Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Nachhaltige Produktion

Stellschrauben für einen kleineren Fußabdruck

Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Wirtschaft kommt der Produktion eine Schlüsselrolle zu. Intelligente digitale Technologien helfen, Nachhaltigkeit fest im Produktionssystem zu verankern.


Das verarbeitende Gewerbe ist einer der größte Einzelverursacher von klimaschädlichen Emissionen. Der Grund dafür sind die großen Mengen Strom, Gas, Öl oder Wasserdampf, die für die Produktion von Stahl, Zement, Kunststoffen, Autos, Smartphones oder Möbeln benötigt werden. Insgesamt wird der Emissionsanteil des verarbeitenden Gewerbes auf 15Mrd.t CO2 geschätzt, was etwa 30 Prozent der weltweiten Emissionen von 50Mrd.t entspricht. Die globalen Emissionen aus der Produktion sind um 50 Prozent höher als beispielsweise der Fußabdruck Chinas. Entgegen der landläufigen Meinung gehen die Emissionen im verarbeitenden Gewerbe nicht zurück, sondern sind seit 1990 aufgrund des Anstiegs der Nachfrage stärker gestiegen als in anderen Sektoren. Neben dem Ausstoß von CO2 fallen in der Produktion zudem große Mengen an Abfall, Schmutzwasser und Giftstoffen an. Die Produktion ist damit eine der wichtigsten Stellschrauben für die Senkung von Emissionen und des Gesamtverbrauchs natürlicher Ressourcen.

Die Umsetzungslücke

Technologie- und Prozessverbesserungen können einen Beitrag leisten, aber es sind weitere Anstrengungen zur Minimierung des Ressourcenverbrauchs in den drei Bereichen Energie, Wasserverbrauch und Entsorgung/Verbrennung von Abfällen erforderlich. Die Herausforderung dabei: Viele Unternehmen haben zwar eine Nachhaltigkeitsstrategie und einen Fahrplan, doch der Fußabdruck ihrer Betriebe bezüglich Energie, Wasser, Abfall und Emissionen ist für die Entscheidungsträger noch nicht klar ersichtlich. Produktionsteams haben oft Schwierigkeiten die Auswirkungen des Tagesgeschäfts auf die Nachhaltigkeit zu ermitteln und entsprechend zu steuern.

Abb.1: Drei Schlüsselfaktoren sind entscheidende Voraussetzungen für den Nachhaltigkeitswandel in der Produktion. (Bild: Camelot Management Consultants AG)

Abb.1: Drei Schlüsselfaktoren sind entscheidende Voraussetzungen für den Nachhaltigkeitswandel in der Produktion. (Bild: Camelot Management Consultants AG)

Die drei Grundprinzipien nachhaltiger Produktion

Wie können Produktionsbetriebe den Wandel dennoch erfolgreich meistern? Die Camelot Consulting Group hat im Rahmen von unterschiedlichen Projekten in der verarbeitenden Industrie drei Schlüsselfaktoren identifiziert, die für Nachhaltigkeitsinitiativen entscheidend sein können (Abb. 1).

1. Daten nutzbar machen

Zunächst geht es darum, Daten nutzbar zu machen. Das bedeutet zum einen, die Daten auf Anlagenebene mit Sensoren zu erfassen. Diese werden dann den Aktivitäten entlang des Prozesses zugeordnet, um so Ressourcenverbrauch und Emissionen eines konkreten Produkts zu ermitteln. Darüber hinaus ermöglichen es Data-Streaming-Technologien die Daten zu sammeln, umzuwandeln und zu analysieren. So stehen sie für die Entscheidungsfindung direkt in der Produktionshalle zur Verfügung.

2. Entscheidungen unterstützen

Zweitens müssen Unternehmen ihren Schwerpunkt von Nachhaltigkeitsberichten auf die Unterstützung der Entscheidungsfindung verlegen. Künstliche Intelligenz kann hilfreich sein, um die Datenströme in aussagekräftige Informationsquellen umzuwandeln. Entscheidungsträger erhalten so Warnungen, Ursachenanalysen und Handlungsempfehlungen. Ein Beispiel ist die Meldung von Energiespitzen oder die Erfassung von Hauptursachen beim Energieverbrauch, was Input für Problemlösungsdialoge auf der Ebene der Produktionslinie sein kann.

