Wie können Produktionsdaten genutzt werden um die Nachhaltigkeit zu treiben?

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Julius Scheuber

Julius Scheuber

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14.04.2023

14.04.2023

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Meinung

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Wir bei ENLYZE sind der Überzeugung, dass Produktionsdaten ein zentrales Element bei der Bestrebung zu mehr Nachhaltigkeit von Produktionsunternehmen sein werden.

Im Folgenden erläutern wir unsere Gedanken hierzu und klären folgende Fragen:

  • Was bedeutet Nachhaltigkeit für die Produktion?

  • Welche Rolle spielen Daten in diesem Zusammenhang?

  • Was sind konkrete Use-Cases: Wie werden Daten schon heute für mehr Nachhaltigkeit genutzt?

Was bedeutet Nachhaltigkeit für die Produktion?

Starten wir im ersten Schritt mit der Allgemeinen Definition von Nachhaltigkeit:

“Nachhaltigkeit bedeutet, die Bedürfnisse der Gegenwart so zu befriedigen, dass die Möglichkeiten zukünftiger Generationen nicht eingeschränkt werden.”

BMZ (Bundesministerium für wirtschaftliche
Zusammenarbeit und Entwicklung)

Dieses Konzept muss nun auf die Fertigung angewendet werden. Hierbei können die folgenden vier Säulen der Nachhaltigkeit für die Produktion identifiziert werden: 

  1. Effizientere Nutzung von Ressourcen

  2. Mehrfachnutzung von Ressourcen (Recycling & Kreislaufwirtschaft)

  3. Nutzung von nachwachsenden Ressourcen und erneuerbaren Energien

  4. Verringerung des Ausstoßes von umweltschädlichen Substanzen

Haben wir, aus Ihrer Sicht, eine Säule vergessen? Dann melden Sie sich gerne bei uns. 

Nachdem nun geklärt ist, was Nachhaltigkeit für die Produktion bedeutet, drängt sich die nächste Frage auf: 

Wie können Produktionsdaten eingesetzt werden, um Nachhaltigkeit zu treiben?

Produzierende Unternehmen nutzen schon heute Daten, um nachhaltiger zu werden. Für jede der vier Säulen stellen wir daher Beispiele aus der Praxis vor.

Effizientere Nutzung von Ressourcen

Um Ressourcen effizienter zu nutzen, muss zunächst der Status-Quo verstanden werden. Es muss also die Frage geklärt werden: Wie setze ich heute Ressourcen ein? Eine objektive Übersicht des aktuellen Ressourcenverbrauchs kann schon viel erreichen. Oft scheitern Unternehmen aber schon an diesem ersten Schritt der akkuraten Bestandsaufnahme. Grund die Daten fehlen oder mühsam aus vielen einzelnen Systemen zusammengeführt werden.

Basierend auf dem Status-Quo können dann Maßnahmen zur Effizienzsteigerung abgeleitet werden. Konkrete Beispiele sind eine Steigerung der allgemeinen Produktivität und der Effizienz durch datengetriebene Optimierungsmaßnahmen. 

Gibt es beispielsweise gewisse Prozesseinstellungen, mit denen das gleiche Produkt auf der gleichen Anlage produktiver gefertigt werden kann? Umgekehrt bedeutet das, dass durch diese veränderte Prozesseinstellung mehr mit weniger gefertigt werden kann.

Produzierende Unternehmen, welche datengetrieben Ansätze verfolgen, erzielen deutlich bessere Ergebnisse. In Fertigungen, in denen bisher kaum datengetriebene Prozessoptimierung stattgefunden hat , erzielen Kunden mit ENLYZE Produktivitätssteigerungen von bis zu 25% und steigern damit auch deutlich die Effizienz des Ressourceneinsatzes.

Ein weiterer Bereich ist die Analyse des Produktportfolios mit Hinsicht auf den spezifischen CO2-Fußabdruck eines jeden Produkts (PCF-Product Carbon Footprint). Mithilfe einer solchen Analyse können die “Klimasünder” im Produktportfolio - die Produkte mit dem größten CO2-Fußabdruck - einfach und schnell identifiziert werden. Diese Produkte können dann entweder durch vergleichbare, aber klimafreundlichere Produkte ersetzt, aus dem Portfolio genommen oder gezielt mit CO2-Reduktionsmaßnahmen versehen werden.

