Zum Inhalt gehen

Mit der Green Lean Digital Factory zu nachhaltiger Produktion

Capgemini
2020-10-30

Teil 1: Zukunftsfähigkeit der Produktion mit mehr Nachhaltigkeit sichern

Teil 2: Fünf Hebel der Green Lean Digital Factory

Tobias Wissing, Capgemini Invent

Mit der Green Lean Digital Factory können Industrieunternehmen ihre ökonomische und ökologische Effizienz in der Produktion steigern. Mit diesen fünf Stellhebeln lassen sich Ziele und Anforderungen für zukunftsfähig Fabriken identifizieren.

Kundenbedürfnisse werden immer spezifischer, der Wettbewerbsdruck steigt und gleichzeitig wird die Forderung nach mehr Nachhaltigkeit immer stärker. Wie produzierende Unternehmen auf die Anforderung nach mehr Nachhaltigkeit bei gleichzeitigem Erhalt der Wirtschaftlichkeit reagieren kann, habe ich in meinem ersten Blogartikel (s. unten) vorgestellt. Der Dreiklang hinter der Green Lean Digital Factory zielt auf eine Steigerung der ökonomischen und ökologischen Effizienz in der Produktion ab und wurde zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) entwickelt. Mit den folgenden fünf Stellhebeln lassen sich Ziele und Anforderungen für dem Weg dorthin identifizieren.

Abb. 1: Die fünf Stellhebel zur Kostensenkung und Verbesserung der Umweltwirkung durch die Green Lean Digital Factory

1. Erneuerbare Energien / “Green Sourcing” und effizienter Verbrauch

Die Nutzung fossiler Brennstoffe für die Energieerzeugung setzt enorme Mengen an Treibhausgasen frei und ist hauptverantwortlich für die Veränderung des Klimas. Bemühungen den Herausforderungen des Klimawandels zu begegnen sind deshalb mit einer Transformation des Energiesystems eng verknüpft. Der steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung führt durch die Wetterabhängigkeit der Energieträger Sonne und Wind zu einem zunehmend fluktuierenden Stromangebot. Durch einen effizienten und flexiblen Energieeinsatz können Unternehmen einen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien leisten und gleichzeitig durch die Nutzung von Strompreisschwankungen, die Maximierung des Eigenverbrauchs, die Reduktion von Spitzenlasten durch Lastmanagement oder die Beseitigung von Energieineffizienzen ihre Stromkosten nachhaltig senken. Schaffen Sie die Voraussetzung mit der Transparenz über Energieflüsse am Produktionsstandort und einer gesamtheitlichen Betrachtung von Erzeugungsanlagen, Speichersystemen und Energiebedarfen.

2. Digital optimierte Prozesse

Durch den Einsatz von digitalen Tools können die Material- und Informationsflüsse ganzheitlich erfasst werden. Durch diese Datenbasis wird die Identifizierung von Verschwendungsherden und Ineffizienzen deutlich vereinfacht und Wechselwirkungen zwischen den Prozessen werden erkannt. Beide Aspekte ermöglichen eine ganzheitliche Optimierung, die von einer verbesserten Anlagenauslastung über die Prozessoptimierung selbst bis hin zur Reduktion von Produktionsabfällen und Ausschuss reichen. Bei TATA Steel konnten durch Prozessoptimierung 40 Prozent des Energieverbrauchs bei deren Kühltürmen eingespart werden. Die Einsparung entspricht rund 0,8 MW an Elektrizität bzw. 413 Tonnen an CO2 pro Jahr.1) Durch digital vernetzte Planung können Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt bspw. bis zu 20 Prozent der Planungskosten einsparen. Darüber hinaus lassen sich mit dem Einsatz von digitalen Werkzeugen um 15 Prozent schnellere Analysen durch- und Entscheidungen herbeiführen. Mit der Einführung einer Operator Assistance App für die Produktionsplanung und Operations ließen sich in einem Unternehmen aus dem Automotiv-Bereich circa 18 Prozent der Kosten und Papier einsparen. 2)

