Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0

Digitale Transformation und Industrie 4.0 sind derzeit zwei gängige Begriffe, um die Verbindung der physischen mit der digitalen Welt im industriellen Kontext zu beschreiben. Aufgrund der damit verknüpften Vorteile bergen sie große Chancen für die Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit der Industrie. Gleichzeitig verbinden sich mit der digitalen Transformation große Erwartungen, den Rohstoff- und Energiebedarf der Wirtschaft zu vermindern.

Unter Federführung von Prof. Dr. rer. nat. Liselotte Schebek wurde die Studie „Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 – Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes“ erstellt. In dieser wurde der Einfluss der digitalen Transformation bis hin zu Industrie 4.0 auf die Ressourceneffizienz in Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes – mit Fokus auf kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) – untersucht.

Um das Ressourceneffizienzpotenzial durch Industrie 4.0 einschätzen zu können, wurde ein methodisches Vorgehen auf Basis des Lebenszyklusansatzes („Ökobilanz“) entwickelt. Interviews mit zehn Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Kunststoff- und Elektroindustrie gaben konkrete Aufschlüsse über die in der Praxis eingesetzten Maßnahmen der Digitalisierung und die Einsparungen betrieblicher Ressourcen. Die Fallstudienauswertung in Verbindung mit einer ausführlichen Literaturauswertung zeigte, in welchem Verhältnis die Einsparungen zu den dafür notwendigen Aufwänden (Hard- und Software) stehen.

Das Forschungsteam konnte anhand der untersuchten Praxisanwendungen typische Einsparungseffekte identifizieren – z.B. Verringerung von Fehlproduktion – sowie mögliche Einflüsse auf vor- und nachgelagerte Prozesse analysieren. Mittels der entwickelten Methodik wurden daraus die Einsparungen „natürlicher Ressourcen“ abgeleitet.

In der Studie werden elf Maßnahmen der digitalen Transformation beschrieben und KMU in Abhängigkeit des eigenen Digitalisierungsgrads empfohlen. Unternehmen fehlen oftmals betriebliche Datengrundlagen zu spezifischen Ressourcenverbräuchen der Produktion, um Einsparpotenziale zu quantifizieren. Hierfür wurde ein Rahmenkonzept in Form eines Tools (ReSET) entwickelt, das KMU helfen soll, die digitale Transformation für systematische Datenerfassung und -analyse zu nutzen und weiterführende Schritte abzuleiten, um Ressourcenpotenziale abschätzen zu können.

Weitere Erkenntnisse der Forschungen führten auch zur Ableitung von Handlungsempfehlungen Akteure der Politik und Wissenschaft: So wird die Vernetzung von Beratungsangeboten für KMU aus den Bereichen Ressourceneffizienz und Industrie 4.0 empfohlen, ebenso wie die Entwicklung von Labeln/ Kennzeichnungssystemen zur Energieeffizienz von IKT-Technologien und insbesondere von Internet-Diensten.

Beauftragt wurde die Studie von der VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (VDI ZRE) in Zusammenarbeit mit dem Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, dem Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, dem Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung sowie dem Ministerium für Umwelt, Energie, Ernährung und Forsten Rheinland-Pfalz. Die Fördersumme beträgt rund 312.000 Euro.

Projektkoordination: Institut IWAR – Fachgebiet Stoffstrommanagement und Ressourcenwirtschaft der TU Darmstadt.

Kooperationspartner: Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion und Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen; Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz.