Produktivität und Ressourceneffizienz
Produktionssteigerung mit Nachhaltigkeit im Einklang
Die Steigerung von Produktivität und Effektivität in der Industrie und eine ressourcenschonende Nachhaltigkeit stehen sich nicht unversöhnlich gegenüber. Wirtschaftliche Ziele und ökologische Verantwortung unterstützen sich gegenseitig - nur ist das noch nicht überall erkannt.
Bild: © Irina Strelnikova/stock.adobe.com Nachhaltiges Produzieren ist nicht nur wegen der Rohstoffverfügbarkeit und der steigenden Energiekosten ein Muss für die Industrie. Denn Nachhaltigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und Produktivität eines Unternehmens.
Bild: ©Gorodenkoff/Shutterstock.com
Katharina Röhrig: Das Thema Nachhaltigkeit beginnt ganz klar auf Führungsebene: Erst wenn das Bewusstsein für nachhaltiges Produzieren an oberster Stelle vorhanden ist, können die Weichen im Unternehmen gestellt werden. Allerdings konkurriert Sustainability an dieser Stelle natürlich auch mit vielen anderen Top-Management-Themen. Darüber hinaus existieren bislang keine einheitlichen Reporting-Formate - Vorhandene Methoden stehen oftmals im Konflikt miteinander. Auswirkungen und Ergebnisse nachhaltiger Prozesse sind so nur schwer messbar, wodurch sich natürlich auch die Entscheidungsfindung auf Management-Ebene schwierig gestaltet. Insgesamt muss Sustainability als strategischer Faktor verstanden werden und in sämtliche Strategiebildungs- und Innovationsprozesse einfließen - das braucht Zeit.
Die Digitalisierung und der Einsatz von smarten Produktionsmanagementsystemen fördern die ressourcenschonende Fertigung sozusagen nebenbei. Wird dieser Effekt durch den Einzug von künstlicher Intelligenz in die Industrie noch stärker werden?
Katharina Röhrig: Künstliche Intelligenz wird die Produktion in Sachen Nachhaltigkeit definitiv einen Schritt nach vorne bringen. Schon jetzt tragen smarte Produktionssysteme erheblich dazu bei, natürliche Ressourcen zu schonen und Energie aber auch CO2-Emissionen einzusparen. Vor allem im Material- und Energiebereich kann dieses Einsparpotenzial, durch den Einsatz von KI - beispielweise im Zusammenhang mit vorausschauender Wartung - noch um einiges gesteigert werden.
"Nachhaltigkeit beginnt auf Führungsebene"
Digitale Produktionsleitsysteme gibt es schon seit vielen Jahren. Welche Bedeutung hat die digitale Revolution für die Implementierung und Nutzung solcher IT-Lösungen?
Katharina Röhrig: Zunächst einmal möchte ich an dieser Stelle sagen, dass ich nicht so absolutistisch von einer digitalen Revolution sprechen möchte. Vielmehr ist gerade im Industriekontext von einer Evolution zu sprechen. Und dennoch ist gerade MES-Software im Zuge dieses digitalen Wandels nicht wegzudenken. Vielmehr fügen sich die multifunktionalen MES-Lösungen als wichtiges Bindeglied zu den IT-Systemen der ERP-Ebene ein, um ein Bild der Fertigung abzubilden und diese ressourcenoptimiert zu steuern.
Bild: ©GFOS/Catrin MoritzLeistungsstarke Software steht bereit und die IT-Infrastruktur wird Stück für Stück ausgebaut. Sind die Unternehmen für die digitale Transformation gut aufgestellt?
Katharina Röhrig: Viele Unternehmen haben schon vor Jahren wichtige Weichen gestellt, andere verschlafen diesen Trend bis heute. Die strategische digitale Ausrichtung macht sich aber bereits heute in der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen bemerkbar und das wird sich nur noch weiter verstärken. Dennoch kann man erfreulicherweise einen ganz klaren Trend dahingehend erkennen, dass immer mehr Unternehmen wichtige Veränderungen vornehmen und daher immer besser aufgestellt sind.
Nachhaltigkeit hat direkten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und Produktivität eines Unternehmens. Warum scheint es so schwierig, eine nachhaltige Industrie als Standard zu etablieren?
Katharina Röhrig: Das Thema Nachhaltigkeit beginnt ganz klar auf Führungsebene: Erst wenn das Bewusstsein für nachhaltiges Produzieren an oberster Stelle vorhanden ist, können die Weichen im Unternehmen gestellt werden. Allerdings konkurriert Sustainability an dieser Stelle mit vielen anderen Top-Management-Themen. Darüber hinaus existieren bislang keine einheitlichen Reporting-Formate. Vorhandene Methoden stehen oft im Konflikt miteinander. Auswirkungen und Ergebnisse nachhaltiger Prozesse sind so nur schwer messbar, wodurch sich natürlich auch die Entscheidungsfindung auf Managementebene schwierig gestaltet. Insgesamt muss Sustainability als strategischer Faktor verstanden werden und in sämtliche Strategiebildungs- und Innovationsprozesse einfließen - das braucht Zeit.
