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IPA-Studie Mit I4.0-Technologien die Ressourceneffizienz steigern

Redakteur: Jürgen Schreier

Wer meint, Industrie 4.0 und Ressourceneffizienz hätten nichts miteinander zu tun, der irrt. Vielmehr lassen sich Digitalisierungstechniken nutzen, um auch die Ressourcennutzung nachhaltig zu verbessern. Konkrete Beispiele und Vorgehensweisen schildert eine neue Studie des Fraunhofer IPA.

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Jede Druckluft-Leckage wird mit der App von Mader dokumentiert und ökologisch sowie ökonomisch bewertet.
Jede Druckluft-Leckage wird mit der App von Mader dokumentiert und ökologisch sowie ökonomisch bewertet.
(Bild: Mader)

Die Themen Industrie 4.0 und Ressourceneffizienz werden selten in Zusammenhang gebracht. Dabei lassen sich die Technologien der digitalen Transformation auch dafür einsetzen, die Ressourceneffizienz im Unternehmen zu steigern. Was in dieser Hinsicht alles möglich ist, beleuchtet de neue Studie "Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 – Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes", die das Fraunhofer IPA zusammen mit diversen Partnern im Auftrag des VDI Zentrums Ressourceneffizienz (VDI ZRE) durchgeführt hat. Die 270-seitige Ausarbeitung identifiziert Best-Practice-Beispiele und gibt konkrete Handlungsempfehlungen in Richtung, Industrie, Forschung und Politik.

Studie analysiert zehn Best-Practice-Unternehmen

Nach Einschätzung von IPS-Projektleiter Ivan Bogdanov werden Industrie-4.0-Technologien werden primär dafür eingesetzt, um wirtschaftliche Kennzahlen wie Kundenzufriedenheit, Prozessstabilität oder Produktivität zu verbessern. Die Ressourceneffizienz betrachten die Unternehmen entweder getrennt oder sie bleiben ganz außen vor.

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Die neue Studie möchte dieses Zusammenspiel beleuchten. Im Zentrum stehen die Fragen, welche Technologien KMU zur Steigerung der Ressourceneffizienz verwenden können und wie sich diese Themen gegenseitig beeinflussen. Der Fokus liegt auf dem verarbeitenden Gewerbe, insbesondere dem Maschinenbau, der Kunststoff- und Elektronikindustrie. "Hier werden einerseits viele Ressourcen verbraucht, andererseits sind die ausgewählten Branchen bei Industrie 4.0 besonders weit", erläutert Bogdanov.

Als Methode kombiniert das Konsortium einschlägige Literatur mit den Ergebnissen aus Fallbeispielen, einem Industrieworkshop und der Tagung "Ressourceneffizienz durch Digitalisierung". Nachdem die Grundlagen beider Konzepte dargestellt sind, stellt die Studie mit zehn Fallbeispielen aus der Industrie die Mehrwerte dieser Technologien dar. "Wir haben Fortgeschrittene, Experten und Vorreiter in Sachen Industrie 4.0 identifiziert, deren Maßnahmen analysiert und die Auswirkungen auf die Ressourceneffizienz herausgearbeitet", resümiert IPA-Forscher Bogdanov.

Intelligentes Druckluftmanagement - mehr Produktivität, weniger Verschwendung

Dabei war es den Wissenschaftlern wichtig, Best-Practices aus verschiedenen Digitalisierungsebenen vorzustellen. Zu den Beispielen gehört auch die Firma Mader, ein Hersteller von Druckluftsystemen, der seinen Kunden durch ein auf Echtzeitdaten basiertes intelligentes Druckluftmanagements einen transparenten Einblick in deren Druckluftanlagen ermöglicht. Genutzt wird dafür eine spezielle App. Mader steigert damit nicht nur die Produktivität, sondern auch die Ressourceneffizienz. "Wir stellten zum Beispiel fest, dass solche Informationen viele Verschwendungen zunächst einmal aufdecken und eine sehr gute Basis bilden, um die Ressourceneffizienz zu steigern", bestätigt Bogdanov. In einem anschließenden Workshop mit der Industrie und der Fachtagung wurden die Erkenntnisse weiter diskutiert und vertieft.

Eines der wichtigsten Studienergebnisse ist, dass Industrie-4.0-Technologien ein hohes Potenzial für die Steigerung der Ressourceneffizienz mit sich bringen, KMU dieses aber kaum nutzen - nicht zuletzt deshalb, weil Industrie 4.0 bei kleinen und mittlere Unternehmen aber noch nicht ausreichend verbreitet ist. "Viele Unternehmen verfügen nicht über die nötigen IT-Standards, haben ein Informationsdefizit oder keine Investitionssicherheit", weiß Bogdanov.

Auswertung von Verbrauchsdaten ist strategische Aufgabe

Als Handlungsempfehlung für die Politik schlägt der Leitfaden deshalb vor, die Voraussetzungen für den Einstieg in Industrie 4.0 zu schaffen, beispielsweise Breitbandausbau oder IT-Sicherheit. Außerdem sollten mehr Industrie-4.0-Beratungsangebote für KMU konzipiert werden, die von Anfang an das Thema Ressourceneffizienz berücksichtigen.

Als weiteres Ergebnis fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Unternehmen bislang kaum Daten über den Ressourcenverbrauch ihrer Industrie-4.0-Technologien erheben. "Da keine Informationen über die Aufwände vorliegen, lässt sich auch der Nutzen nicht bilanzieren", kritisiert IPA-Wissenschaftler Bogdanov. Eine Handlungsempfehlung für KMU lautet folglich, mit den neuen Technologien bestmögliche Transparenz über Ressourceneffizienz sicherzustellen.

"Die Erfassung und Auswertung von Daten zu betrieblichen Ressourcenverbräuchen sollen künftig als strategische Aufgabe im Fokus der Unternehmen stehen", meint Bogdanov. Dazu gehöre, nicht nur die Aufwände aller Produktionsgüter zu messen, sondern auch der Technologien, die diese Daten generieren.

Mit smarter Sensorik zu geringerem Rohstoffeinsatz

Die größten Chancen von Industrie 4.0 für die Ressourceneffizienz liegen zunächst einmal in der intelligenten Datenerfassung und -verknüpfung. Durch den Einsatz von smarter Sensorik und intelligenten Steuerungskonzepten zur unmittelbaren Überwachung der Rohstoffqualität, des Energieverbrauchs oder der Materialqualität und -menge ergeben sich somit prinzipielle Vorteile bezüglich einer möglichen Steigerung der Ressourceneffizienz.

Die Technologien der digitalen Transformation lassen sich auch dazu einsetzen, die Materialeffizienz zu steigern und Überproduktion zu verringern. So begünstigt beispielsweise der 3D-Druck solche Materialeinsparungen begünstigen. Insgesamt hängen die Ressourceneffizienzpotenziale immer von der jeweiligen Digitalisierungsebene des Unternehmens ab. "Digitalisierung muss immer aus dem eigenen Bedarf heraus kommen. Es bringt nichts, blind in Digitalisierungsmaßnahmen zu investieren, ohne die Effekte auf die Ressourcen kalkuliert zu haben", warnt Bogdanov. Dementsprechend sollte ein Unternehmen erst den passenden Digitalisierungsgrad realisieren und anschließend prüfen, an welchen Stellen sich damit die Ressourceneffizienz steigern lässt.

Die Studie umfasst 270 Seiten und kann kostenlos auf der Website des VDI ZRE heruntergeladen werden.

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