3. Innovation für Nachhaltigkeit

Trotz Einführung von digitalen Werkzeugen ist das Optimierungspotential von Prozessketten begrenzt. Sind die wichtigsten Maßnahmen umgesetzt, ist das Kosten-Nutzen-Verhältnis weiterer Reduktionspotenziale in der Regel nicht adäquat. Ein zusätzlicher Nutzen kann durch Innovationen erzielt werden. Der Einsatz von neuen Technologien wie bspw. verschnittarme Fertigungsverfahren und/oder die Verwendung biobasierter Materialien kann zu weiteren Senkungen von Kosten und Umweltwirkungen beitragen. In einem europäisch-geförderten Projekt konnten beispielsweise durch ein neues Werkzeugkonzept über 80 Prozent des Energiebedarfs in der Nutzungsphase eingespart werden3).

4. Gemeinsame Nutzung der „Green IT“

Vom Datenzentrum über IT-Netzwerke sowie gemeinnütziger Energie- und Cloud Serviceanbieter lassen sich digitale Ressourcen und physische IT-Anlagen gemeinsam und effizient nutzen. Mit der Einrichtung einer neuen IoT-Plattform sind Einsparungen von Treibhausgasemissionen (CO2-Äquivalente) möglich. Effizienzmaßnahmen beim Betrieb und der Auslegung von Rechenzentren haben einen starken Einfluss auf die Umweltwirkungen.

5. Wertschöpfung im geschlossenen Systemkreislauf

Die Unterscheidung zwischen einem wertvollen Rohstoff und Kosten verursachendem Abfall ist oft nur eine Frage der Perspektive. Dabei ist eine ganzheitliche Betrachtung notwendig, denn nicht nur die Entsorgungskosten selbst, sondern auch der Einkaufspreis der neuen Materialien, die durch recycelte Materialen ersetzt werden, sind zu berücksichtigen.
Durch Rückführung der Wertströme in das Produktionssystem (Circular Economy) sind die Senkung der Produktkosten und das Erreichen von Wettbewerbsvorteilen möglich. Das Beispiel der Mehrfachverwendung von Verpackungsmaterialien hat sich bereits in der ersten Lean Phase in der Automobilindustrie ausgezahlt.

Die Einsparpotenziale sind signifikant, wenn die wesentlichen Treiber der Verschwendung identifiziert sind. Danach ist klar, welchen Weg Sie zu einer ökonomisch und ökologisch neu ausrichteten Produktion gehen müssen. Sprechen Sie uns an, unsere Experten von Capgemini und des Fraunhofer IGCV helfen Ihnen dabei entsprechende Stellhebel für Ihre Produktion zu finden. GREEN + LEAN + DIGITAL lohnt sich!

  1. CO2 calculation considering calculation factor of 516 g CO2/kWh; based on Icha, P.; Kuhns, G.; Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990-2017; Umwelt Bundesamt; May 2018
  2. Capgemini Internal Benchmark
  3. https://cordis.europa.eu/project/id/325936/de; Innovations for Sustainability; Fraunhofer IGCV; Hohmann, A.; 2020

Teil 1: Zukunftsfähigkeit der Produktion mit mehr Nachhaltigkeit sichern

Daniel Czilwik, Capgemini Invent

Der Trend zu immer spezifischeren Kundenbedürfnissen setzt sich weiter fort. Geschäftsprozesse werden kontinuierlich auf den Kunden ausgerichtet und sind zugleich ein Indikator der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Der dabei zunehmende Wunsch nach neuen und individuellen Produkten sowie die stetig kürzer werdenden Markteintrittszeiten stellen Produktionsbetriebe vor ständig neue Herausforderungen. Zusätzlich rückt der Klimawandel verstärkt in den gesellschaftlichen, politischen und wirtschaftlichen Fokus.

Was treibt Unternehmen an?

Produktionsunternehmen müssen daher in Zukunft neben der ökonomischen auch ihre ökologische Effizienz sicherstellen. Neben Unternehmenswerten und innerbetrieblichen Gründen sind, basierend auf unseren Erfahrungen, die folgenden drei Haupttreiber durch Produktionsbetriebe fortlaufend zu berücksichtigen und in ihr kundenorientiertes Handeln zu integrieren:

  1. Erhöhte Anforderungen an Nachhaltigkeit in Produkten oder Prozessen durch den Endkunden sowie die Chance von nachhaltigen Produkten bzw. Produktionsweisen als Marketinginstrument und Reputationsmöglichkeit.
  2. Erhöhte Anforderungen an Nachhaltigkeit in Produkten oder Prozessen innerhalb des Produktionsnetzwerkes
  3. Die Berücksichtigung und Erfüllung von zunehmenden rechtlichen Anforderungen

GREEN + LEAN + DIGITAL = Zukunftsfähig

Wie kann die Produktion auf die Anforderung nach mehr Nachhaltigkeit bei gleichzeitigem Erhalt der Wirtschaftlichkeit reagieren?  Die Antwort von Capgemini und dem Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) auf diese Frage ist die Green Lean Digital Factory! Die Green Lean Digital Factory kombiniert klassische Lean Management Konzepte mit den Potenzialen der Digitalisierung, um die Vision einer nachhaltigen Fabrik zu erreichen. Dieser Dreiklang führt zu einer ökonomischen und ökologischen Effizienzsteigerung in der Produktion.

Abb. 1: Dreiklang von Green, Lean und Digital für ökonomische und ökologische Effizienz

Unser Konzept der ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit konzentriert sich darauf, die Bedürfnisse der Gegenwart zu befriedigen, ohne die Bedingungen für zukünftige Generationen nachteilig zu beeinflussen. Es basiert auf den Säulen: Ökonomie, Ökologie und Technologie, die für ein soziales und umweltfreundliches Produktionsumfeld ausgewogen sein müssen. Die Green Lean Digital Factory basiert im Kern auf Lean Management Prinzipien wie kundenorientierten und verschwendungsfreien Prozessen. Lean stellt die Basis für die Digitalisierung der Fertigung dar. Mit der Digitalisierung werden einerseits durch den Einsatz neuer Technologien die Optimierungs- und Innovationspotenziale der Smart Factory erschlossen und andererseits die Tools und Methoden des Lean Managements (bspw. digitale Wertstromanalyse) angereichert.

Mit der Ergänzung um Nachhaltigkeit (Green) strebt die Green Lean Digital Factory die Maximierung der ökonomischen und ökologischen Effizienz an. Dieses Ziel wird durch den Einsatz von Prinzipien, Werkzeugen und Technologien aus allen drei Bereichen erreicht. So lassen sich Lean Methoden und digitale Lösungen beispielsweise zur Identifizierung und Reduktion des Energieverbrauchs einsetzen. Technologien wie IIoT oder Manufacturing Intelligence erhöhen signifikant die Transparenz und ermöglichen die gezielte, zeitnahe Umsetzung von Maßnahmen, um die Nachhaltigkeitsziele in der Produktion zu erreichen.  Zusammengefasst wird damit ein positiver Beitrag für die heutigen Mitarbeiter, zukünftige Generationen und die Profitabilität des Unternehmens erreicht.

Abb. 2: Die Kernelemente der Green Lean Digital Factory

Zahlreiche Unternehmen beweisen bereits, dass ein positiver Effekt möglich ist

Bosch spart durch den Einsatz einer IoT-Plattform zur Optimierung von Energieverbräuchen 5.000 Tonnen Treibhausgasemissionen (CO2-Äquivalente) und 2,4 Millionen Euro pro Jahr. Vergleichbares gelang TATA STEEL: eine Energieeinsparung von 40% konnte bei Kühltürmen durch den Einsatz von Datenanalysen realisiert werden. Viele weitere solche Beispiele müssen folgen, um gemeinsam eine grüne Zukunft zu gestalten.

Sie möchten nicht länger warten und in Ihrer Produktion die ökonomische und ökologische Effizienz erhöhen? Dann freuen wir uns über einen Austausch! Capgemini und das Fraunhofer IGCV haben es sich gemeinsam zum Ziel gesetzt, Unternehmen zu einer schlanken, intelligenten und zugleich nachhaltigen Produktion zu transformieren. Nächste Woche erscheint zudem unser zweiter Blog Artikel zum Thema: Fünf Hebel der Green Lean Digital Factory.

Blog per E-Mail abonnieren

Erhalten Sie regelmäßig Blogposts in Ihrem Posteingang.