas-

sung an geänderte Vorgaben

→ die Standardisierung der Module erhöht die

Qualität durch Wiederverwendbarkeit

→ offene Systeme sind transparent und erwei-

terbar

→ keine Anpassung der SPS Programme bei

Änderung der Produktionsvorgaben

→ keine Querbeeinflussungen mehr zwischen

den einzelnen Stationen.

Verteilte Intelligenz

XAMControl erfüllt konzeptionell bereits eine

Reihe der Industrie 4.0-Vorgaben. Der modula-

re Aufbau, die Offenheit des Systems und die

Trennung des Produktionsprozesses von der

Basisautomatisierung sind die wesentlichen

Vorteile des XAMControl-Ansatzes.

Die Basisautomatisierung auf Stationsebe-

ne führt zu kleinen modularen Steuerungen

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ohne Business-Logik, die schnell an geänderte

Anforderungen angepasst werden bzw. wie-

derverwendbar sind. Die Produktionsprozesse

können modular und ohne SPS-Programmie-

rung einfach und schnell erstellt oder geändert

werden.

Analyse & Prognose

Schlagworte wie Big Data und Predictive Ana-

lytics setzen eines voraus: eine solide Daten-

basis. XAMControl als Datenbank-basiertes Sys-

tem speichert und protokolliert alles in einer

Datenbank (MS SQL-Server). Um diese Daten

in „Intelligenz“ zu wandeln, werden einerseits

mathematische Modelle zur Voraussage einge-

setzt (Model Predictive Control). Andererseits

Trends und Analysetools für historische Daten

herangezogen.

Offener Ansatz

Daten aus der Produktion gewinnen in überge-

ordneten Systemen (ERP) an Relevanz. Für die

Planung, aber auch für die Optimierung. Die

bereits erwähnte Offenheit von XAMControl

erlaubt Zugriff in Echtzeit auf alle Produktions-

daten. Was wiederum eine wesentliche Voraus-

setzung für die Analyse des Lebenszyklus der

Produkte ist.

ProduktionsprozessSolution Server

ERP Server

BasisautomatisierungSteuerung Station 1 .. n

Produktionssteuerung mit MESControl

Die Steuerung Ihrer Produktion erfordert die

Verwaltung der Ressourcen, die Modellierung

des Produktionsprozesses (Fertigungsabläufe,

Feinplanung, Rückverfolgung) und die Berück-

sichtigung der physikalischen Beziehungen

und Grenzen der Anlage. Alles zusammen

ergibt eine intelligente Produktionssteuerung,

die flexibel und offen mehr Information bereit-

stellt und Ihnen hilft, über die Lebensdauer der

Anlage erfolgreicher zu produzieren.

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SMARTmsr: evon Smart Buildings

Wie ein Universitätsgebäude mit 17.000 m2 Nutzfläche und knapp 500 Räumen optimiert mit Licht, Wärme und Energie versorgt wird, zeigt der SMARTmsr-Ansatz in Salzburg.

Wer sein Gebäude versteht, spart Energie & Geld

Martin Kozek Institut für Mechanik und Mechatronik, TU Wien

Was immer Sie optimieren wollen, müssen

Sie zuerst einmal verstehen. Dazu gilt es, die

Einflussgrößen und die Zielgrößen zu erfassen.

Am Beispiel der Universität Salzburg waren das

auf der einen Seite die Energiequellen (Erd-,

Fernwärme), die Energiespeicher (Betonkern),

der Belegungsplan, die Wetterprognose und

die Tarife der Energiequellen in Abhängigkeit

von der Zeit.

Dem gegenüber stehen die Zielgrößen: ein

möglichst geringer CO2-Fußabdruck, mini-

mierte Kosten und das gewünschte Maß an

Komfort (Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit),

angepasst an die individuellen Anforderungen

(Büroraum, Hörsaal, Belegung ...).

Daten, Daten, Daten ...

Die Daten sind auf den ersten Blick einmal sehr

unterschiedlich. Auf der einen Seite sind das

etwa das Kalenderjahr und der Wetterbericht.

Wobei bereits hier langfristige und kurzfristige

Informationen vermischt sind. Auf der anderen

Seite steht zum Beispiel das Verhalten des Be-

tonkerns als Energiespeicher. Damit der Beton-

kern zur gewünschten Zeit seine gespeicherte

Wärme abgibt, muss er über einen definierten

Zeitraum vorgewärmt werden (bis zu 72 Stun-

den). Idealerweise zu minimalen Kosten. Das

führt wiederum zur Analyse der Energiequel-

len (in diesem Fall die Erd- und Fernwärme). Im

nächsten Schritt folgen die Anforderungen aus

Benutzersicht: die Raumtemperatur und die

Luftfeuchtigkeit, die Art der Nutzung des Rau-

mes und die Belegung. Bei Gebäuden in dieser

Größe aufgeteilt in 4 Zonen.

Jetzt die Mathematik

SMARTmsr ist eine Erweiterung von XAMCont-

rol für die Optimierung von komplexen Mo-

dellen. Diese mathematischen Modelle setzen

die Basis- und Zielgrößen zueinander in Bezie-

hung. Sämtliche Modelle können in Echtzeit

angepasst und optimiert werden. Die Modelle

wurden auf einen Prognosezeitraum von 72

Stunden entwickelt. Maßgeblich mitbeteiligt

bei der Entwicklung war die Technische Univer-

sität Wien. Als Ergebnis wird heute das Univer-

sitätsgebäude in Salzburg mit einer modellba-

sierten prädiktiven Regelung gesteuert.

Laufend Ergebnisse

Die Analyse der Vergleichzeiträume zeigt die

Effizienz des Ansatzes. Aus Kostensicht scheint

ein Einsparungspotenzial von 5 bis 15 Prozent

auf Dauer möglich. Natürlich bei gleichbleiben-

dem Komfort. Es zeigt sich aber auch, dass ein

modernes Energiemanagement, wie es für die

Integration in zukünftige Smart Grids notwe-

dig ist, ohne Automatisierung nicht möglich

ist.

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