Die 17 „Sustainable Development Goals“ (SDGs) geben eine Agenda vor im weltweiten Kampf gegen Missstände wie Hunger und Armut. Das Research-Team der Software AG unterstützt diese Ziele.
Software AG Research treibt und koordiniert alle öffentlich finanzierten Forschungsaktivitäten unseres Unternehmens. Das Team führt Forschungsarbeiten durch, die es uns ermöglichen, innovative Ideen und Technologien für Produkte umfassend zu evaluieren, damit sich unsere Kunden den zukünftigen Herausforderungen stellen können. Dabei werden die Kolleginnen und Kollegen von Research immer wieder mit den gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit konfrontiert. Ganz konkret hat sich bei einigen Forschungsprojekten herauskristallisiert, dass die zu erarbeitenden Innovationen neue Optionen für die Umsetzung nachhaltiger Ziele bedeuten können.
Eine spannende Frage begleitet also das Forscherteam:
“Kann ich mit meinem Projekt bzw. mit meinem Konsortium aus Universitäten, Forschungsinstituten, Privatunternehmen, Behörden und Verbänden einen Beitrag zur Umsetzung der Sustainable Development Goals leisten? Und welche spezifischen und praktisch umsetzbaren Unterziele passen nun genau zu meinem Forschungsvorhaben?”
Um es gleich vorwegzunehmen: Die Antwort auf diese Frage ist eine umfangreiche Tabelle, in der elf Projekte insgesamt 16 Unterzielen zugeordnet werden konnten. Eine motivierende Zahl. Lassen Sie uns beispielhaft einen Blick auf vier ausgewählte Forschungsprojekte mit der Einordnung in ein oder mehrere nachhaltige Ziele werfen.
Sustainable Development Goal # 3:
Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern
Dieses Ziel verfolgen wir mit dem Projekt SAUBER. Das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderte Projekt baut eine Informationsplattform für eine nachhaltige Stadt- und Regionalentwicklung auf. Dabei werden die Daten und Services des Raumfahrtprogramms Copernicus erschlossen und in digitale Dienste überführt. SAUBER wird nicht nur einen flächendeckenden und detaillierten Überblick über die aktuelle Lage, sondern – dank des Einsatzes Künstlicher Intelligenz – auch Prognosen und Simulationen der zukünftigen Luftqualität bieten.
Neben ihrer Rolle als Konsortialführer entwickelt die Software AG in dem Projekt die SAUBER-Plattform, eine zentrale Infrastruktur für Geodaten. Dort werden alle relevanten Daten eingespielt und – sofern für Dritte geeignet – als Open Data zur Verfügung gestellt. Außerdem werden auf der Plattform die im Projekt entwickelten bzw. adaptierten Algorithmen der Künstlichen Intelligenz angebunden und den ebenfalls auf der Plattform integrierten SAUBER-Diensten bereitgestellt. Für die Realisierung der SAUBER-Plattform greift die Software AG auf Universal Messaging und Mashzone NG zurück.
Mit SAUBER trägt die Software AG dazu bei, das Unterziel 3. 9 zu erreichen, nämlich bis 2030 die Zahl der Todesfälle und Erkrankungen aufgrund gefährlicher Chemikalien und der Verschmutzung und Verunreinigung von Luft, Wasser und Boden erheblich zu verringern.
Und nicht nur das. SAUBER leistet darüber hinaus auch einen Beitrag zum Sustainable Development Goal # 13, in dem es darum geht, umgehend Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen zu ergreifen. Das Unterziel 13.3 benennt die Nachhaltigkeit von SAUBER präziser: Die Aufklärung und Sensibilisierung sowie die personellen und institutionellen Kapazitäten im Bereich der Abschwächung des Klimawandels, der Klimaanpassung, der Reduzierung der Klimaauswirkungen sowie der Frühwarnung verbessern.
