Was ist nachhaltige Fertigung?
Die nachhaltige Fertigung ist ein System, bei dem Produkt- und Prozessdesign in Fertigung, Planung und Kontrolle integriert werden, um den Weg von Umweltabfällen nachvollziehen, quantifizieren, bewerten und steuern zu können.
Nachhaltige Fertigung im Überblick
Seit mehr als einem Jahrhundert entwickelt sich der Fertigungssektor weiter und passt sich an technologische Innovationen und sich ändernde Markterwartungen an. Vor 40 Jahren erregten nachhaltige Herstellungsverfahren erstmals Aufmerksamkeit. Anfangs handelte es sich dabei oft um kleinere, oberflächliche Plattitüden – als lästig und kostspielig angesehen, aber notwendig, um den öffentlichen Schein zu wahren. Heute ist Nachhaltigkeit eine Frage des Überlebens – sowohl für die Fertigungsindustrie als auch für den Planeten.
Treiber für umweltfreundliche Compliance und Fertigung
Die besten Unternehmen legen großen Wert auf Umweltschutz und ethische Unternehmenswerte. Aber es wäre natürlich naiv zu glauben, dass Initiativen für eine umweltfreundliche Produktion ausschließlich von Altruismus und Gemeinsinn motiviert sind. Unternehmen haben die Pflicht, profitabel und wettbewerbsfähig zu bleiben – und auf dem heutigen Markt bedeutet dies, auf Risiken und Chancen zu achten. Maßnahmen zur Nachhaltigkeit von Unternehmen werden durch unzählige Faktoren beeinflusst, aber die folgenden sind einige der stärksten Triebkräfte:
Reduzierung von Kosten und Abfall: Um ihre Betriebsabläufe umweltfreundlicher zu gestalten und im wachsenden Wettbewerb erfolgreich zu sein, müssen Unternehmen nach Möglichkeiten suchen, Abfall zu minimieren und Energie und Ressourcen effizienter zu nutzen. Abgesehen von den Vorteilen für die Umwelt hat die Umsetzung dieser Maßnahmen auch einen entscheidenden finanziellen Vorteil. Ein Kaizen-Ansatz für betriebliche Effizienz und Sparsamkeit trägt nicht nur zur Reduzierung von Abfall und Kosten bei, sondern fördert auch eine Kultur der Produktivität und Kosteneffizienz, die Unternehmen insgesamt wettbewerbsfähiger macht.
Vermeidung von Risiken und Kosten bei Nichteinhaltung: Im Jahr 2021 verhängte die US-amerikanische Umweltschutzbehörde (EPA) Bußgelder in Höhe von 1,05 Milliarden US-Dollar für Verstöße gegen Umweltauflagen durch Unternehmen, und die EU verabschiedete eine neue Richtlinie zur Verschärfung der Compliance durch die Einführung „neuer Straftatbestände, härterer Sanktionen und einer besseren Durchsetzung“. Tagtäglich werden in Ländern auf der ganzen Welt die Standards strenger sowie neue Gesetze und Vorschriften eingeführt. Jeder Bereich der Lieferkette – von der Beschaffung der Rohstoffe bis hin zum Recycling am Ende der Lebensdauer und der Abfallentsorgung – wird zunehmend von öffentlichen und staatlichen Stellen überprüft. Moderne Hersteller suchen nach intelligenten Lieferkettenlösungen, die in Echtzeit mit den Compliance-Anforderungen Schritt halten und ihnen dabei helfen, ihre Abläufe entsprechend zu automatisieren.
Zunehmende Aufmerksamkeit und Kontrolle durch die Öffentlichkeit: In einer Umfrage aus dem Jahr 2021 stellte PwC fest, dass über 70 % der amerikanischen und britischen Verbraucher dem Ruf von Unternehmen große Aufmerksamkeit schenken und ihr Kaufverhalten auf der Grundlage der sozialen und ökologischen Werte eines Unternehmens ändern würden. Dies spiegelt nicht nur die weltweit gestiegene Sorge um die Umwelt wider, sondern auch die verbesserte Möglichkeit, auf Informationen zuzugreifen und diese zu teilen. Moderne Unternehmen wissen, dass eine einzige Twitter-Kampagne jahrelange Bemühungen um den Aufbau eines guten Rufs zunichte machen kann. Das ist ein starker Anreiz, beim Thema Umwelt auf der richtigen Seite zu stehen. Intelligente Geschäftssysteme können in dieser Hinsicht besonders wertvoll sein. Sie werden zur Überwachung und Berichterstattung über Trends in den sozialen Medien eingesetzt und geben Unternehmen die Möglichkeit, Bedenken auszuräumen und Kunden von der Umsetzung sinnvoller Maßnahmen zu überzeugen.
