Von der klassischen Fabrik zur sauberen Industrie 4.0

Autor / Redakteur: Darko Sucic / Gary Huck

Durch das größere Interesse an nachhaltigen Produkten verschärft sich der Druck auf die Industrie. Mit digitalen Technologien kann ressourcenschonend gefertigt werden.

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Datengetriebene Industrie-4.0-Ansätze werden immer wichtiger, um dem Kundenwunsch nach Nachhaltigkeit gerecht zu werden.
Datengetriebene Industrie-4.0-Ansätze werden immer wichtiger, um dem Kundenwunsch nach Nachhaltigkeit gerecht zu werden.
(Bild: © Robert Kneschke - stock.adobe.de)

Unternehmen der fertigenden Industrie stehen in den kommenden Jahren vor enormen Herausforderungen. Neben Faktoren wie dem Wunsch nach individualisierten Produkten, dem globalen Wettbewerb, Preisdruck, Agilität und finanziellen Engpässen durch die Pandemie, kommen die Erwartungen und Regularien hinsichtlich einer grünen Unternehmensstrategie hinzu. Viele Firmen setzen dabei auf die Digitalisierung. Vernetzte Maschinen und Anlagen, Automatisierung sowie Cloud-Lösungen sorgen nachweislich für mehr Nachhaltigkeit. Zu diesem Ergebnis kam jüngst eine Umfrage von Bitkom aus dem Herbst 2020 unter 552 Industrieunternehmen. 73 Prozent sind überzeugt, dass die Industrie 4.0 den CO2-Ausstoß verringert und gar 85 Prozent bezeichnen die Technologien der Industrie 4.0 als essenzielle Werkzeuge für die Kreislaufwirtschaft. Die gute Nachricht: Bereits die Hälfte der befragten Industrieunternehmen hat die Senkung des CO2-Ausstoßes fest im Blick.

Digitale Datenspur statt ökologischem Fußabdruck

Der Schlüssel, um Fertigungsprozesse nachhaltiger zu gestalten, liegt in der ganzheitlichen Digitalisierung von Unternehmensprozessen. Umfassende Datenmodelle – statt Datensilos – bilden den Herstellungsprozess digital ab: Von der ersten Ideenskizze bis zum fertigen Produkt, sowie die gesamte Produktnutzungsphase inklusive Recycling. So eröffnen sie die Möglichkeit, stets flexibel auf veränderte Anforderungen zu reagieren. Und beispielsweise Umweltaspekte frühzeitig einzubeziehen. In der Praxis können Unternehmen der fertigenden Industrie dabei auf eine Vielzahl an technischen Lösungen und Verfahren zurückgreifen:

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Zum Beispiel einen digitalen Zwilling. Das ist ein virtuelles Abbild eines realen Objekts und wird kontinuierlich mit Daten aus der realen Welt gespeist. Bereits in der frühen Entwicklungsphase können verschiedenste Parameter berücksichtigt und angepasst werden. Bevor ein reales Produkt in die Produktion geht, kann im virtuellen Raum mittels entsprechender Software ausgiebig simuliert und getestet werden, wie es sich später verhält. Tests mit physischen Prototypen werden auf ein Minimum reduziert. Das spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern schont auch Ressourcen und vermeidet – oft schwer recyclebaren – Ausschuss. Zudem können mit einer entsprechenden Simulationssoftware Nachhaltigkeitsziele von Beginn an berücksichtigt werden.

Virtuelle Lieferketten

In einer globalisierten Produktionswelt, werden Güter häufig von weit her beschafft. Der Transport erzeugt dabei viele Tonnen CO2. Ein großer Teil der Emissionen ist daher auf den Sektor Mobilität und Transportwesen zurückführen. Unternehmen, die ihre Lieferkette virtuell abbilden, können diese hinsichtlich verschiedener Parameter optimieren. Eine kürzere Lieferkette spart nicht nur Zeit, sondern wirkt sich auch positiv auf den Emissionswert aus. Ebenso kann berücksichtigt werden, ob zukünftig auch umweltfreundlichere Transportmittel zum Einsatz kommen können. Oder ob die Rohmaterialien von externen Zulieferern bereits bestimmten Nachhaltigkeitsstandards entsprechen. Wenn all diese Daten auf einer digitalen Plattform zusammenfließen, kann im virtuellen Raum geprüft werden, inwieweit sich ökologische Unternehmensziele erreichen lassen.

Kreislaufwirtschaft: Instandsetzen statt entsorgen

Was früher bereits selbstverständlich war, wird heute wieder zum Trend: Up- und Recycling. Statt defekte Produkte zu entsorgen, werden sie repariert oder umfunktioniert. Ein Beispiel ist die additive Ersatzteilfertigung: Durch die Möglichkeit, Ersatzteile kosteneffizient und schnell in kleiner Stückzahl herzustellen, lohnt es sich für Unternehmen, vorhandene Produkte und Maschinen mit dem 3-D-Drucker wieder fit zu machen, statt sie direkt zu ersetzen. Ein anderes Beispiel ist die Nutzung von Abwärme, die in großen Industrieanlagen entsteht. Sie kann dazu genutzt werden, um beispielsweise Bürogebäude zu beheizen. Um solche komplexen Vorgänge zu entwickeln und zu koordinieren, ist es hilfreich, wenn die notwendigen Daten zentral gebündelt werden. Langfristig gesehen funktioniert dies nur, wenn Unternehmen auf Datenlösungen setzen, die den gesamten Lebenszyklus von Produkten digital erfassen.

Ein Ansatz mit Zukunft

Hohe Produktqualität, schnelle Entwicklungszeiten, Agilität in der Herstellung – und nun auch nachhaltige Produktion. Unternehmen müssen heute gleich eine Vielzahl an Parametern beachten. Ohne die Vorzüge der Digitalisierung zu nutzen, wird es Herstellern in den kommenden Jahren daher kaum gelingen, wirtschaftlichen wie ökologischen Erfolg zu vereinen. Neue Ideen werden der Schlüssel sein, um die Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen und auf eine saubere, CO2-arme Wirtschaft umzustellen. Als Motor der Wirtschaft wird es hierbei vor allem auf fertigende Unternehmen ankommen.

* Darko Sucic ist Senior Director, Industry Consulting in Central Europe bei Dassault Systems

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