Sustainable Development Goal # 7:
Zugang zu bezahlbarer, verlässlicher, nachhaltiger und zeitgemäßer Energie für alle sichern
Mit PHI-Factory, enera und SynErgie forscht die Software AG in mehreren Projekten, in denen erneuerbare Energie im Fokus steht. Lasst Sie uns aber ein viertes Projekt herausgreifen: DESPRIMA, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert, will es Getränkeabfüllern ermöglichen, ihren Stromverbrauch dem schwankenden Stromangebot flexibel anzupassen und damit ihre Stromkosten zu reduzieren. Ist das Stromangebot groß – z.B. an besonders sonnigen oder windigen Tagen – und der Strompreis damit niedrig, erhöhen die Abfüller ihre Stromnachfrage, indem sie die Produktion hochfahren bzw. energieintensive Prozesse vorziehen. Ist das Stromangebot dagegen niedrig – der Strompreis also hoch – handeln sie gerade umgekehrt. Durch diese flexible Anpassung sparen die Getränkeabfüller nicht nur Geld, sondern tragen auch zur Stabilität der Stromnetze bei. Die Aufgabe der Software AG in DESPRIMA ist die Konzeption, Entwicklung und mithilfe von Cumulocity IoT prototypische Realisierung der Middleware.
DESPRIMA trägt dazu bei, die Unterziele 7.2. und 7.3 zu erreichen, nämlich bis 2030 den Anteil erneuerbarer Energie am globalen Energiemix deutlich zu erhöhen und die weltweite Steigerungsrate der Energieeffizienz zu verdoppeln.
Sustainable Development Goal # 8:
Dauerhaftes, inklusives und nachhaltiges Wirtschaftswachstum, produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle fördern
sustAGE ist ein von der EU gefördertes Projekt. Darin geht es um die Entwicklung eines personenzentrierten, digitalen Empfehlungssystems, das die kognitive, emotionale und körperliche Leistungsfähigkeit älterer Arbeitnehmer steigern soll. Dazu entwickelt ein internationales Konsortium aus Ingenieuren, Softwareentwicklern und Psychologen gerade ein intelligentes System, das auf Basis von Herzfrequenzmessungen oder Sprachanalysen personenzentrierte Rückmeldungen zur aktuellen Arbeitsbelastung gibt und gesundheitsförderliche Empfehlungen ausspricht. Die Software AG bringt in das Projekt ihre Expertise in der Anwendungs- und Lösungsentwicklung sowie in der Streaming-Analyse ein, um den sustAGE-Prototypen zu entwerfen. Mit Apama, Zementis, Cumulocity und Universal Messaging stellt die Software AG Technologien für Echtzeit- und prädiktive Analysen zur Verfügung. Bei den SDGs kann sich das Projekt gleich auf drei Teilziele beziehen:
2: eine höhere wirtschaftliche Produktivität durch Diversifizierung, technologische Modernisierung und Innovation erreichen, einschließlich durch Konzentration auf mit hoher Wertschöpfung verbundene und arbeitsintensive Sektoren.
4: die weltweite Ressourceneffizienz in Konsum und Produktion Schritt für Schritt verbessern und die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Umweltzerstörung anstreben, im Einklang mit dem Zehnjahres-Programmrahmen für nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster, wobei die entwickelten Länder die Führung übernehmen
5: produktive Vollbeschäftigung und menschenwürdige Arbeit für alle Frauen und Männer, einschließlich junger Menschen und Menschen mit Behinderungen, sowie gleiches Entgelt für gleichwertige Arbeit erreichen.
