Viessmann, specialist în soluții de încălzire și aer condiționat, folosește planificarea digitală a fabricii pentru a stimula producția în noua sa fabrică inteligentă de pompe de căldură.
Pompele de căldură utilizează aerul, căldura geotermală sau apele subterane ca surse de căldură și le transformă în energie termică cu ajutorul unui agent frigorific și al electricității. Prin amabilitatea Viessmann.
- Piața pompelor de căldură este în plină expansiune, iar producătorii de pompe de căldură din întreaga lume investesc în unități de producție automatizate.
- Viessmann utilizează tehnologii digitale pentru a optimiza procesele de fabricație în noua sa fabrică inteligentă din Polonia, care va începe producția de pompe de căldură în toamna anului 2023.
- Planificarea digitală pentru proiectul fabricii inteligente Viessmann va oferi modelul pentru construcția viitoarelor unități de producție.
Vânzările de pompe de căldură au crescut spectaculos în ultimii ani. Cotidianul economic german Handelsblatt merge până la a numi acest deceniu „deceniul pompei de căldură” și consideră producătorii de pompe de căldură drept campioni ai tranziției către energiile regenerabile.
Avântul acestei tehnologii se întrevedea de mult timp la orizont. În 2021, în Germania au fost instalate 154.000 de pompe de căldură; doar un an mai târziu, acest număr a crescut la 236.000. Deși rata de creștere în Statele Unite rămâne în urma Germaniei, vânzările au depășit pentru prima dată 4 milioane de unități în 2022, depășind centralele pe gaz. Regatul Unit are și mai mult de recuperat pentru a atinge obiectivul guvernamental de 600.000 de instalații de pompe de căldură pe an până în 2028.
Unitățile de producție de la sediul central al Viessmann din Allendorf, în centrul Germaniei. Viessman dorește să înceapă producția de pompe de căldură la sediul său din Polonia în toamna anului 2023. Prin amabilitatea Viessmann.
Asociația germană pentru pompe de căldură, Bundesverband Wärmepumpe e.V., preconizează că în Germania vor fi instalate 500.000 de pompe de căldură în fiecare an începând cu 2024 și că numărul total de pompe de căldură utilizate va crește de la 1,4 milioane de unități la 6 milioane de unități până în 2030.
Specialistul internațional în încălzire și aer condiționat, cu capital SUA, Viessmann, cu sediul în orașul Allendorf din centrul Germaniei, investește 1 miliard de euro (1,08 miliarde de dolari) în tehnologia de încălzire ecologică în următorii trei ani. O cincime din această sumă, adică 200 de milioane de euro, va fi alocată pentru construirea unei noi unități de producție de 50.000 de metri pătrați în Legnica, Polonia, oraș aflat la puțin peste 80 de km peste graniță. Viessmann intenționează să sprijine independența geopolitică a Europei și să joace un rol-cheie în lupta împotriva schimbărilor climatice și a dependenței de combustibilii fosili. În mai 2022, înainte de începerea războiului din Ucraina, compania a raportat că cererea de pompe de căldură a crescut cu 41%, ceea ce a dus la vânzări record în 2021.
Situația politică actuală și eforturile guvernului german de a deveni independent de aprovizionarea cu gaze rusești vor stimula și mai mult vânzările. Viessmann se pregătește pentru creșterea cererii prin extinderea masivă a capacității sale de producție a pompelor de căldură. Anul trecut, și-a dublat numărul de angajați în această unitate de activitate.
Producția de la Legnica va începe la mai puțin de doi ani de la elaborarea planurilor inițiale și la puțin peste un an după începerea activității, în vara anului 2022. „Nu s-ar fi putut întâmpla fără o planificare digitală”, spune Norbert Schmidt, fost expert în fabrici digitale la Viessmann. Deși s-a pensionat în 2021, Schmidt continuă să consilieze compania în domeniul ingineriei industriale, împărtășind numeroșii săi ani de experiență.
Planificarea digitală a fabricii accelerează producția
Proiectarea conceptului pentru fabrica din Polonia a început în septembrie 2021, iar faza de proiectare detaliată a început un an mai târziu. „Am detaliat apoi sarcinile specifice care trebuie îndeplinite în diferitele secțiuni ale clădirii”, spune Schmidt.
Toate sarcinile pentru diversele activități de construcții sunt îmbinate într-un model de planificare 3D complex, folosind Autodesk BIM 360 în cloud. Existența unei singure surse de adevăr îmbunătățește coordonarea și asigură accesul tuturor celor implicați la planuri actualizate. Viessmann este comanditarul principal al fabricii, iar filiala poloneză Bilfinger Tebodineste proiectantul general. Coordonarea și gestionarea modelării informațiilor despre clădiri (BIM) au fost încredințate E3D-Ingenieure, un birou de inginerie cu sediul în Aachen, oraș din vestul extrem al Germaniei. Schmidt spune că responsabilitățile sunt împărțite astfel încât sarcinile BIM „să poată fi realizate separat de cele care sunt responsabilitatea diferitelor activități de construcții”.
