Internet of Things: Intelligentes Licht

KraussMaffei Gruppe spart mit IoT 400.000 Euro

Jürgen Hill ist Teamleiter Technologie. Thematisch ist der studierte Diplom-Journalist und Informatiker im Bereich Communications mit all seinen Facetten zuhause. 
Mit einer intelligenten, vernetzten LED-Beleuchtung in den Fabrikationshallen spart die KrausMaffei Gruppe 400.000 Euro im Jahr. Zum Einsatz kommen dabei IT-Techniken wie ZigBee sowie IoT.
Rund 1.000 LEDs sorgen in den Produktionshallen von KraussMaffei für adäquates Licht.
Rund 1.000 LEDs sorgen in den Produktionshallen von KraussMaffei für adäquates Licht.
Foto: SchahlLED Lighting, Foto: J. Lüder

Auf den ersten Blick scheint es sich nur um Peanuts zu handeln: In Industriebetrieben haben die Beleuchtungskosten in der Regel einen Anteil von zwei bis vier Prozent an den Gesamtstromkosten. Doch betrachtet man die absoluten Zahlen, wird schnell klar, dass es sich um mehr als Peanuts handelt, wie Roland Fröhlich, Head of Facility Management bei der KraussMaffei Gruppe am Standort München, vorrechnet: "Mit der intelligent vernetzten LED-Beleuchtung sparen wir 400.000 Euro im Jahr."

Das Einsparpotenzial war denn auch einer der Motivationsfaktoren bei dem Spezialisten für Maschinen und Anlagen in der Kunststoff- und Gummitechnik für das IoT-Projekt. Die Münchner fertigen auf rund 64.000 Quadratmetern die Maschinen und Anlagen, auf denen Produzenten später unter anderem Curver-Boxen, Mülltonen, Scheinwerfer oder Türverkleidungen produzieren. Des Weiteren kam hinzu, dass der Verkauf der früher üblichen HQL-Strahler (Quecksilberdampflampen) mittlerweile in der EU verboten ist.

2.000 Tonnen weniger CO2

Im Zuge desProjekts ersetzten die Münchner ihre 1.500 HQL-Strahler durch rund 1.000 LED-Decken- und Seitenstrahler. Damit konnten die Münchner nicht nur ihre Energiekosten senken und den CO2-Ausstoß um fast 2.000 Tonnen pro Jahr verringern, sondern auch die Lichtqualität für die Mitarbeiter verbessern. Untereinander vernetzt und mit Präsenz- sowie Tageslichtsensorik ausgestattet, reagieren die intelligenten Leuchten auf Veränderungen blitzschnell - etwa wenn eine Wolke den Lichteinfall durch die Oberlichter verringert. Dabei setzte Fröhlich gemeinsam mit dem LED-Spezialisten SchahlLED Lighting auf das Intelligent Lighting System des US-amerikanischen Herstellers Digital Lumens.

Intelligent vernetzte Lampen

KraussMaffei spart durch intelligente, vernetze Lampen 400.000 Euro im Jahr.
KraussMaffei spart durch intelligente, vernetze Lampen 400.000 Euro im Jahr.
Foto: KraussMaffei

Die Leuchten selbst sind per ZigBee mit Gateways vernetzt, so dass kein kostspieliges Bus-System erforderlich war. Die Gateways wiederum sind über ein eigenes IP-Netz mit einem zentralen Server pro Hallenblock verbunden. "Meine Philosophie war, dass das Lampennetz unabhängig vom restlichen EDV-Netz ist und so jeder Hallenblock autark arbeitet", erklärt Fröhlich. Deshalb verfügen die Server auch über zwei Netzwerkkarten. Während die eine Karte die Verbindung zum Hallennetz mit den Gateways herstellt, sorgt die andere für den Anschluss an das Firmennetz. Auf diese Weise können aus dem Office oder vom Werkschutz die Beleuchtung gesteuert werden. Selbst aus dem Home Office ist eine Steuerung der Hallenbeleuchtung möglich, wenn sich der User per VPN ins Firmennetz einloggt.

Remote vom Schreibtisch steuern

Auf diese Weise lässt sich die Beleuchtung bequem vom Schreibtisch aus steuern und sich so in Sachen Licht das Konzept einer schalterlosen Halle realisieren. Je nach Bedarf stehen dabei in der Fertigung 300 bis 400 Lux oder an Messplätzen 500 Lux zur Verfügung. Insgesamt wurde im Rahmen des Projekts die Lichtqualität deutlich verbessert. So tragen andere Lichtfarben etwa dazu bei, eine Tageslichtatmosphäre zu schaffen. Auf diese Weise, so heißt es bei der KraussMaffei Gruppe, habe man den Ermüdungseffekt bei den Mitarbeitern deutlich verringern und die Produktivität steigern können.

Kommunikation per ZigBee

Per ZigBee kommunizieren die Sensoren der Leuchten.
Per ZigBee kommunizieren die Sensoren der Leuchten.
Foto: SchahlLED Lighting, Foto: J. Lüder

Im Vergleich zum alten HQL-System sparen die Münchner mit dem intelligenten LED-System 82 Prozent Strom. Dabei steuern sogenannte Lichtkalender auf den Servern, wann die LED-Lampen in den Hallen an- und ausgehen. Ist zu diesen Zeiten - in der Regel sind das die üblichen Produktionszeiten - ein Mitarbeiter anwesend, fahren die Lampen auf 100 Prozent hoch. Ist niemand anwesend, werden sie auf 30 bis 40 Prozent gedrosselt.

The Next Now! - Foto: shutterstock.com - SFIO CRACHO

The Next Now!

Ein Steuerungsvorgang, der nicht komplett für eine ganze Halle erfolgen muss, sondern granular für einzelne Zonen eingestellt werden kann. Hier kommen die Sensoren der Leuchten und ihre Kommunikation per ZigBee zum Tragen. In der Regel erfasst der Sensor einer in 12 Meter Höhe hängenden Lampe einen Kreis mit einem Durchmesser von 24 Metern. Bewegt sich ein Mitarbeiter durch eine Halle, "folgt" im das Licht quasi - sprich es werden nur die Bereiche ausgeleuchtet, in denen der Mitarbeiter gerade präsent ist.

Allerdings kann die Intelligenz der Lampen auch zu unerwarteten Effekten führen, wie Fröhlich aus der Anfangsphase des Projekts erzählt: "Wir wunderten uns damals, warum in einer Halle noch immer die Lichter brannten, obwohl alle Mitarbeiter schon längst gegangen waren." Die Lösung des Problems war dann fast schon trivial: Die Präsenzsensoren der Lampen erfassten die Bewegung einer Maschine, die über Nacht durchlief als menschliche Bewegung und schalteten sich ein. Wenige Mausklicks im entsprechenden Lichtkalender auf dem Server genügten und das Problem war gelöst.

Dafür wartet auf Fröhlich und sein IT-Projekt nun eine neue Herausforderung: Sie sind für den Energy Award "Industrie" nominiert.