Digitalisierung wie der Einsatz von Produktionsmanagementsystemen können die ressourcenschonende Fertigung sozusagen nebenbei fördern. Welchen Effekt könnte künstliche Intelligenz in diesem Umfeld erzielen?
Katharina Röhrig: Künstliche Intelligenz wird die Produktion in Sachen Nachhaltigkeit definitiv einen Schritt nach vorne bringen. Schon jetzt tragen smarte Produktionssysteme erheblich dazu bei, natürliche Ressourcen zu schonen und Energie sowie CO2-Emissionen einzusparen. Vor allem im Material- und Energiebereich kann dieses Einsparpotenzial durch den Einsatz von KI - beispielweise im Zusammenhang mit vorausschauender Wartung - noch um einiges gesteigert werden.
Aus unternehmerischer Sicht steht die stetige Verbesserung der Fertigungseffizienz ganz klar im Fokus. Denn nur auf Grundlage von wirtschaftlichem Erfolg lässt sich ein Unternehmen zukunftsorientiert führen. Dabei geht es einerseits um das Ausschöpfen der im Betrieb vorhandenen Potentiale, andererseits aber auch um die Optimierung bestehender Prozesse, um die Effektivität zu steigern. Produktionsplanungen und -vorgänge, Durchlaufzeiten und Ausschussmengen, Materialflüsse und Beschaffungslogistik, Facharbeiter- und Maschinenverfügbarkeiten, all das steht unter anderem im Blickfeld eines prozess- und zeitoptimierten Produktionsmanagements.
Schaltstelle für Veränderungen
Industrielle Revolutionen, aber auch die kontinuierliche Weiterentwicklung von Maschinen, Anlagen und Fertigungstechniken führen dazu, dass Unternehmen wirtschaftlicher arbeiten können, denn die Investition in moderne Maschinen rechnet sich zumeist bereits nach wenigen Jahren. Zudem ermöglichen eine globale Logistik und eine produktzentrierte Wertschöpfungskette eine kostenoptimierte Planbarkeit von Prozessen rund um die Fertigung. Die Industrie ist also in der Position, viele Prozesse sehr effektiv und effizient zu gestalten.
Bild: ©sveta/stock.adobe.comFortschritte durch digitales Produktionsmanagement
Die Prozesse innerhalb der Fertigung sind hochkomplex und oftmals über einzelne Abteilungen, Werke und Niederlassungen verteilt. Ein möglichst effektives Produktionsmanagement muss daher auf belastbare Realdaten aus der Produktion zurückgreifen können, um Prozesse optimiert planen, steuern und kontrollieren zu können. Grundlage für ein solches Produktionsmanagement sind Maschinen- und Anlagendaten sowie möglichst viele, kontinuierlich erfasste Informationen aus dem gesamten Produktionsumfeld. Mit modernen Sensoren und Messtechnologien können einzelne Produktionsschritte detailliert überwacht werden - beispielhaft zu nennen sind Chargendaten, Ausschussmengen, Durchlaufzeiten sowie Energie- und Prozessdaten, die einen Einblick in den Ressourceneinsatz und Energieaufwand eines Produktes beziehungsweise einer ganzen Produktion liefern. Während neue Maschinen bereits ab Werk mit Sensorik zur Datenerfassung ausgestattet sind, können ältere Maschinenparks heutzutage problemlos mit entsprechenden Techniken und Systemen nachgerüstet werden. Flexibilität und Transparenz werden erreicht, indem die erfassten Daten zunächst plausibilisiert und dann fehler- und störungsfrei an das Steuerungssystem, das Manufacturing Execution System, weitergegeben werden. Hier fließen alle Produktions- und Prozessdaten zusammen und werden analysiert. Sie stehen dann den Planungsverantwortlichen sowohl im Produktionsmanagement als auch in anderen Abteilungen und Entscheidungsebenen eines Unternehmens zeit- und ortsungebunden zur Verfügung. Die Daten geben im Zusammenhang, vor allem aber auch im Vergleich zu bestehenden Daten, Norm- und Richtwerten einen tiefen Einblick in ganzheitliche Produktionsprozesse. So lassen sich Engpässe, mögliche Störungsquellen sowie unproduktive Prozesse ausfindig und analysierbar machen. Mithilfe eines digitalen Produktionsmanagement können Fertigungen flexibel gesteuert und analysiert werden. Die kontinuierlich erfassten Daten fließen wiederum ins System, um eine kontinuierliche Fertigungssteuerung in Echtzeit mit optimierten Prozessen zu ermöglichen.