3. Nachhaltigkeit im Produktionssystem einbetten

Drittens gilt es, den Nachhaltigkeitsaspekt in das Produktionssystem einzubetten. Wird Ressourcenverbrauch standardmäßig in Arbeitsabläufen, bei der Schichtübergabe, in Leistungsbeurteilungen sowie in Problemlösungs- und Managementgesprächen betrachtet oder bewertet, ergeben sich Veränderungen in die gewünschte Richtung.

KI-gestütztes System bringt nachhaltige Produktion

Bei der Umsetzung einer nachhaltigen Produktion sollten in einem ersten Schritt Zähler installiert und den Produktionsanlagen zugeordnet werden, z.B. Schrankenzähler zwischen Produktionseinheiten oder -bereichen und an Anlagen. Die Datenströme aus der Zählerhierarchie können dann durch KI-basierte Systeme in lesbare Daten umgewandelt und Prozessen und Produkten zugeordnet werden.

Die Daten und Erkenntnisse werden an bestimmte Dashboards in der Produktionshalle weitergeleitet und können Bedienern, Schichtleitern und Technikern zur Optimierung der Produktionsprozesse genutzt werden. Dadurch lässt sich etwa der Verbrauch von Erdgas oder Wasser minimieren. Erkenntnisse über Spitzen oder Abweichungen werden in Problemlösungsdialogen genutzt, um die Nachhaltigkeitsleistung kontinuierlich zu verbessern.

Der Aufbau der Zähler in einer Hierarchie ermöglicht es, dieselben Daten auf höheren Ebenen zu aggregieren, etwa um den Energieverbrauch pro Produktionseinheit für alle Betriebe zu ermitteln, die eine bestimmte Produktpalette im Netzwerk herstellen. Auf der Grundlage dieser Informationen können die zuständigen Teams für Betriebsstrategie, operative Exzellenz und Nachhaltigkeit die Nachhaltigkeitsleistung kontinuierlich verfolgen, Best Practices im Netzwerk identifizieren und den Wandel zur Klimaneutralität auf der Grundlage von Daten und KI-gestützten Entscheidungen beschleunigen.

Mit der wachsenden Menge an Nachhaltigkeitsdaten auf Werks-, Produktionsbereichs-, Ausrüstungs- und Produktebene lassen sich KI-Dienste immer besser als Entscheidungsgrundlage für die Verbesserung von Produktionsplanung, Standardarbeit und Routinen nutzen. Entscheidungen zur Optimierung der Nachhaltigkeitsleistung können jetzt sogar auf Produktebene getroffen werden (z. B. die Stilllegung einer bestimmten Produktlinie wegen ihres übermäßig großen Fußabdrucks) statt nur auf Werksebene (z. B. hoher Energieverbrauch in einem Werk, aber Unklarheit über Verbesserungsoptionen aufgrund der breiten Produktpalette).

ANZEIGE

Die Architektur

Um die Produktion nachhaltiger zu gestalten, bedarf es auch technologischer Voraussetzungen zu schaffen. Die Architektur ist dabei vierschichtig: beginnend mit einer Schicht zur Datenerfassung (Data Capturing), in der sich verschiedene Datenquellen und Protokolle kombinieren lassen. Dazu gehören etwa Maschinen- und Anlagendaten, zusätzliche Zähler und Sensoren für Temperatur, Durchfluss, Optik und ähnliche Daten. Über der Schicht für Data Capturing folgt eine Schicht für Datenabruf- und -umwandlung (Data Pull und Transformation), die Daten für verschiedene Analyseanwendungen in Echtzeit umwandelt und bereitstellt. Diese fließen schließlich in die Schicht zur Datenintegration (Data Integration) ein, die eine Datenbank und ein System für maschinelles Lernen umfasst und lesbare Daten für Dashboards für Analysen bereitstellt. Eine Verbindung zu einem ERP-System ist nicht nur für die Datenumwandlung wichtig, etwa bei der Bereitstellung von Stücklisten oder Produktionsplänen (um den Energieverbrauch den Produkten zuordnen zu können), sondern auch für die Datenausgabe, etwa um Nachhaltigkeitsinformationen in ERP-Berichte und Planungstabellen aufzunehmen.

