Das PSImetals Production Execution System (PES) lässt sich so konfigurieren und nutzen, dass Emissionen auf Stück- und Produktebene entlang der gesamten Produktionskette - von der Eisen- und Stahlerzeugung über das Warm- und Kaltwalzen bis hin zu den Veredelungslinien - transparent berechnet und verfolgt werden können. So entsteht ein „Cradle-to-Gate“-Product Carbon Footprint (PCF), den Stahlproduzenten als zusätzlichen Qualitäts-KPI an ihre Kunden weitergeben können.
Herausforderungen
Der Markt verlangt zunehmend zuverlässige Berechnungen des CO₂-Fußabdrucks und Zertifikate für die verschiedene Metallprodukte.
Bei dem allgemeinen Ansatz der massenbilanzbasierten CO₂-Äquivalentbestimmung werden die Berechnungen nicht auf einzelne Produkte heruntergebrochen, sondern resultieren aus der jährlichen Produktionstonnage und den durchschnittlichen CO₂-Äquivalenten für verschiedene Werksbereiche.
Granulare CO₂-Äquivalentbestimmung
Verfolgung der emissionsrelevanten Material- und Energieverbräuche auf der Grundlage gemessener Prozessdaten für jeden Produktionsschritt eines bestimmten Produkts. Zuordnung der damit verbundenen Emissionen zum Produkt, zu den Nebenprodukten und zu den für andere Produkte verwendeten verschrotteten Anteilen.
„Cradle-to-Gate"-Bilanzierung von Emissionen
PSImetals MES verfolgt und berechnet die Treibhausgasemissionen von der Aufbereitung und dem Einsatz von Rohstoffen über die gesamte Produktionskette bis hin zur Kommissionierung für den Versand an den Kunden. Dies umfasst Scope-1-, Scope-2- und vorgelagerte Scope-3-Emissionen, wo auch spezifische Emissionsdaten von Energie- und Rohstofflieferanten erforderlich sind.
Bilanzierung pauschaler Emissionen
Globale Emissionen, z.B. aus Leerlaufzeiten oder Vorbereitungen der nächsten Produktionskampagnen, die nicht einem einzelnen Produkt nach dessen Behandlung in einem bestimmten Produktionsschritt zugeordnet werden können, müssen als pauschale Beiträge betrachtet werden, die anhand einer Massenbilanz pro kg produzierten Stahls zu bestimmen sind.
Anwendungsszenarien
Die PSImetals PCF-Verfolgung ermöglicht es Anwendern, CO₂-Emissionen zu verwalten, indem sie Stammdaten pflegen und Regeln definieren, um die Emissionen in jeder Produktionsphase zu berechnen. Die Emissionswerte werden gespeichert und können über eine API für Berichte und Analysen einfach abgerufen werden.
Allgemeiner PCF Tracking Workflow
Der allgemeine PCF Tracking Workflow stellt eine Abfolge von Prozessen dar mit den jeweiligen Eingaben und Ausgaben sowie Auslösern, die die Prozessausführungen initiieren.
Pflege von Stammdaten
Die Bilanzierung der CO₂-Emissionen basiert auf der Beschreibung aller Faktoren, die die Emissionen in jeder Produktionsphase beeinflussen, was die einzelne Materialverarbeitung, montagebedingte Stillstandszeiten, größere Produktionsbereiche umfassende Faktoren und mehr einschließt. Ein Systemadministrator pflegt diese Daten manuell über PSImetals-Masken. Der Anwender kann je nach Produktionsstufe und verfügbaren Daten Regelwerke für die CO₂-Emissionsberechnung definieren. Diese Regelwerke werden in sogenannten Prozessspezifikationen gespeichert.
Produktionsbuchung und Erstellung von Prozess-Snapshots
Nach dem Empfang eines Produktionsberichts z.B. vom Prozessautomatisierungssystem löst PSImetals die Produktionsbuchung und die Erstellung eines Prozess-Snapshots aus - ein spezieller Datencontainer, der mit einem Knoten der Materialgenealogie verknüpft ist. Der Prozess verwendet als Input die Daten aus der Produktionsberichtsnachricht. Die Ausgabe dieses Prozesses ist eine Speicherung aller spezifizierten Details in Bezug auf das produzierte Material und den Produktionsprozess selbst im Prozess-Snapshot - einschließlich der CO₂-emissionsrelevanten Daten. Die Berechnung der CO₂-Emissionen wird gemäß dem in der Prozessspezifikation festgelegten Regelwerk ausgelöst. Die berechneten CO₂-Emissionswerte werden ebenfalls im Prozess-Snapshot gespeichert und im GUI des entsprechenden Materialgenealogie-Knotens visualisiert.