Prinzipien der Nachhaltigkeit in der Fertigung
Die EPA definiert nachhaltige Fertigung als: „Die Herstellung von Produkten durch wirtschaftlich solide Prozesse, die negative Umweltauswirkungen minimieren und gleichzeitig Energie- und natürliche Ressourcen schonen.“ Damit Unternehmen echte Nachhaltigkeit erreichen können, müssen sie buchstäblich jeden Bereich ihrer Lieferkette und ihrer Fertigungsabläufe auf Verbesserungs- und Optimierungsmöglichkeiten prüfen.
Recycling und zirkuläre Lieferketten: Die OECD empfiehlt, den Anteil der wiederverwerteten Materialien im Produktionsprozess zu erhöhen. Ein geschlossener Kreislauf oder zirkulärer Fertigungsprozess bedeutet, dass ein Produkt am Ende seiner Nutzungsdauer gesammelt und für die Wiederverwendung in einem neuen Produkt verwendet wird. Auf diese Weise können Hersteller die Nutzung von Energie, Rohstoffen und anderen Ressourcen optimieren und gleichzeitig Abfall und Emissionen reduzieren.
Erneuerbare Energien: Die Energy Information Administration (EIA) geht davon aus, dass erneuerbare Energien bis 2025 rund 27 % des gesamten weltweiten Energieverbrauchs abdecken werden. Möglich wird dies durch eine Zunahme weltweiter Initiativen, die den Zugang und die praktische Nutzung erneuerbarer Energien erleichtern sollen – insbesondere für den gewerblichen Einsatz. Heutzutage suchen viele Unternehmen nach rentableren Wegen, um auf nachhaltige Energie umzusteigen. Dazu gehört der Aufbau von Mikronetzen für erneuerbare Energien (in der Regel Solarenergie) – und das Agieren als Prosument durch Speicherung und Weiterverteilung dieser gewonnenen Energie.
Grüne und ethische Rohstoffe: Die Überprüfung und Rückverfolgung der Herkunft von Rohstoffen ist ein wesentlicher Bestandteil jeder nachhaltigen Fertigungsstrategie. Oftmals werden Rohstoffe aus Ländern bezogen, in denen keine verlässlichen, strengen Standards für Umwelt- und Arbeitspraktiken gelten. Üblicherweise sind Unternehmen an diesem Punkt am wenigsten wachsam und einem enormen potenziellen Risiko ausgesetzt. Abgesehen von den inakzeptablen ethischen Konsequenzen entsteht in dieser Phase oft das Risiko eines Rückrufs oder eines PR-Skandals.
Nachhaltiges Produktdesign: Einstein sagte: „Probleme kann man niemals mit derselben Denkweise lösen, durch die sie entstanden sind.“ Die besten Hersteller haben erkannt, dass „Nachhaltigkeit“ nicht einfach in bestehende Produkte und Prozesse integriert werden kann, die nicht mit diesem Ziel entwickelt wurden. Intelligente Fertigungssoftware unterstützt Design- und F&E-Teams bei der Zusammenarbeit auf einer einheitlichen Plattform – bei der Entwicklung von Simulationen, der Datenanalyse, dem Zugriff auf Kundenfeedback und der Integration durchgängiger Produktionsprozesse. Die Praxis des nachhaltigen Designs umfasst einige der folgenden Prinzipien:
Weniger Verpackungen
Minimalistischeres Design mit weniger überflüssigen Teilen
Verringerung der Komplexität in Produktion und Montage
Alle Bestandteile lassen sich leicht demontieren und recyceln
Bei der Entwicklung wird auf Langlebigkeit – und nicht auf Obsoleszenz – geachtet
Naturschutz: Immer mehr Großunternehmen unterstützen globale Naturschutzbemühungen, um ihre Rohstofflieferanten und die natürlichen Ressourcen, von denen sie abhängig sind, zu schützen. Es ist nichts Neues für große Unternehmen, Partnerschaften mit gemeinnützigen Initiativen eingehen zu wollen. Der Unterschied ist heute jedoch, dass diese Partnerschaften mehr sind als eine reine finanzielle Förderung. Moderne Unternehmen lassen sich von Naturschutzorganisationen beraten, um in allen ihren Teams und entlang aller Glieder ihrer globalen Lieferketten eine Kultur der Nachhaltigkeit zu etablieren.