Sustainable Development Goal # 12:
Für nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster sorgen
Kürzlich ist das von Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt REIF gestartet. Es will Lebensmittelverschwendung entlang der Lebensmittelkette verringern. Mithilfe Künstlicher Intelligenz sollen Stellschrauben zur Reduzierung der Lebensmittelverschwendung bei der Molke-, Fleisch- und Backwarenproduktion erkannt werden. Denn diese Lebensmittel sind schnell verderblich und verursachen viel Lebensmittelabfall. In REIF verantwortet die Software AG die Entwicklung und den Aufbau der REIF-Plattform, die als Datendrehscheibe fungiert. Auf ihr laufen die Daten aus der Wertschöpfungskette zusammen. Sie werden über die Plattform den KI-Algorithmen sowie den auf ihnen basierenden Diensten bereitgestellt. Die Dienste und KI-Algorithmen können dann auf der Plattform bezogen werden, die dafür einen generischen Marktplatz bietet. Dafür wird die Software AG insbesondere auf Cumulocity IoT (z.B. zur Anbindung von Sensorik, Maschinen und Anlagen) sowie webMethods (z.B. zur Realisierung des generischen Marktplatzes) zurückgreifen.
Mit REIF unterstützt die Software AG das Teilziel 12.3, in dem es darum geht, bis 2030 die weltweite Nahrungsmittelverschwendung pro Kopf auf Einzelhandels- und Verbraucherebene zu halbieren und die entlang der Produktions- und Lieferkette entstehenden Nahrungsmittelverluste einschließlich Nachernteverlusten zu verringern.
Übrigens gilt die Agenda gleichermaßen für Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländer. Im Gegensatz zu ihren Vorläufern, den Millenniumszielen, rufen die SDGs ausdrücklich alle Unternehmen auf, ihre Kreativität und ihr Innovationspotenzial zu nutzen, um die Herausforderungen einer nachhaltigen Entwicklung zu meistern. Zwar haben sich alle Regierungen auf die SDGs geeinigt, doch wird der Erfolg bei der Umsetzung maßgeblich vom Handeln und der Zusammenarbeit aller Akteure abhängen. Ein enormer Ansporn für das Forscherteam der Software AG.
Mit dem Forschungsprojekt SynErgie ist die Software AG an der größten nationalen Forschungsinitiative zur Energiewende beteiligt. Vor kurzem wurde die erste Förderphase abgeschlossen.
Wie trägt die Software AG zum Klimaschutz bei? Und was hatte sie mit dem Klimagipfel der Vereinten Nationen in Madrid im Dezember letzten Jahres zu tun? Die Antwort lautet: SynErgie. An diesem Forschungsprojekt ist die Software AG zusammen mit über 80 Partnern beteiligt. SynErgie untersucht, wie die Industrie das Stromnetz stabilisieren kann. Denn Sonne, Wind und Wasserkraft liefern zwar genügend Energie, um uns dauerhaft ein angenehmes Leben zu ermöglichen. Aber wir müssen es schaffen, mit ihren natürlichen Schwankungen umzugehen.
Auf dem Weltklimagipfel in Madrid informierte der deutsche Pavillon über die bisherigen Ergebnisse der Kopernikus-Projekte. Sie bilden die größte deutsche Forschungsinitiative zum Thema Energiewende, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Eines davon ist SynErgie. Es befasst sich mit der Nachfrageflexibilität in der Industrie und deren Flexibilitätspotenzial als wesentlicher Stromverbraucher. Denn wenn Fabriken Glas, Papier oder Aluminium herstellen, brauchen sie dafür sehr viel Strom und Wärme. Das Problem: Die zunehmend eingesetzten erneuerbaren Energien schwanken sehr stark, weil die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht. Eine Lösung könnte darin liegen, die Industrieprozesse an die schwankende Energieversorgung anzupassen. SynErgie untersucht dafür die Schlüsselindustrien, die sehr viel Energie verbrauchen. Doch wie flexibel können die Fabriken überhaupt produzieren? Wenn die Stromnachfrage von Haushalten und Industrie besser aufeinander abgestimmt wäre, würde das allen helfen. Dafür baut SynErgie eine Synchronisationsplattform auf, die die Energieverteilung innerhalb des Produktionssystems steuert und überwacht und hochdynamisch auf die Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems reagiert.
Die gesellschaftlichen Auswirkungen dieses industriellen Demand-Side Managements werden in der eigens geschaffenen energieflexiblen Modellregion um Augsburg erforscht.