Bereitstellung von CO₂-Emissionswerten
Eine spezielle API ermöglicht es, die aktuellen CO₂-Emissionswerte für ein ausgewähltes Material in einfacher Form und ohne tiefgreifende Kenntnisse der PSImetals-Datenstrukturen abzufragen. Ein Reporting-Tool kann diese API nutzen, um CO₂-Emissionswerte für die Berichterstellung zu erhalten.
Vorteile
-
Echtzeit-Toleranzüberwachung
Überprüft während der Produktion kontinuierlich die Emissionsdaten gegen vordefinierte Toleranzen.
-
Integration in Materialgenealogie
Verfolgt Emissionen entlang der gesamten Materialgenealogie für umfassende Visualisierung und Berichterstattung.
-
Erweiterte Produktzertifizierung
Integriert PCF-Daten in Produktzertifikate zum Nachweis der Erfüllung von Kundenanforderungen.
-
Optimierte Produktion von grünem Stahl
Verfolgte PCF-Daten können zur Vorhersage von Kohlenstoffemissionen und zur Steuerung einer grünen Stahlproduktion verwendet werden.
Fazit
Basierend auf konfigurierbaren Quality Process Snapshots bietet der PSImetals Product Carbon Footprint (PCF) Bilanzierungsansatz eine transparente Berechnung und Verfolgung von Energieverbräuchen und CO₂-Emissionen auf Stück- und Produktebene entlang der gesamten Produktionskette. Er überwacht alle emissionsrelevanten Prozessdaten für jedes Produkt in Echtzeit und berechnet die Scope-1-, Scope-2- und vorgelagerten Scope-3-CO₂-Emissionen, sodass der PCF "von der Wiege bis zum Tor" ("Cradle-to-Gate") verfolgt werden kann.
Eingesetzte Produkte
PSImetals
Als Produzent sichern Sie sich Wettbewerbsvorteile, in dem Sie Ihre Kunden zeitgerecht mit Produkten in gewünschter Qualität und Menge beliefern. PSImetals ist das Softwareprodukt, auf dessen Basis wir Produktionsmanagementlösungen für Stahl- und Aluminiumindustrie liefern und Sie dabei unterstützen, die Anforderungen Ihrer Kunden zu erfüllen.
-
Prozessablauf-Optimierung
PSImetals optimiert die Prozessabläufe und den Ressourcenverbrauch
-
Effiziente KPIs
PSImetals verwendet Effizienz-KPIs als Optimierungsziele
-
Kostenreduzierung
PSImetals verbessert die Kosteneffizienz, was zunehmend in Nachhaltigkeit resultiert
Fragen und Antworten
Wie berücksichtigt der PSImetals PCF die im Produktionsprozess verschrotteten Anteile?
PSImetals verwaltet den Lebenszyklus des Schrotts innerhalb des Werks: Wenn also während der Produktion Schrott anfällt, entsteht Schrottmaterial, das seinen Anteil am PCF erhält. Wenn der Schrott in den EAF oder BOF chargiert wird, wird dessen PCF-Rucksack der neuen Schmelze zugerechnet. Allerdings sollten die Richtlinien von den Regulierungsbehörden festgelegt werden. PSImetals kann auch mit Brutto- und Netto-PCF-Werten arbeiten und ist flexibel in der Konfiguration des Regelwerks.
Wie berücksichtigt der PSImetals PCF Emissionen, die nicht im Zusammenhang mit bestimmten Materialien in einer Produktionslinie stehen?
Es ist möglich, pauschale Emissionen auf der Ebene von Produktionslinie und Produktionsbereich zu definieren, die nicht Teil der detaillierten Produktionsauftragsschritte eines bestimmten Materials sind. Ein Beispiel hierfür wären Produktionsvorbereitungs- oder Leerlaufzeiten, in denen sich kein Material in der Anlage befindet. Dies kann anhand historischer Daten über die Verbräuche, die in einem bestimmten Zeitraum Emissionen verursachen, und der in diesem Zeitraum in dem jeweiligen Bereich produzierten Stahlmenge ausgewertet werden.
Wie kommuniziert PCF von PSImetals mit den beteiligten Automatisierungs- und ERP-Softwaresystemen, um die benötigten Prozess- und berechneten PCF-Daten auszutauschen?
PSImetals nutzt Standardschnittstellen, um Nachrichten mit der Prozessautomatisierungsebene auszutauschen, z. B. Produktionsberichte mit den verbrauchten Mengen an elektrischer Energie, Gas und Rohstoffen. Es kommuniziert auf diese Weise auch mit dem ERP-System, z. B. über Berichte mit den pro Produktionsschritt berechneten und über alle bisherigen Schritte aggregierten CO₂-Emissionen.
