Wie kann eine ökologisch nachhaltige Industrie 4.0 erreicht werden?

Wie kann eine ökologisch nachhaltige Industrie 4.0 erreicht werden?

    Bis 2030 sollen 262 Megatonnen CO2 eingespart werden – das ist das Klimaziel der BRD. Die Digitalisierung und die damit einhergehenden Technologien können fast 50% zum Erreichen dieses Ziels beitragen. Zu diesem Schluss kommen erste Ergebnisse der derzeit durchgeführten Studie des Digitalverbands Bitkom. Insbesondere bei Produktion und Vertrieb lässt sich der CO2-Ausstoß durch digitale Technologien verringern.

    Ein sehr hohes CO2-Einsparpotential bietet laut Bitkom-Studie dabei der Bereich der industriellen Fertigung: Bei einer effizienter vorangetriebenen Digitalisierung lassen sich alleine in diesem Bereich bis zu 61 Megatonnen CO2 einsparen.

    Wegweisende Technologien sind dafür zum einen die Automatisierung in den verschiedenen Produktionsprozessen durch die Vernetzung der unterschiedlichen Maschinen miteinander. Zum anderen kann die virtuelle Kopie des Produktionsprozesses, der so genannte Digitale Zwilling, erheblich zur Einsparung wichtiger Ressourcen beitragen.

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

    Lieferketten nachhaltiger gestalten

    Einhergehend mit dem Voranschreiten moderner Technik sind die Lieferketten vieler Unternehmen globalisiert worden. Der Handel über Grenzen hinweg und die Auslagerung der Produktion in andere Länder hat Lieferketten deutlich komplexer werden lassen.

    Besonders im Binnenmarkt der EU müssen Unternehmen im Bereich Zulieferung bestimmte Regeln beachten. Im internationalen Umfeld variieren diese Regeln stark, was die Risiken für Unternehmen erhöht.

    Im Zuge der gesellschaftlichen Verantwortung für Nachhaltigkeit und Umweltschutz müssen Unternehmen außerdem in der Lage sein, ihre Lieferketten möglichst umweltschonend zu gestalten. Darüber hinaus wird von der Öffentlichkeit Transparenz bezüglich der einzelnen Stationen der Lieferketten gefordert.

    Wie können Unternehmen diesen Ansprüchen gerecht werden?

    Entscheidend ist, eine durchweg transparente Lieferkette zu erreichen. Nur so können Unternehmen das Risiko vermeiden, gegen die unterschiedlichen Transportregeln einzelner Länder zu verstoßen. Von wo kommen die Rohstoffe? Welche Lieferanten werden eingesetzt und welche Bauteile kommen aus welchen Regionen? IoT-Technologien können helfen, eine solche Transparenz für das Unternehmen selbst und die Öffentlichkeit zu erreichen. Zunehmend finden dabei auch Blockchain-basierte Technologien Einsatz, um Schutz vor Fälschungen der Daten zu garantieren und so das Vertrauen der an der Lieferkette beteiligten Unternehmen auszubauen.

    Die Situation im Frühjahr 2020 und die Auswirkungen der weltweiten Pandemie haben sehr deutlich gemacht, wie anfällig ein globales Lieferketten-System sein und wie wenig krisenfest unsere Wirtschaft auf solche Ereignisse reagieren kann.

    Corona als Belastungsprobe für globale Lieferketten – in vielen Branchen hat sich gezeigt, welche Schwachstellen behoben werden müssen, um für Krisen besser gerüstet zu sein.

    Krisensichere Lieferketten, die gleichzeitig die Umwelt schonen, müssen regional funktionieren. Laut einer McKinsey-Studie aus August 2020 wird in den kommenden Jahren der Trend hin zu Reshoring und Nearshoring gehen – die Verlagerung der Produktion in regionale Gebiete. Lieferketten werden so verkürzt und erreichen eine höhere Nachhaltigkeit.

    Mit der Unterstützung digitaler Maßnahmen aus dem Bereich IoT können so Lieferketten etabliert werden, die eine geschickte Balance zwischen Rentabilität, Umweltschutz und Krisensicherheit bieten.

    Künstliche Intelligenz für mehr Nachhaltigkeit in der Wertschöpfungskette

    KI als eines der Basiselemente der Industrie 4.0 sorgt für mehr Effizienz entlang der kompletten Supply Chain. Selbstlernende Mechanismen sorgen dafür, ressourcenschonender zu produzieren und zu transportieren. Damit können Unternehmen wirtschaftlicher und gleichzeitig nachhaltiger arbeiten. KI ermöglicht das Etablieren eines optimalen Vertriebsnetzes, das Lagerkapazitäten, Kundenbedürfnisse, Lieferzeiten etc. berücksichtigt.

    Ein Beispiel für das Nachhaltigkeitspotential von KI ist das Projekt „KITE“ des Fraunhofer Instituts. Mithilfe Künstlicher Intelligenz entwickelt das Institut derzeit ein Prognoseverfahren, durch das aufgrund präziser Vorhersagen Leerfahrten reduziert und der gesamte Transportprozess gestraft werden können.

    Das Nachhaltigkeitspotential digitaler Zwillinge

    Der digitale Zwilling gilt seit einigen Jahren als Schlüsseltechnologie der Industrie 4.0. Digitale Zwillinge geben ihr physisches Äquivalent 1:1 als virtuelle Kopie wieder. Mit ihm lassen sich Produktionsprozesse effektiver gestalten, Fehler präventiv beheben und Arbeitsprozesse leichter miteinander vernetzen.

    Momentan werden digitale Zwillinge noch nicht von der breiten Masse der Unternehmen eingesetzt. Einige Konzerne, wie beispielsweise Daimler, arbeiten jedoch bereits mit dieser Technologie.

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

    Bereits in der Entstehungsphase neuer Fabrikanlagen kann der digitale Zwilling eingesetzt werden, um Nachhaltigkeitsaspekte zu berücksichtigen. Der Verbrauch an Ressourcen ist besser planbar, Designvariationen können ohne Rohstoffverschwendung durchprobiert werden und einzelne Arbeitsschritte effektiver aufeinander angepasst werden. Damit kann das Unternehmen sich ganzheitlich an den Prinzipien der Nachhaltigkeit orientieren.

    5G – der Motor der Nachhaltigkeit

    Grundlage und Voraussetzung aller digitaler Entwicklungen ist der Ausbau des neuen Mobilfunkstandards. „5G bildet das Nervensystem der Industrie 4.0“, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg.

    Durch seine hohe Zuverlässigkeit, die Geschwindigkeit, die nahezu Echtzeitkommunikation ermöglicht und gleichzeitig hohe Datendurchsatzraten erreicht, ist 5G für die Industrie 4.0 unablässig.

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

    Darüber hinaus ist 5G energieeffizienter als die bisherigen Mobilfunkstandards und ein wichtiger Treiber einer nachhaltigen Industrie 4.0.