Mehrfachnutzung von Ressourcen

Auch im Bereich der Mehrfachnutzung der Ressourcen sehen wir aktuell zwei große Bereiche, in welchen Produktionsdaten der Kreislaufwirtschaft und dem Recycling einen erheblichen Boost geben. 

Der Einsatz von recyceltem Material führt zu schwerer kontrollierbaren und stärker schwankenden Prozesse aufgrund der weniger homogenen Materialeigenschaften bei hohen Rezyklat-Anteilen. Hier hilft eine Live-Prozessüberwachung, welche automatisiert im Hintergrund alle relevanten Prozessparameter überwacht, bei Abweichungen einen Alarm versendet und so ein frühzeitiges und schnelles Gegensteuern erlaubt. Unsere Kunden waren und sind damit in der Lage, die Rezyklat-Anteile kontinuierlich zu steigern und so eine Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen. Ohne diese Prozessüberwachung kam es oft zu Ausschussproduktion sowie prozessbedingten Stillständen, was ein ökonomisches Fertigen von Produkten mit hohen Rezyklat-Anteilen unmöglich machte.

Ein weiterer Punkt ist der Recycling-Prozess selbst. Eine große Herausforderung aktuell liegt darin, zu verstehen, welche Rohmaterialien sich innerhalb des zu recycelten Produkts befinden. Falls diese Frage nicht eindeutig geklärt werden kann, ist ein Recycling nicht möglich. Diese Produkte werden dann thermisch verwertet, landen also in der Müllverbrennung. Dieses Problem ist schon lange bekannt und Initiativen wie R-Cycle haben sich gebildet, die es ermöglichen, Informationen über Rohmaterialien eines Produkts in einem digitalen Produktpass zu hinterlegen. Die Herausforderung ist es, die Daten über genutzte Rohmaterial etc. während des Fertigungsprozesses zu erfassen und dem digitalen Produktpass zur Verfügung zu stellen. Das heißt: Ohne Produktionsdaten kein digitaler Produktpass und damit auch keine Möglichkeit, Recyclingquoten zu erhöhen.

Dennoch wird es auch weiterhin Produkte geben welche nicht recycelt werden können, da der Produktaufbau heute kein Recycling ermöglicht. Beispielsweise bei Mehrschichtverbund-Verpackungen bei welchen die separaten Lagen nicht aufgetrennt und somit auch nicht recycelt werden können. Hier wird weiterhin die thermische Verwertung die einzige Option bleiben.

Nutzung von nachwachsenden Ressourcen und erneuerbarer Energien

Im Bereich der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen treten ähnliche Herausforderungen im Fertigungsprozess wie bei hohen Rezyklat-Anteilen auf. Die Prozesse sind instabiler und müssen genauer überwacht werden, um Ausschussfertigung zu vermeiden. 

Ein weiterer wichtiger Punkt in diesem Bereich ist aber auch das Finden von neuen nachwachsenden Rohstoffen, welche die heute eingesetzten Rohstoffe ersetzen können. Solche neuen Materialien werden oft zunächst im kleinen Rahmen und in Versuchsanlagen getestet. Datengetriebene Ansätze helfen hier, diese Materialien schneller zu evaluieren.

In der darauf folgenden Scale-Up Phase werden die Rohmaterialien dann in großem Maßstab produziert. Produktionsdaten der Versuchsanlagen helfen hier, die Lerneffekte aus der Versuchsphase in die Scale-up Phase zu übernehmen und neue Learnings über die Rohmaterialien bzw. Rohmaterialgruppen zu sammeln. Eine Live-Prozessüberwachung hilft auch hier wieder, Probleme schnell zu identifizieren und gegenzusteuern. Dadurch lassen sich neuartige Produkte mit nachwachsenden Ressourcen mit kürzerer TTM (Time to Market) und mit weniger Kapital auf den Markt bringen.