Vor kurzem nun endete die erste Förderphase des Projektes, das eine beeindruckende Zahl von innovativen Gestaltungsansätzen für ein zukünftiges Energiesystem aufgezeigt hat, dazu unten mehr.
Software AG sorgt für technologische Basis
Der Software AG kam bei dem Projekt eine entscheidende Rolle zu. Damit die identifizierten Flexibilitätspotentiale vermarktet und erbracht werden können, ist eine enge und schnelle informationstechnische Vernetzung aller Marktteilnehmer erforderlich. Die technologische Basis hierfür bildet die sogenannte Energiesynchronisationsplattform, bestehend aus einer zentralen Marktplattform und Unternehmensplattformen der Marktteilnehmer.
In der ersten Förderphase lag der Fokus der Arbeiten der Software AG auf der Marktplattform, mit der Unternehmen ihr Flexibilitätspotential untereinander und über externe Märkte wie die Strombörse handeln können. Die Marktplattform wurde weitestgehend auf Basis von API Management realisiert und bietet den Projektpartnern die Möglichkeit, Mehrwertdienste wie Strompreisprognosen einfach zu vermarkten. Die Anbindung existierender Plattformen wie die Regelleistungsmärkte und die Realisierung der internen Prozesse erfolgte über webMethods Integration Server, der auch Schnittstellen für die Kopplung der Unternehmensplattformen einzelner Partner bereitstellt. Über diese können Unternehmen ihre ermittelten Flexibilitätsangebote inserieren und bei Flexibilitätsbedarf vorhandene Angebote einsehen. Die Inserate wurden dabei in Terracotta DB verwaltet.
Zweite Förderphase hat begonnen
Ihr Schwerpunkt liegt auf der Demonstration in industriellen Pilotanwendungen sowie der Übertragung von Technologien und Lösungen. Es werden deshalb 23 Demonstratoren gemeinsam von Industrie- und Forschungspartnern aufgebaut.
In der zweiten Förderphase intensiviert die Software AG als strategischer Partner ihr Engagement insbesondere auf Seiten der Unternehmensplattform. Hier wird eine Integration von Cumulocity mit den Technologien der ersten Förderphase verfolgt, um die Identifikation, Planung und Erbringung von Flexibilitätspotentialen zu automatisieren. Zur Erprobung der gesamten Energiesynchronisationsplattform werden Unternehmensplattformen bei ausgewählten Unternehmen der Modellregion Augsburg wie der AGCO GmbH (Landmaschinen), ShowaDenko Carbon Holding GmbH (Graphitelektroden), Linde AG (Gase) und MAN SE (Fahrzeug- und Maschinenbau) sowie bundesweit bei energieintensiven Betrieben wie TRIMET Aluminium SE (Aluminiumherstellung) prototypisch ausgerollt. Auf Seiten der Marktplattform wird u.a. der Einsatz von Blockchain und Distributed Ledger Technologien erforscht, realisiert und erprobt. Kann die technische Machbarkeit des Ansatzes in der zweiten Förderphase nachgewiesen werden, soll in einer dritten Förderphase die Überführung in produktive Lösungen für den deutschen Energiemarkt untersucht werden.
Ergebnisse der ersten Förderphase
Das Projekt hat branchenspezifische Schlüsselproduktionsprozesse in allen energierelevanten Industriebranchen in Deutschland auf organisatorische Möglichkeiten zur Energieflexibilisierung untersucht. Das Ergebnis: fehlende finanzielle Anreize stellen das größte Hemmnis für die Energieflexibilisierung dar; Unternehmen mit besonders hohem Energieverbrauch haben ein größeres Wissen über Energieflexibilität; Strompreise spielen aktuell in der Produktionsplanung und -steuerung eine untergeordnete Rolle.
Anhand von industriellen Fallbeispielen konnte gezeigt werden, dass die technische Umsetzbarkeit der erarbeiteten Lösung an Einzelanlagen gut möglich ist. In einem Handlungsleitfaden, der als Webanwendung verfügbar ist, wurden die wesentlichen Erkenntnisse der ersten Förderphase gebündelt.
