Green Manufacturing

Nachhaltig digitalisieren

Motiviert von der Aussicht auf Effizienz im Produktionsprozess und damit verbundenen Kosten- sowie Wettbewerbsvorteilen, setzen immer mehr Unternehmen auf Technologien wie etwa Sensorik oder künstliche Intelligenz. Und oft fällt das Schlagwort ’Green Manufacturing’. Dabei schauen viele nur auf den unmittelbaren ökologischen und ökonomischen Nutzen. Was oft fehlt, ist die Berechnung der Gesamtbilanz dieser Digitalisierungsmaßnahmen und der Weitblick in Sachen Nachhaltigkeit.

Oft zielen Digitalisierungs-Projekte in Industrieunternehmen auf Quick-Wins ab: Ergebnisse müssen schnell eintreten und Kostenreduktionen direkt in den Büchern ersichtlich werden. Nur so ließen sich nach weitverbreiteter Meinung Investitionen in digitale Lösungen rechtfertigen. Doch ist dieser Ansatz tatsächlich langfristig effektiv und auch nachhaltig? Es geht nicht nur darum, Produktionsprozesse effizienter zu machen, sondern Nachhaltigkeit von Anfang an mitzudenken und dies in einem ganzheitlichen Ansatz von Green Manufacturing münden zu lassen.

Was ist Green Manufacturing?

Als Green Manufacturing bezeichnet man die umweltfreundliche und ressourcenschonende Gestaltung von Produktionsprozessen, beispielsweise im Hinblick auf Energieverbrauch oder Schadstoff-Emission, und der Produkte selbst, etwa bezogen auf verwendeten Materialien. Entscheidend ist, dass alle Produktionsprozesse überprüft werden, um eine Beeinträchtigung, Ausbeutung oder Schädigung von Mensch und Umwelt zu vermeiden. Dabei spielt es nicht nur eine Rolle, welche Outputs – zum Beispiel Schmutzwasser, Abfall oder Treibhausgase – ein Unternehmen produziert, sondern auch woher der Input stammt.

Die fünf Prinzipien von Green Manufacturing

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1. Ganzheitliche Betrachtung des Produktionssystems
2. Prüfung von Prozessen bis ins kleinste Detail (vertikal) und von Anfang bis Ende (horizontal)
3. Verringerung schädlicher In- und Outputs im Produktionssystem (z. B. Carbon Footprint)
4. Reduktion des Ressourcenverbrauchs bzw. positive Ressourcen-Bilanz
5. Berücksichtigung von Langzeiteffekten

Insbesondere smarte Technologien können im Rahmen einer modernen IT-Infrastruktur den Ansatz des Green Manufacturing unterstützen, indem sie einerseits dabei helfen, den Produktionsprozess transparent zu machen sowie Potenzial für die Reduktion schädlicher In- und Outputs oder des Ressourcenverbrauchs zu identifizieren. Andererseits gestatten es digitale Lösungen und Systeme, den Prozess selbst – etwa durch softwaregestützte Automatisierung oder unter Einsatz künstlicher Intelligenz – zu optimieren, den Ressourcenverbrauch zu minimieren und schadstofflastige Teilprozesse obsolet zu machen. Bei aller grün-motivierten Modernisierung und Digitalisierung gilt es aber ebenso, den Energieverbrauch von digitalen Lösungen, den ökologischer Fußabdruck entlang der gesamten Wertschöpfungskette und langfristige Effekte für Mensch und Umwelt zu bedenken.

Hürden und Vorteile abwägen

Dass Green Manufacturing aber nicht nur Kosten einspart, sondern auch initial Kosten verursacht, liegt auf der Hand. Dabei sind Technologien wie etwa Sensoren zu berücksichtigen, aber auch andere IT-Systeme und Software-Lösungen, die dabei helfen Transparenz zu schaffen und Prozesse zu optimieren. Je nach Branche und Art der Fertigung reichen diese von Materialbeschaffung über ERP-Systeme bis hin zu Maschinensteuerung. Hier wird Nachhaltigkeit in zahlreichen Software-Bestandteilen eine zunehmend wichtigere Rolle spielen. Derzeit sind Aspekte wie steigende Energiepreise, CO2-Steuer und steigende Rohstoffpreise noch in kaum einer Software verankert und die IT-Fachkräfte oder Programmierer, die es für deren Weiterentwicklung braucht, sind oft nicht vorhanden. Hinzu kommen Kosten, die durch Veränderungen in der Supply Chain entstehen, etwa für die Verwendung aufbereiteter Rohstoffe oder deren Einkauf bei ausschließlich nachhaltigen Zulieferern. Es gilt, diese Hürden gegen die Vorteile abzuwägen.