Grüne Fertigungstechnologien und deren Umsetzung
Neue grüne Industrietechnologien werden in rasantem Tempo entwickelt. Sie variieren von Branche zu Branche und umfassen nachhaltiges Produktdesign, effizientere Verarbeitung von Rohstoffen (Schmelzhütten, Papierfabriken, Zementwerke) und weniger energieintensive Fertigungsmaschinen sowie umweltfreundliche Verpackungen. Auch die CO2-Abscheidung und andere alternative und energiesparende Technologien machen große Fortschritte.
Jeder Sektor hat seine eigenen Meilensteine für den Fortschritt und seine eigenen Herausforderungen, die es zu analysieren und zu bewältigen gilt. Einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren für jede Initiative zur grünen Fertigung ist jedoch der Zugang zu intelligenter Technologie.
Wenn intelligente, mit der Cloud verbundene Fertigungslösungen auf einer zentralen Plattform vereint sind, können sie erstaunliche Erkenntnisse liefern und zur kontinuierlichen Verbesserung der Effizienz und Produktivität führen. Nachstehend werden einige der Funktionen und Tools beschrieben, die derzeit dazu beitragen, die grüne Fertigung voranzutreiben.
Mit der Cloud verbundene industrielle IoT-Netzwerke (IIoT): Ein IIoT-Netzwerk dient dazu, unterschiedliche und wertvolle Daten von Anlagen und Maschinen im gesamten Unternehmen zu sammeln und auszutauschen. Im Gegensatz zu IoT-Geräten, die eher auf individueller Basis arbeiten, operieren IIoT-Netzwerke innerhalb eines Datenökosystems. Die von ihnen gesammelten und geteilten Daten werden zentral verarbeitet und analysiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können dann dazu beitragen, Workflows und Prozesse zu optimieren und zu automatisieren. Dies kann dabei helfen, Montage- und Produktionslinien zu optimieren und vorausschauende Instandhaltungsmaßnahmen zu planen, weil Maschinen den Bedienkräften mitteilen, wann sie gewartet oder repariert werden müssen. Mithilfe von IIoT-Daten können sogar menschliche Aufgaben und Teams verbessert und optimiert werden.
Vorausschauende Analysen: IIoT-Netzwerke speisen Maschinen- und Gerätedaten in das Zentralsystem ein. Es gibt aber noch zahlreiche andere Quellen für Informationen und Daten, die berücksichtigt werden müssen. Dazu zählen beispielsweise Kundenfeedback, Wetter- oder Naturereignisse, plötzlich entstehende Verbrauchertrends, Markt- und Wirtschaftsinformationen und sogar politische oder gesellschaftliche Ereignisse. In nicht allzu ferner Vergangenheit waren Unternehmen nicht in der Lage, unterschiedliche Datentypen auf einmal zu analysieren. Zudem fiel es ihnen schwer, eine datengestützte Gesamtbewertung ihrer Betriebsabläufe zu erhalten. Mit KI-gestützten Systemen wie intelligenten ERPs können Unternehmen jedoch IIoT-Daten zusammenführen und analysieren – neben anderen unterschiedlichen und vielfältigen Datensätzen – und so wertvolle Erkenntnisse gewinnen und eine sichere und schnelle Entscheidungsfindung ermöglichen.
Prognosefähigkeiten, die aus der Analyse umfangreicher, vielfältiger Daten gewonnen werden, helfen Unternehmen, fundierte und effiziente Geschäftsentscheidungen zu treffen.
Supply-Chain-Kontrollturm: Angesichts sinkender Gewinnspannen und des sich verschärfenden Wettbewerbs müssen Unternehmen jede sich bietende Gelegenheit nutzen, um ihre Effizienz und Agilität zu verbessern. Oft bedeutet das, mit Netzwerken aus mehreren kleineren Lieferanten und Partnern sowohl vor Ort als auch im Ausland zusammenzuarbeiten. Das ist eine Abkehr vom traditionellen Modell der Lieferkette und kann bei falscher Handhabung zu einem enormen Risiko und zu Komplexität führen. Ein intelligenter Supply-Chain-Kontrollturm hilft dabei, die Abläufe in der gesamten Liefer- und Wertschöpfungskette zu vereinheitlichen. Mit geräteunabhängiger und cloudvernetzter Software werden Silos aufgebrochen. So können Lieferkettenverantwortliche in Echtzeit auf Störungen oder unerwartete Ereignisse reagieren und Live-Aktionspläne für ihr gesamtes globales Unternehmen koordinieren.