Mit einer Energiesynchronisationsplattform wurde ein durchgängiges Konzept für den sicheren, standardisierten und automatisierten Energieflexibilitätshandel von der Maschine bis zum Strommarkt entwickelt.
Die Flexibilitätspotenziale in wichtigen Schlüsselproduktionsprozessen und der Grundstoffindustrie wurden identifiziert und aggregiert. Im Rahmen der Energieflexiblen Modellregion Augsburg wurden die Potenziale, Hemmnisse, Auswirkungen und Chancen von energieflexiblen Fabriken ganzheitlich betrachtet. In Zusammenarbeit mit regionalen Industrieunternehmen wurden exemplarische Flexibilisierungsmaßnahmen der Graphitherstellung sowie der Papier- und Maschinenbaubranche identifiziert und modelliert.
Es wurden Handlungsempfehlungen mit Vorschlägen für regulatorischen Änderungen in der Energiepolitik erstellt und an politische Entscheider übergeben.
Veröffentlichungen
Wer sich intensiver mit den Ergebnissen dieses Forschungsprojekts befassen möchte, dem stehen zahlreiche Veröffentlichungen zur Verfügung – auf Deutsch. Davon unter anderem:
Übrigens war die Software AG mit Klotilda Muca und Jens Schimmelpfennig an der Erarbeitung der Richtlinie „Energieflexible Fabrik – Grundlagen“ beteiligt. Das Papier des Verein Deutscher Ingenieure (VDI) zur Identifikation von Energieflexibilisierungsmaßnahmen wird im Laufe des Jahres erscheinen. Es kann schon jetzt bestellt werden unter: https://www.vdi.de/richtlinien/details/vdi-5207-blatt-1-energieflexible-fabrik-grundlagen
Die Richtlinie wird aktuell erweitert. Das nächste Blatt „Energieflexible Fabrik – Identifikation und technische Bewertung“ beschreibt die Vorgehensweise zur Quantifizierung des Flexibilitätspotentials produzierender Unternehmen.
Der „Global Emissions Gap Report 2019“ des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) zeigt, dass die weltweite Emission von Treibhausgasen 2018 so hoch war wie nie zuvor und auf 55,3 Milliarden Tonnen gestiegen ist. Wir stehen in der Pflicht, etwas gegen den Klimawandel zu tun – gerade die Logistikbranche mit ihren riesigen Flotten. Für LKWs hat das Umweltbundesamt eine Treibhausgas-Emission von 103 g/tkm ermittelt. Zum Vergleich: Ein Güterzug emittiert 19 g/tkm. Es zählt also jede Tonne CO2, die ein LKW weniger ausstößt. Die Emissionen von Transportflotten drastisch zu reduzieren – an diesem Ziel arbeiten die strategischen Partner TRAILAR und Software AG.
Die Idee ist so einfach wie genial: Dünne Solarmatten auf LKW, Anhängern oder auf anderen Fahrzeugen erzeugen Strom, durch den Treibstoff und CO2 eingespart werden. Mit dieser Innovation ist die britische DHL-Tochter TRAILAR, die 2018 als Start-up ausgegründet wurde, bereits auf Erfolgskurs. In Großbritannien kommt das TRAILAR-System unter anderem bei Royal Mail zum Einsatz. Weitere Tests laufen in Südafrika, Thailand, Indien und in Deutschland, wo TRAILAR mit einer GmbH in Bonn ansässig ist. Erste Lösungen hat die selbständige Tochterfirma bereits an Dritte verkauft.
Ein entscheidender Schritt für diese Entwicklung fing im Frühjahr 2019 mit einem Test-Account für Cumulocity IoT an. Die Verantwortlichen von TRAILAR benötigten eine IoT-Plattfom, um Daten in Echtzeit auszuwerten und zu visualisieren. Die Testphase zeigte: Mit Cumulocity IoT, der Plattform der Software AG, lassen sich schnell Energiebilanzen für das Solarsystem erstellen. Sie liefert anhand übersichtlicher Datenauswertungen den Nachweis für den Mehrwert der TRAILAR-Lösung.
