Nachhaltigkeit in der Industrie 4.0

Nachhaltigkeit in der Industrie 4.0

    Die Digitalisierung und die damit einhergehenden Technologien können fast 50% zu, Erreichen der Klimaziele 2030 beitragen. Zu diesem Ergebnis kommt die momentan noch laufende Studie des Digitalverbands Bitkom. Verringern lässt sich dabei der CO2-Ausstoß besonders im industriellen Bereich, bei Produktion und Vertrieb.

    Ein sehr hohes Einsparpotential an CO2 lässt sich laut der Studie im Bereich der industriellen Fertigung erkennen: Bei einer effizienter geförderten Digitalisierung lassen sich alleine hier bis zu 61 Megatonnen CO2 einsparen.

    Zu einer nachhaltigen Industrie 4.0 tragen verschiedene digitale Technologien bei. Dazu zählt die Automatisierung aller Produktionsprozesse durch das Vernetzen der zum Einsatz kommenden Maschinen miteinander. Außerdem sorgen Smart Factories durch die Entwicklung digitaler Zwillinge für das Einsparen wichtiger Ressourcen und Arbeitsprozesse und ermöglichen so eine nachhaltigere Produktion.

    Darüber hinaus können das IoT (Internet of Thing) sowie der Einsatz von KI im Bereich nachhaltige Lieferketten Anwendung finden, um CO2 einzusparen.

    Nachhaltige Lieferketten

    Lieferketten funktionieren global. Seit dem Voranschreiten moderner Technik finden Produktion und Handel über Grenzen hinweg statt. Dadurch ist die Komplexität der Lieferketten erheblich gestiegen.

    Besonders im europäischen Binnenmarkt müssen sich Unternehmen bei der Zulieferung und dem Transport an bestimmte Regeln halten. Im internationalen Ausland variieren diese Regeln stark, was die Risiken für Unternehmen erhöht.

    Unternehmen müssen im Zuge ihrer Corporate Responsibility bezüglich Umweltschutz fähig sein, ihre Lieferketten möglichst umweltschonend zu gestalten und dabei die von der Öffentlichkeit eingeforderte Transparenz der einzelnen Stationen zu ermöglichen.

    Eine durchweg transparente Lieferkette zu erreichen ist für Unternehmen entscheidend, um nicht gegen die unterschiedlichen Transportregeln einzelner Länder zu verstoßen. Von wo kommen die Rohstoffe? Welche Lieferanten werden eingesetzt und welche Bauteile kommen aus welchen Regionen?

    Technologien aus dem Bereich Internet of Things (IoT) können zum Einsatz kommen, um eine solche Transparenz für das Unternehmen selbst und die Öffentlichkeit zu erreichen. Zunehmend finden dabei auch Blockchain-basierte Anwendungen Einsatz. Blockchain wird hier verwendet, um Schutz vor Fälschungen der Daten zu garantieren und so das Vertrauen der an der Lieferkette beteiligten Unternehmen auszubauen.

    Die Ausbreitung von Corona im Frühjahr 2020 und die Auswirkungen dieser globalen Pandemie haben sehr deutlich gemacht, wie anfällig ein weltweit aufgebautes Lieferketten-System sein und wie wenig krisensicher die Wirtschaft der einzelnen Länder auf solche Ereignisse reagieren kann.

    Die Pandemie hat sich als Belastungsprobe für globale Lieferketten herausgestellt. In vielen Branchen hat sich gezeigt, welche Schwachstellen behoben werden müssen, um für eine krisensichere Wertschöpfungskette zu sorgen.

    Stabile Lieferketten, die zeitgleich nachhaltig funktionieren und die Umwelt schonen, müssen regional aufgebaut sein, so das Ergebnis einer McKinsey-Studie aus August 2020. Laut der Studie wird in den kommenden Jahren der Trend hin zu Reshoring und Nearshoring weitergehen. Darunter wird das Verlagern der Produktion zurück in regionale Gebiete verstanden. Lieferketten werden so deutlich verkürzt und nachhaltiger gestaltet.