Blockchain und Sensoren: Manipulationssichere RFID-Sensoren können Lieferkettenverantwortlichen dabei helfen, die Herkunft der von ihnen bezogenen Materialien nachzuverfolgen und deren ethische und ökologische Unbedenklichkeit zu bestätigen. Die Blockchain dient dabei als unanfechtbare Datenquelle, wenn es um die Rückverfolgung von Materialien geht. Sie ist daher zuverlässiger als jede andere Methode zur Herkunftsbestätigung. Blockchain-Tools stellen nicht nur sicher, dass Materialien Nachhaltigkeits- und Ethikstandards genügen, sondern dienen zudem der Überwachung potenzieller Betrugsfälle und anderer Risiken. Dies trägt dazu bei, das Vertrauen von Investoren und Aktionären zu stärken. Darüber hinaus können Sensoren so konfiguriert werden, dass sie auch andere Arten von Daten erfassen, wie z. B. Temperaturwerte und Bewegungen. Diese Technologien sorgen dafür, dass bei Eintreffen einer Produktlieferung in einem Lager nie wieder geraten werden muss, wer sie bearbeitet hat, wie lange sie sich im Versand befand oder welche Materialien für die Herstellung, den Anbau oder die Montage verwendet wurden.
KI und Machine Learning: KI hilft, Daten schneller und effizienter zu verwalten und zu verarbeiten – aber ihr wahrer Wert liegt in der Fähigkeit, diese Daten zu verstehen. Strukturierte, relationale Daten entsprechen dem, was Sie in einer Tabellenkalkulation sehen würden. Sie sind konkret fassbar und können bestimmten Spalten und Zeilen zugeordnet werden. Heute jedoch liefert die Analyse von Big Data die aussagekräftigsten Erkenntnisse, und Big Data ist größtenteils unstrukturiert. Das bedeutet, dass die Daten nicht exakt in einer Tabelle dargestellt werden können. Zu diesen Daten gehören z. B. IIoT-Videoinput, Kundenfeedback oder Testergebnisse. KI und Machine Learning laufen bei Big Data zur Höchstform auf. KI-Technologien können Muster erkennen, qualitative Inhalte verstehen und unstrukturierte Datensätze vergleichen und gegenüberstellen. Und Machine Learning bedeutet buchstäblich: Das System lernt im Laufe der Zeit, was funktioniert, was nicht und was zu den effizientesten und genauesten Ergebnissen führt.
Automatisierung für Nachhaltigkeit: Viele Hersteller entwickeln die Fähigkeit zum Lights-Out-Manufacturing, um Energieverschwendung zu reduzieren. Dies umfasst die Integration von kollaborativen Robotern (Cobots) und anderen intelligenten Anlagen und Tools, die die Produktion in Echtzeit automatisieren und ohne menschliches Eingreifen arbeiten können. Dadurch können Unternehmen bestimmte Produktionslinien abtrennen, die ohne Beleuchtung oder Belüftung betrieben werden, was die Effizienz steigert und gleichzeitig die Energiekosten senkt.
ERP: Ein reaktionsschnelles, robustes ERP mit einer leistungsstarken Datenbank kann dazu beitragen, Fertigungstechnologien und ‑daten in andere relevante Geschäftsbereiche wie Finanzen, Personalwesen oder Marketing zu integrieren. Jede Abteilung in Ihrem Unternehmen spielt eine Rolle bei der Optimierung der Nachhaltigkeitsbemühungen. Ein integriertes ERP bietet eine Rundumsicht auf Ihre Betriebsabläufe und generiert datengestützte Berichte, die zur Sicherstellung der Nachhaltigkeit und der Compliance im Umweltbereich, zur Analyse von Budgets und Kosten, zur Kontaktaufnahme mit Kunden und Beschäftigten und zur Prognose zukünftiger Trends verwendet werden können.
Sechs geschäftliche Vorteile einer nachhaltigen Produktion
Eine robuste Wirtschaft liegt im Interesse aller – vom Kunden bis zum CEO. Damit Nachhaltigkeitsinitiativen machbar und realistisch sind, muss bei ihrer Umsetzung ein Win-Win-Ansatz verfolgt werden, der nachhaltige ökologische Ergebnisse fördert und gleichzeitig zu Kosteneinsparungen und Rentabilität beiträgt. Vor diesem Hintergrund beobachten wir, dass Behörden wie die EPA, die OECD und der EU-Beirat ihren Fokus auf die Entwicklung und Förderung von Strategien wie den nachstehend genannten verlagern, die langfristiges finanzielles Wachstum und unternehmerischen Erfolg fördern.