Bei der Nutzung von erneuerbaren Energien gibt es zukünftige Anwendungsfälle. Ein vielversprechender ist, zukünftig das Produktionsprogramm auf den Verbrauch von erneuerbaren Energien zu optimieren. D.h. es wird viel, schnell und weniger effizient produziert, wenn viel Strom durch erneuerbare Energien zur Verfügung steht. Und wenn weniger erneuerbarer Strom vorhanden ist, wird mit hoher Effizienz gefertigt und vornehmlich Produkte mit geringem spezifischen Energieaufwand. Ein solches Vorgehen hätte einen sehr großen Hebel, denn Produktionsbetriebe gehören zu einer der Top Stromverbraucher in Deutschland. 

Verringerung des Ausstoßes umweltschädlicher Substanzen

In vielen Produktionsstätten kommt es zu Umweltverunreinigung aufgrund von austretenden umweltschädlichen Substanzen. Oftmals fällt der Austritt dieser Stoffe über einen langen Zeitraum nicht auf. Mit einer Monitoring-Lösung mit kontinuierlicher Überwachung aller Gefahrstoffe fallen Leckagen schnell auf und der Ursprungsort kann einfach identifiziert werden. So kann die Umweltbelastung erheblich reduziert werden.

Die hier aufgezeigten Anwendungsfälle waren nur ein kleiner Vorgeschmack. Es gibt viele weitere Beispiele, wie heute Produktionsdaten für mehr Nachhaltigkeit genutzt werden. Auch in Zukunft werden viele weitere hinzukommen.

Reporting ist mindestens genauso wichtig wie die eigentliche Einsparung

Maßnahmen einzuleiten, um nachhaltiger zu werden, ist das eine. Diese Effekte aber effektiv nach außen zu kommunizieren bzw. zu reporten ist aber mindestens genauso wichtig. 

Es gibt heute schon viele Anzeichen, dass Reportings aus regulatorischer Sicht eine große Rolle spielen werden, um an notwendige Fördermittel und Steuererleichterungen zu gelangen. Als aktuelles Beispiel sei hier der Spitzenausgleich nach der Einführung eines Energiemanagementsystems nach DIN ISO 50001 zu erwähnen. Ähnliche Anforderungen wird es auch für weitere Bereiche geben.

Hinzu kommt, dass Europa im Bereich der regulatorischen Anforderungen mit dem European Green Deal und dem Circular Economy Action Plan eine globale Vorreiter-Rolle einnimmt. In den kommenden Jahren werden Nachhaltigkeitsreportings in Europa für viele Industrien zur Pflicht. Wenn bis dahin im Unternehmen keine Infrastruktur geschaffen wurde, um diese Reports automatisiert zu erzeugen, werden Aufwand und damit die Kosten explodieren.

Aber nicht nur von regulatorischer Seite erhöht sich der Druck. Auch Endkunden erwarten immer mehr Informationen in Bezug auf die Nachhaltigkeit der Produkte, welche sie konsumieren. Das hat zur Folge, dass entlang der gesamten Supply Chain diese Daten erfasst, hinterlegt und ausgetauscht werden müssen. Wer diesen Anforderungen nicht nachkommt, wird über die Zeit aus der Supply Chain herausgedrängt.

Eine offene Manufacturing Data Plattform wie die von ENLYZE schafft hier die Möglichkeit, die notwendigen Daten zu erfassen und mit den relevanten Tools über Schnittstellen zu teilen. Darüber hinaus können die Daten für andere Anwendungsfälle wie z.B. datengetriebenes Produktivitätsmanagement, Predictive Maintenance und viele andere Use Cases genutzt werden. Die Nutzung der Daten für viele Anwendungsfälle ermöglicht, die Kosten für die Dateninfrastruktur auf viele einzelne Use-Cases zu verteilen. Falls Sie die Vorteile einer solchen Manufacturing Data Plattform für Ihre konkreten Anwendungsfälle erfahren wollen, dann melden Sie sich oder buchen Sie eine Demo.

In Anknüpfung an diesen ersten Blog-Post im Bereich der Nachhaltigkeit werden wir im folgenden Blog-Post in die Details der Berechnung des Product Carbon Footprint (PCF) eintauchen und klären, welche Datenpunkte dafür notwendig sind. 

Ist Nachhaltigkeit auch für Ihre Fertigung aktuell relevant? Dann setzen Sie sich mit uns in Verbindung und lassen Sie uns auch Ihre Produktionsdaten für mehr Nachhaltigkeit nutzen.