Abb. 2: Die optimale Lösung für eine nachhaltige Produktion baut auf einer systemunabhängigen Architektur und generischen Schnittstellen auf. Echtzeitleistung wird durch eine zentrale Datenbank ermöglicht. (Bild: Camelot Management Consultants AG)

Abb. 2: Die optimale Lösung für eine nachhaltige Produktion baut auf einer systemunabhängigen Architektur und generischen Schnittstellen auf. Echtzeitleistung wird durch eine zentrale Datenbank ermöglicht. (Bild: Camelot Management Consultants AG)

Wichtig für die Implementierung ist, sich zunächst ein ganzheitliches Bild über den Produktionsprozess zu verschaffen, um die größten Nachhaltigkeits-Stellgrößen und Anforderungen zu erkennen. Dazu empfiehlt es sich, Workshops mit Linienmitarbeitenden, Produktdesignern, IT-Fachleuten und Experten für Produktions-Exzellenz zu organisieren. Das hat den Vorteil, dass das Team sich nicht in technischen Details verliert und den Wertbeitrag zur Nachhaltigkeitsleistung von Produkten und Herstellung verwässert.

Sind Ausgangssituation und Zielsetzung geklärt, kann oft ein erster Prototyp, etwa die Verbindung einer Produktionslinie mit dem nachhaltigen Produktionssystem, innerhalb von zwei bis drei Wochen erstellt werden. Darauf aufbauend lässt sich das System in einem ersten Pilotwerk installieren. In einer weiteren Phase erfolgt dann der internationale Rollout.

 


Das könnte Sie auch interessieren:

Mit Dimitrios Koutrouvis hat Lütze Transportation ab Oktober einen neuen Geschäftsführer. Er tritt die Nachfolge von André Kengerter an.‣ weiterlesen

Der Bitkom schätzt die Schäden durch Cyberangriffe auf jährlich 220Mrd.€. Unternehmen sind also gefragt, sich bestmöglich gegen solche Vorfälle zu schützen. Wie? Darüber können sich Interessierte vom 25. bis zum 27. Oktober auf der Security-Messe It-sa informieren.‣ weiterlesen

Low Code-Entwicklungsplattformen helfen Unternehmen, ihre IT an stetig wechselnde Strukturen und Prozesse anzupassen. Es gilt: Wo programmiert wird, kann meist Low Code-Technologie eingesetzt werden – erst recht im IIoT-Projekt.‣ weiterlesen

Planung und Überwachung sind entscheidende Faktoren für die Effzienz einer Produktion. Die Basis dafür bilden Daten. Daher setzt die Firma GGK in ihrer Fertigung auf die IIoT-Plattform Toii. Mit ihr erfasst der Hersteller von Kabelmanagement-Systemen alle relevanten Daten, um die Transparenz zu verbessern und etwa Störungen schneller zu beseitigen.‣ weiterlesen

Korrekte Stammdaten sind beim Wechsel auf SAP S/4Hana enorm wichtig. Drei Tools für das Product Structure Management helfen, die Engineering-Stückliste mit der Manufacturing-Stückliste automatisiert abzugleichen.‣ weiterlesen

Eine industrielle IoT-Plattform unterstützt dabei, auf digitaler Basis Transparenz zu erzielen, Prozesse zu optimieren und Fehler zu vermeiden. Dafür werden Menschen, Produktions-IT-Systeme und Maschinen miteinander verknüpft. Doch wie funktioniert das?‣ weiterlesen

Mit einem Plus von 0,7 Prozent im Vergleich zum Juni liegt der Auftragsbestand im verarbeitenden Gewerbe im Juli auf einem neuen Höchstwert. Die Reichweite der Aufträge bleibt unverändert bei 8 Monaten.‣ weiterlesen

Digitalisierung und Klimaschutz lassen den Bedarf an Beschäftigten in Ingenieur- und Informatikerberufen steigen. Der neue VDI-/IW-Ingenieurmonitor zeigt weiter eine angespannte Lage – doch es gibt auch positive Trends.‣ weiterlesen

Die Pandemie hat dazu geführt, dass mehr Menschen von zu Hause aus gearbeitet haben. Und viele der Beschäftigten wollen diese Möglichkeit auch weiterhin nutzen, wie eine Ifo-Studie zeigt.‣ weiterlesen

Unternehmen wollen und müssen etwas zum Klimaschutz beitragen, im eigenen Unternehmen oder mit innovativen Produkten oder Dienstleistungen. Beides kann erhebliche Investitionen erfordern - die sich durch zahlreiche Förderprogramme abfedern lassen. Energieberater Jörg Lieske vom BFE Institut für Energie und Umwelt hat sich auf diese Fördermittel spezialisiert und nennt die wichtigsten.‣ weiterlesen