- Berücksichtigung aufkommender Verbrauchertrends. Mit jedem Jahr zeigen Verbraucher eine wachsende Präferenz für nachhaltige und sozial verantwortliche Unternehmen. So sind fast drei Viertel (73 %) der Generation Z bereit, für ein nachhaltigeres Produkt einen Aufpreis zu zahlen, und viele sind zunehmend misstrauisch gegenüber Greenwashing – im Gegensatz zu nachweisbaren und transparenten Verpflichtungen zu ethischen, nachhaltigen Geschäftspraktiken.
- Steigerung des Markenwerts. Die Verbraucher von heute verlangen mehr Auswahl, Mehrwert und eine schnellere Abwicklung. Der Erfolg des Online-Shoppings hat auch zu einem Rückgang der Markentreue geführt. Das bedeutet, dass Unternehmen mehr denn je davon profitieren, einzigartige, nachweisbare Markenattribute wie Nachhaltigkeit und ethische Werte zu entwickeln.
- Nutzung von Fördermitteln. Für viele Unternehmen ist die Vermeidung von Risiken und Bußgeldern oder Verlusten der Hauptgrund für die ökologische Ausrichtung ihrer Geschäftstätigkeit. Aber für Unternehmen, die greifbare und sichtbare Nachweise für wirksame ökologische Initiativen vorlegen können, stehen möglicherweise erhebliche staatliche Finanzhilfen zur Verfügung. Intelligente Technologien können diese Bemühungen durch die automatisierte Suche nach neuen und künftigen Subventionen und Möglichkeiten unterstützen.
- Steigerung der Attraktivität für Investoren. Wie Forbes uns in Erinnerung ruft, vermittelt das Engagement eines Unternehmens für nachhaltige und verantwortungsvolle Praktiken ein Bild von Erfolg und „ethischem Unternehmensverhalten, das das Investitionsrisiko reduziert“. Die Umsetzung nachhaltiger Produktionslösungen kann einem Unternehmen Zugang zu neuen umweltbewussten Investorengruppen verschaffen.
- Erhöhung der Attraktivität für gut ausgebildete Arbeitssuchende. Wir leben in einer Zeit, in der selbst die erfolgreichsten Unternehmen der Welt Schwierigkeiten haben, gute Fachkräfte zu gewinnen. 49 % der von Deloitte befragten Angehörigen der Generation Z gaben an, dass die Werte eines potenziellen Arbeitgebers eine wichtige Rolle dabei spielen, ob sie sich für eine Stelle entscheiden oder nicht. In einer separaten britischen Umfrage gaben 65 % der Befragten aller Altersgruppen an, dass sie eher für ein Unternehmen mit strengen Umweltrichtlinien arbeiten würden.
- Einsparungen und Kostensenkungen. Ein Kernaspekt von Nachhaltigkeit ist natürlich die Reduzierung von Abfall und die Fähigkeit, Ressourcen und Energie effizienter zu nutzen. Jedes Unternehmen kann von einer gründlichen Analyse seiner aktuellen Praktiken und der Frage profitieren, wie seine Prozesse optimiert und verbessert werden können.
Nachhaltige Fertigung: die nächsten Schritte
Intelligente Technologien sind ein wesentliches Instrument, um ambitionierte Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Aber letztendlich beginnt es bei Ihren Teams und Ihren Mitarbeitenden. Unternehmen müssen Kommunikationsstrategien entwickeln, die über die gängigen Klischees hinausgehen, die jeder bereits gehört hat. Ihre Teams müssen erfahren, wie sich umweltfreundliche Initiativen auf ihre Arbeit auswirken, wie der Erfolg dieser Maßnahmen beurteilt wird und wie genau der Einsatz für Nachhaltigkeit zu besserer Corporate Health und Arbeitsplatzsicherheit führt.
Durch die Konzentration auf den langfristigen Nutzen und die klare und transparente Kommunikation von Erfolgen – und auch von Herausforderungen – können Unternehmen den Weg für eine Zukunft ebnen, die nicht nur nachhaltiger, sondern auch resilienter, agiler und profitabler ist.
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