Kreislaufwirtschaft Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung

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Eine Expertise des Forschungsbeirats Industrie 4.0 zeigt, dass digitale Technologien großes Potenzial für die Kreislaufwirtschaft bieten, in der Praxis jedoch noch unzureichend genutzt werden. Hemmnisse bestehen vor allem bei Daten, Regulierung und Ressourcen.

In der neuen Expertise „Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung“ des Forschungsbeirats Industrie 4.0 zeigt das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt, wie digitale Technologien Unternehmen bei der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft unterstützen können. 

Die Expertise untersucht den aktuellen Einsatz von Industrie-4.0-Technologien, deren Mehrwert für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse sowie bestehende Hemmnisse und Handlungsbedarfe. Digitale Technologien gelten dabei als wichtiger Enabler, da sie die Erfassung, Auswertung und den Austausch von Daten entlang des gesamten Produktlebenszyklus ermöglichen.

Herausforderungen bei der Umsetzung zirkulärer Wertschöpfung

Angesichts knapper Ressourcen und steigender Nachhaltigkeitsanforderungen stehen Unternehmen vor der Herausforderung, ihre bislang überwiegend linearen Wertschöpfungsprozesse schrittweise in zirkuläre Systeme zu überführen. Bislang fehlen jedoch belastbare Erkenntnisse darüber, wie Industrie-4.0-Technologien in der Praxis eingesetzt werden und welchen Beitrag sie tatsächlich leisten.

„Zirkuläre Wertschöpfung ist für mich der Nordstern“, sagt Gisela Lanza. Sie ist Mitglied im Forschungsbeirat Industrie 4.0 und am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie am wbk Institut für Produktionstechnik tätig. „Wir erreichen ihn erst, wenn unser dominantes Wirtschaftsmuster wirklich zirkulär ist und nicht nur in der Nische funktioniert wie heute.“

Digitale Transparenz als Schlüssel

Grundsätzlich zeigt die Analyse, dass Großunternehmen Industrie-4.0-Technologien deutlich häufiger einsetzen als kleine und mittelständische Unternehmen. Am weitesten verbreitet sind Traceability-Technologien sowie Sensorik in Maschinen und Produkten. Als besonders wertvoll bewerten die Unternehmen Anwendungen in der Produktionssteuerung, Qualitätsprüfung und Produktnutzung. Zustands- und Nutzungsdaten können helfen, zurückgeführte Produkte schneller zu analysieren und aufzubereiten.

Zunehmend an Bedeutung gewinnen Anwendungen mit Künstlicher Intelligenz. Die Verwaltungsschale spielt bislang hingegen eine untergeordnete Rolle. Gleichzeitig wird Remanufacturing nur selten datenbasiert unterstützt, obwohl hier erhebliche Potenziale bestehen.

Hemmnisse bei Daten und Regulierung

Trotz der Potenziale bestehen weiterhin Herausforderungen. Unternehmen nennen vor allem die eingeschränkte Verfügbarkeit von Daten entlang der Lieferkette, unklare regulatorische Rahmenbedingungen sowie komplexe Zulassungs- und Zertifizierungsanforderungen. Kleine und mittlere Unternehmen sind zudem häufig durch begrenzte personelle Ressourcen, fehlendes Fachwissen und hohe bürokratische Anforderungen eingeschränkt.

Handlungsempfehlungen für Praxis und Politik

Für Unternehmen empfiehlt die Expertise einen schrittweisen Einstieg in die Nutzung von Industrie-4.0-Technologien für zirkuläre Prozesse. Besonders relevant sind der Aufbau von Datenökosystemen sowie der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Datenanalysen. Ein praxisorientierter Leitfaden gibt konkrete Hinweise zur Umsetzung und schließt insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen eine Lücke, da dort häufig das notwendige Know-how fehlt.

Flankierend sind Förderinitiativen erforderlich, die Unternehmen durch niederschwellige Unterstützungsangebote und operative Orientierungshilfen bei der Einführung begleiten. Gleichzeitig braucht es verlässliche und praktikable regulatorische Rahmenbedingungen. „Unternehmen benötigen verlässliche und praktikable Rahmenbedingungen, um Investitionen in zirkuläre Wertschöpfung und digitale Technologien langfristig planen zu können“, betont Prof. Joachim Metternich, Institutsleiter am PTW und Leiter der Expertise.