Im Zusammenhang mit Green Manufacturing stehen Kosten stets im Verhältnis zu einem langfristig geringerem Ressourcenverbrauch, nachhaltigen Prozessen sowie zukunftsfähigen Produkten und Lösungen. Dafür braucht es jedoch Geduld, um die Digitalisierung zu etablieren und nicht durch Schnellschüsse sowie spätere Kurskorrekturen unnötige Investitionen zu tätigen. Außerdem ermöglichen digitalisierte Prozesse eine kürzere Time-to-Market bei gleichzeitiger Ressourcenschonung, was die Kosten weiter senkt. Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind zudem zunehmend auch ein Image-Thema für die Arbeitgebermarke. Dies gilt insbesondere für Branchen, die von hoher Fluktuation oder Fachkräftemangel betroffen sind. Aber auch in umkämpften Marktsegmenten und im Wettbewerbsumfeld kann Nachhaltigkeit bzw. Green Manufacturing einen Unterschied machen zwischen Abschluss und verpasster Verkaufschance. Denn Kunden und Lieferanten, die sich selbst nachhaltiger aufstellen wollen, legen meist auch Wert auf Geschäftspartner, die das gleiche Ziel verfolgen.

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Ein Blick in die Praxis

Der Weitblick in Sachen Nachhaltigkeit erfordert zwar initial Investitionen, mindert aber die Kosten, die bei einem späteren Kurswechsel oder etwaigen Anpassungen auftreten können. Als Beispiel soll eine industrielle Zerspanungsanlage dienen, die ein Maschinenbauer bei seinen Kunden aufstellt und wartet. Die Anlage entwickelt und produziert der Hersteller nach den aktuellen Bedürfnissen der Kunden, doch wie verhält es sich mit mit zukünftigen Anforderungen, insbesondere in Bezug auf Nachhaltigkeit? Hier können Sensoren in den Maschinen relevante Produktionsdaten erfassen, etwa den Materialverbrauch, die Ausschussmenge, die Abnutzungserscheinungen der Zerspanungsmesser sowie Wartungs- und Stillstandzeiten. Vibrationssensorik im Spannfutter misst beispielsweise die Schwingungen direkt am Werkzeug. Eine dafür entwickelte Hardware aus Sensorik, Micro-Controller, Batterie und kabellosem Übertragungssystem (Bluetooth) erfasst die Daten und übermittelt sie an einen Industrie-PC, der diese verarbeitet. Durch statistische Verfahren und neuronale Netze können verschiedene Ableitungen aus den Vibrationsdaten gemacht werden. So lässt sich beispielsweise ein Rattern des Spanwerkzeugs, das zu unschönen Oberflächen im Zerspanungsprozess führt, schnell identifizieren. Kombiniert mit Steuerungsdaten (etwa Vorschub, Drehzahl und Geometrie) gestatten diese Daten es dem Produktionsunternehmen bereits, den Zerspan-Vorgang zu optimieren, und helfen dem Hersteller darüber hinaus dabei, die Anlagen weiterzuentwickeln – sofern die Daten übermittelt werden. In der Folge lassen sich mit der entsprechenden Technologie und digitalen Prozessen zum Beispiel die Lebensdauer der Bauteile verlängern, der Produktionsausschuss reduzieren, der Energieverbrauch deutlich senken und die Maschinen in Richtung Green Manufacturing weiterentwickeln. Ein Nachrüsten solcher Sensoren (sowie die Implementierung der nötigen Übermittlungs- und Analyse-Software) ist zwar ebenso möglich, erfordert aber Kosten und Zeit, die die Kunden (sprich Produktionsbetriebe) womöglich nicht aufwenden wollen oder können. Beginnt der Anlagenbauer jedoch frühzeitig, die Anlagen dieser Baureihe mit Sensoren auszustatten und deren Mehrwert gegenüber den Kunden schon im Vertriebsgespräch zu verdeutlichen, kann er wie auch die Zerspanungsunternehmen selbst von Kosteneinsparungen profitieren.

Weg vom Prototyping

Beginnen Unternehmen damit, Produktionsprozesse vor dem Hintergrund des Green Manufacturing zu überprüfen und neu zu definieren, offenbaren sich zumeist neue Anforderungen – etwa an die Technologie, oder an neue Geschäftsmodelle. Bei Green Manufacturing geht es zudem darum, weg vom Prototyping hin zu virtueller Simulation zu gelangen. Diese neuen Anforderungen klar zu definieren und sie umzusetzen, ist keine Aufgabe, die sich von einer Stelle im Unternehmen aus bewältigen lässt. Bei der Umsetzung von Green Manufacturing können externe Partner helfen, die sowohl IT-Knowhow mitbringen, als auch Erfahrung im Bereich Nachhaltigkeit in der Produktion.

Ob es nun darum geht, mittels Sensortechnik Daten im Produktionsprozess zu sammeln, oder darum, IT-Komponenten und Software-Lösungen für die Analyse zu entwickeln – Technologien sind ein Grundpfeiler für nachhaltige und nachhaltig digitale Prozesse. Das Konzept des Green Manufacturing gestattet allerdings keine Insellösungen oder Schnellschüsse. Vielmehr geht es darum, die Produktionsprozesse komplett zu durchdenken und Nachhaltigkeit ganzheitlich sowie mit Weitblick anzugehen. Quick-Wins werden so möglicherweise etwas kleiner ausfallen, dafür sind die langfristigen Erfolge umso größer.