    Verschiedene Technologien aus dem Bereich IoT können dabei zur Unterstützung herangezogen werden, um Lieferketten zu entwickeln, die ein Gleichgewicht zwischen Rentabilität, Umweltschutz und Krisensicherheit ermöglichen.

    Nachhaltige Wertschöpfungsketten durch Künstliche Intelligenz

    Künstliche Intelligenz (KI) als elementarer Bestandteil der Industrie 4.0 sorgt für eine erhebliche Effizienzsteigerung entlang der kompletten Supply Chain.

    Selbstlernende Technologien sorgen für ressourcenschonendere Produktions- und Transportbedingungen. Auf dieser Grundlage können Unternehmen wirtschaftlicher und gleichzeitig nachhaltiger arbeiten. KI ermöglicht das Etablieren eines optimalen Vertriebsnetzes, das Lagerkapazitäten, Kundenbedürfnisse, Lieferzeiten etc. berücksichtigt.

    So hat beispielsweise das Fraunhofer Institut mit dem Projekt „KITE“ eine Methode entwickelt, den Transportprozess von Waren effizienter und nachhaltiger zu organisieren:

    Mithilfe Künstlicher Intelligenz entwickelt das Institut derzeit ein Prognoseverfahren, durch das aufgrund präziser Vorhersagen Leerfahrten reduziert und der gesamte Transportprozess gestraft werden können.

    Digitale Zwillinge in der Industrie 4.0 – Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit

    Eine der Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 ist der digitale Zwilling.

    Digitale Zwillinge geben ihr physisches Äquivalent 1:1 als virtuelle Kopie wieder. Mit ihm lassen sich ganze Produktionsabläufe deutlich effizienter organisieren, Fehler im Vorfeld beheben und Arbeitsprozesse leichter miteinander vernetzen.

    Die breite Masse an Unternehmen hat den Zugang zu den Vorteilen des Digitalen Zwillings noch nicht gefunden. Doch Immer mehr große Konzerne setzen im Zuge des Ausbaus von Smart Factories auf diese Technologie.

    Neben Effizienz und frühzeitiger Fehlerbehebung hat der Digitale Zwilling den Vorteil, sehr ressourcenschonende Produktionsprozesse zu ermöglichen.

    Der Digitale Zwilling kann bereits in der Entstehungsphase neuer Fabrikanlagen eingesetzt werden, um Nachhaltigkeitsaspekte von Anfang an einzuplanen. Der Ressourcenverbrauch ist viel leichter vorherzusagen, verschiedene Designvariationen können ohne Rohstoffverschwendung getestet werden und die unterschiedlichen Produktionsschritte effektiver aufeinander abgestimmt werden. Damit kann das Unternehmen sich im Ganzen an den Prinzipien der Nachhaltigkeit orientieren.

    5G als Motor der Nachhaltigkeit

    Der Ausbau von 5G als neuer Mobilfunkstandard ist weltweit die Grundlage und die Voraussetzung für die gesamte digitale Transformation. „5G bildet das Nervensystem der Industrie 4.0“, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg.

    Durch die hohe Zuverlässigkeit von 5G, die Geschwindigkeit, die nahezu Echtzeitkommunikation möglich macht und gleichzeitig hohe Datendurchsatzraten erreicht, ist dieser Mobilfunkstandard für die Industrie 4.0 ohne Alternative.

    Alle ressourcenschonenden Technologien, wie digitale Zwillinge, KI, das IoT und weitere digitale Produktionsmechanismen der Industrie 4.0 basieren auf 5G.

    Darüber hinaus hat 5G einen geringeren Ressourcenverbrauch als die vorausgegangenen Mobilfunkstandards. 5G ist damit ein wichtiger Treiber einer nachhaltigen Industrie 4.0.