Autodesk Navisworks este utilizat pentru a verifica modelul și pentru a rula instrumentul critic de detectare a conflictelor, pentru a se asigura că lucrările pe șantier se desfășoară fără probleme. „Proiectele de construcții convenționale necesitau multe discuții înainte de a afla ce nu este în regulă și cum se poate remedia”, spune Schmidt. „Noi am reușit să reducem – și uneori chiar să evităm – acest lucru înainte ca lucrările pe șantier să înceapă.”
Emisiile relative de dioxid de carbon generate de funcționarea pompelor de căldură cu aer în comparație cu cele mai eficiente centrale cu gaz, cu condensare, pe regiuni, în scenariul Net Zero, 2010-2030. Prin amabilitatea IEA 2023, prin intermediul licenței CC BY 4.0.
Unele dintre utilaje și echipamente sunt instalate în timpul fazei finale de construcție, ceea ce va permite fabricii să înceapă să producă pompe de căldură imediat ce construcția este finalizată. Întrucât toate companiile implicate au acces în orice moment la planuri actualizate, partenerii de proiect, cum ar fi Schnepf Planungsgruppe Energietechnik (care furnizează servicii de construcții MEP) și Jungheinrich (care furnizează echipamente de rafturi de mare capacitate și tehnologie de transport), pot planifica din timp și pot începe să prefabrice componente și echipamente de producție.
Un proiect pentru fabricile viitorului
Schmidt spune că planificarea digitală a fabricii Viessmann pentru fabrica din Legnica – prima dată când a fost utilizată atât de amplu – ar putea servi drept model pentru construcția viitoarelor fabrici, un proiect emblematic pentru aplicarea de către Viessmann a multiplelor tehnologii digitale. Iar utilizarea tehnologiei de către Viessmann nu se limitează la BIM: a folosit atât Autodesk Revit, cât și AutoCAD pentru planificarea arhitecturală, precum și alte tehnologii pentru a automatiza și îmbunătăți procesele de producție, asamblare și logistică în timpul punerii în funcțiune.
Producția modulară oferă flexibilitate, iar gradul ridicat de automatizare face posibilă creșterea producției. Unity AG, cu sediul în orașul Hamburg din nordul Germaniei, utilizează Autodesk Inventor pentru a planifica toate procesele din fabrică care vor funcționa odată ce aceasta va fi construită.
De asemenea, un geamăn digital joacă un rol esențial în îndeplinirea obiectivelor de sustenabilitate și în transformarea fabricii în una neutră din punct de vedere al emisiilor de dioxid de carbon. Acest model digital complex utilizează proprietățile clădirii pentru a calcula în avans consumul total și emisiile fabricii. „Legislația poloneză stipulează că aceste valori trebuie stabilite înainte de finalizarea construcției”, spune Schmidt.
Noua fabrică Viessmann din Polonia utilizează instrumente vizionare, cum ar fi realitatea augmentată, mixtă și virtuală, precum și vizualizarea 3D și scanarea cu laser.
Transferul intern de cunoștințe digitale
Schmidt spune despre construcție că aceasta joacă un rol important în răspândirea și acceptarea instrumentelor digitale. Având o experiență vastă privind posibilitățile oferite de instrumentele digitale, acesta este încântat de faptul că, în sfârșit, construcția de fabrici a început să devină digitală.
„Realitatea augmentată, mixtă și virtuală sunt instrumente vizionare”, spune Schmidt. „La fel și vizualizarea 3D și scanarea cu laser.” El adaugă că succesul proiectului se datorează, în parte, „angajamentului și entuziasmului” adus de personalul Viessmann în fața acestor oportunități. Folosirea modelării digitale pentru construirea facilităților de producție și a planificării digitale a fabricii pentru nevoile sale de producție asigură o coordonare perfectă. Schmidt spune că noua fabrică din Legnica este un proiect exemplar în ceea ce privește planificarea integrată a fabricii și o dovadă că această convergență între arhitectură și producție se întâmplă cu adevărat.
Menținerea în viață a geamănului digital
Planificarea digitală nu se va opri odată ce fabrica începe producția. Viessmann intenționează să convertească modelul fabricii într-un geamăn digital care va fi utilizat pentru gestionarea facilităților asistată de calculator, ceea ce va permite efectuarea eficientă a reparațiilor. Astfel de date pot oferi chiar și un indiciu timpuriu că un utilaj s-ar putea defecta și fac posibilă luarea de măsuri preventive. „Vom continua să alimentăm geamănul digital și să îl menținem în viață, astfel încât să putem beneficia în continuare de avantaje cât timp fabrica este în funcțiune”, spune Schmidt.