Mehr Ökoeffizienz durch Industrie 4.0
Die Digitalisierung optimiert den Ressourceneinsatz für eine bedarfsorientierte Produktion, verhindert unnötige Überschüsse und sorgt auch durch die vorausschauende Wartung von Anlagen für eine bessere Ökobilanz.
Die europäische Industrieproduktion soll bis 2050 vollständig auf Treibhausgas-Emissionen verzichten, so die Langzeitvision „A Clean Planet for all“ der Europäischen Kommission. Dieses Anliegen ist auch in den globalen Nachhaltigkeitszielen (SDGs) der Vereinten Nationen festgelegt. Die Digitalisierung eröffnet neue Möglichkeiten, um die Ökoeffizienz des produzierenden Sektors zu erhöhen sowie Ressourcenverbrauch und Emissionen zu reduzieren.
Weniger Ressourcen einsetzen
Schon heute unterstützen Sensoren, Maschinen, Roboter und automatisierte Fahrzeuge industrielle Prozesse. Die Industrie 4.0 nützt die Möglichkeiten der Digitalisierung für eine qualitative Weiterentwicklung: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik, Produkte und Controlling werden in einem intelligenten, digitalen System horizontal und vertikal verknüpft. Dies ermöglicht das „Internet der Dinge“ (Internet of Things – IoT), für das eine entsprechende Infrastruktur notwendig ist. Damit wird eine weitestgehend selbstorganisierte, energie- und ressourceneffizientere Produktion möglich. Die notwendigen Ressourcen können punktgenau eingesetzt und Fehlchargen im Herstellungsprozess weitgehend vermieden werden. Eine Schlüsselrolle in „smarten“ Fabriken spielen komplexe Cyber Physical Systems (CPS): Speicherprogrammierbare Steuerungen versetzen Maschinen und Anlagen in die Lage, den Grad ihrer Energieeffizienz zu kommunizieren. Diese Informationen werden von der Steuerungseinheit umgesetzt. So kann über den gesamten Herstellungsprozess Energie eingespart werden.
Gerade in der Industrie fördert die Digitalisierung systemische Lösungen. Zahlreiche Akteure entwickeln innovative Geschäftsmodelle, die positive ökonomische und ökologische Effekte verbinden und etwa aus Abfällen Rohstoffe machen (zum Beispiel Industrial Symbiosis). Der effiziente Einsatz von Energie, Rohstoffen und Wasser reduziert Betriebskosten und Umweltbelastungen.
Bedarfsorientiert produzieren
Die Digitalisierung sorgt für eine noch stärker individualisierte und bedarfsorientierte Produktion (On-Demand-Produktion). Durch die digitale Vernetzung mit den Kunden werden nur Produkte hergestellt, die tatsächlich vom Kunden nachgefragt und abgenommen werden. So können Ressourcen, Energie und Lagerflächen für Produkte eingespart werden. Die Reduktion von Überschüssen leistet einen Betrag zur Ressourcenschonung und damit zum Klima- und Umweltschutz. Auch additive Fertigungsverfahren mittels 3D-Druck sind ein wichtiger Faktor für die ressourceneffiziente, individualisierte und bedarfsorientierte Produktion der Industrie 4.0.
Vorausschauend warten
Wesentliche Beiträge zu mehr Ökoeffizienz leistet auch die Abbildung des gesamten Produktionsprozesses in einem virtuellen Modell („digitaler Zwilling“). Damit ist nicht nur die verbesserte Einbindung von Produktionssystemen in komplexen, sich rasch verändernden Wertschöpfungsnetzen möglich, sondern auch bessere Prognosen und zielgerichtete Optimierungen. Digitale Daten sind zudem die Grundlage für die vorausschauende, auf die Produktion abgestimmte Instandhaltung (Predictive Maintenance). Durch den Einsatz moderner Sensortechnik und der Auswertung der damit erfassten Betriebsdaten und Anlagenzustände können mögliche Problemherde frühzeitig erkannt und behoben werden, ehe sie Störungen verursachen. Optimale Zeitpunkte für Wartungen oder Instandsetzungen von Maschinen und Anlagen gewährleisten Effizienzsteigerung in der Produktion. Fehlchargen und ungeplanten Stillstandzeiten werden vermieden, Ressourcen und Energie eingespart.
Die Digitalisierung hat erhebliches Potenzial, die Industrieproduktion weltweit intelligenter, effizienter und umweltverträglicher zu machen.