Wie das Solarsystem und Cumulocity IoT interagieren
Zunächst werden Solarmatten auf dem Dach eines Lkw-Aufbau, Sattelzuges, Kühlfahrzeuges oder Transporters montiert. Deren Solarzellen funktionieren sowohl mit direktem als auch mit indirektem Tageslicht und erzeugen mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent bis zu 1,5 Kilowatt Leistung. Der so erzeugte Strom fließt, gesteuert über den Smart Controller, in das Stromnetz des Fahrzeugs. Die Batterie nimmt die zusätzliche Kapazität auf, die sich zum Beispiel für Ladebordwand, Beleuchtung oder Kühlaggregate nutzen lässt. Das entlastet die Lichtmaschine und den Motor, wodurch der Spritverbrauch sinkt.
Die Daten über den verbrauchten Strom und die erzeugte Solarenergie werden im Smart Controller gespeichert, der sie an Cumulocity IoT sendet. Die Software berechnet und aggregiert Kennzahlen wie den eingesparten Kraftstoff und vermiedene CO2-Emissionen. Durch Apama, eine weitere Anwendung der Software AG, erfolgt die Auswertung in Echtzeit. Im nächsten Schritt visualisiert die IoT-Lösung die Kennzahlen anhand von vordefinierten Regeln und „Out of the box“-Dashboards. Auf die Weise quantifiziert Cumulocity IoT den Mehrwert des Solarsystems und macht ihn leicht greifbar.
Ausgezeichnete Lösung
So konnten TRAILAR und die Software AG die Vorhersagen validieren und stellten fest, dass ein LKW mit den Solarmatten etwa 2 Tonnen weniger CO2 im Jahr ausstößt – je nach Anwendungsfall und Nutzungsverhalten. Bezogen auf den Kraftstoffverbrauch bedeutet das: Ein 12-Tonnen-Lkw verbraucht bis zu fünf Prozent weniger Diesel. Zugleich verlängert sich die Reichweite des Lkw und seine Wartungskosten sinken, weil Lichtmaschine und Motor weniger leisten müssen. Insgesamt amortisiert sich die Lösung in 12 bis 18 Monaten. Das System lässt sich auch auf andere Nutzfahrzeuge wie Linienbusse, Abfahrtsammelfahrzeuge, Kleintransporter oder Kühlfahrzeuge übertragen.
Die Technologie kommt an, wie die positive Resonanz des Fachpublikums beim gemeinsamen Auftritt von Software AG und TRAILAR auf dem Logistik-Kongress des BVL 2019 gezeigt hat. Diverse Logistik- und Umweltvereinigungen haben TRAILAR bereits ausgezeichnet, so zum Beispiel der britische Handelsverbands Freight Transport Association (FTA) für das innovativste Produkt 2018.
Erfolg erweitern
TRAILAR schafft eine solide Basis für das Überwachen und Steuern des Stromverbrauchs von Nutzfahrzeugen. Das System lässt sich erweitern, um Logistikprozesse sicherer, schneller, effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Weitere Sensoren lassen sich mit dem System koppeln, um die Echtzeit-Analyse auszuweiten. Derzeit konzentrieren sich TRAILAR und die Software AG darauf, neue Daten- und Analysedienste zu entwickeln. Im Fokus stehen GPS-Datennutzung und Temperaturüberwachung von Kühlfahrzeugen. Logistikunternehmen können in Cumulocity IoT weitere IoT-Geräte über jede Cloud-Plattform einbinden und zahlreiche Anwendungen integrieren.
Erfahren Sie hier mehr über die Kooperation zwischen Software AG und TRAILAR oder besuchen Sie die TRAILAR Homepage für weitere Details zum Produkt.
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