Effiziente Datensammler
Manufacturing Execution Systems gelten als Wegbereiter für Industrie 4.0 und die digitale Transformation der Fertigungsindustrie. Als Datensammler in der Produktion schaffen sie die Transparenz und Grundlage für eine nachhaltige Prozessoptimierung. Somit sind MES-Lösungen auch ein Tool, um Ressourcen bestmöglich einzusetzen. Neben einem Materialflussmanagement und einer systematischen Lagerverwaltung tritt hier vor allem das Energie- und Prozessdatenmanagement zum Vorschein. Denn Fertigungsprozesse sind oft nicht nur komplex, sondern auch energieintensiv. Durch die Analysen des Manufacturing Execution Systems und die bereitgestellten Daten können Planungsverantwortliche einerseits manuell in Produktionsprozesse und Abläufe eingreifen, um diese effizienter, ressourcen- und somit auch umweltschonender zu gestalten. Andererseits können Planungen und Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette so strukturiert werden, dass ein möglichst geringer Ressourcen- und Energieeinsatz notwendig ist. Dabei werden besonders energieintensive Maschinen oder Fertigungsschritte identifiziert und Verbesserung angestoßen. Außerdem lassen sich Ausschussmengen, Durchlaufzeiten und Produktqualität verbessern, damit weder Über- noch Fehlproduktion zu unnötigem Ressourceneinsatz führen. Mit Manufacturing Execution Systems können unternehmensintern nachhaltige Prozesse geschaffen werden.
Schnittstelle zur Unternehmens-IT
Gleichzeitig bietet die Schnittstellentechnologie neuerer MES-Lösungen einen Anknüpfungspunkt für spezialisierte Analysetools des Nachhaltigkeitsmanagement. Zur Steigerung der Produktivität und gleichzeitigen Verbesserung der Nachhaltigkeit innerhalb eines Betriebes können Systeme zur Energierückgewinnung umgesetzt werden. Die Möglichkeiten und Konzepte unterscheiden sich von Branche zu Branche, jedoch können Material- und Energieaufwände sowie produktionsnahe Prozesse wie Transport, Lagerung und Entsorgung analysiert und meist signifikant verbessert werden.
KI-Systeme zum Ressourcen sparen
Investiert ein Unternehmen sowohl in moderne Maschinen als auch in CO2-neutrale Energiesysteme, ist ein nachhaltigeres und gleichzeitig kostenreduziertes Produzieren möglich. Die Fertigung kann flexibel auf die Verfügbarkeit von klimaneutralem Strom reagieren, Energiespeicher sorgen dabei für die Grundsicherung und können Überschüsse in das öffentliche Stromnetz speisen. Schon jetzt sorgen MES-Lösungen vielerorts dafür, dass das Fertigungsmanagement schnell in Produktionsprozesse eingreifen kann, um zeit- und prozessoptimiert zu arbeiten. Der Ressourceneinsatz und ein bestmöglicher Materialfluss sind hier ebenso elementar, wie die Flexibilität in der Planung. Der Einzug der künstlichen Intelligenz in die Industrie eröffnet an dieser Stelle weitere Potentiale, da sich vorausschauender planen und produzieren lässt. Auf Basis der Daten im Manufacturing Execution System können Systeme mit KI-Algorithmen angelernt werden, die Wirkzusammenhänge und Regelmäßigkeiten erkennen und schon bei kleinen Abweichungen steuernde Eingriffe ermöglichen. Im Produktionsprozess lassen sich auf diese Weise Wartungsarbeiten bestmöglich einplanen, Maschinenstillstände verhindern und Ressourcen früh umschichten. Die Erkenntnisse, die ein KI-basiertes MES zur Verfügung stellen kann, sind auch nützlich für das Energie- und Ressourcenmanagement. Auch hier werden Kapazitäten früh erkannt oder Fertigungsschritte bei sich anbahnender Knappheit umgeplant. Manufacturing Execution Systems und spezialisierte KI-Module können demnach über viele Stellschrauben zu einer nachhaltigeren Produktion beitragen, ohne dabei ihre Aufgabe der Effektivitätssteigerung zu vernachlässigen.
Bild: ©GFOS/Catrin MoritzLeistungsstarke Software steht bereit und die IT-Infrastruktur wird Stück für Stück ausgebaut. Sind die Unternehmen für die digitale Transformation gut aufgestellt?
Katharina Röhrig: Viele Unternehmen haben schon vor Jahren wichtige Weichen gestellt, andere verschlafen diesen Trend bis heute. Die strategische digitale Ausrichtung macht sich aber bereits heute in der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen bemerkbar und das wird sich nur noch weiter verstärken. Dennoch kann man erfreulicherweise einen ganz klaren Trend dahingehend erkennen, dass immer mehr Unternehmen wichtige Veränderungen vornehmen und daher immer besser aufgestellt sind.
Nachhaltigkeit hat direkten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und Produktivität eines Unternehmens. Warum scheint es so schwierig, eine nachhaltige Industrie als Standard zu etablieren?
Katharina Röhrig: Das Thema Nachhaltigkeit beginnt ganz klar auf Führungsebene: Erst wenn das Bewusstsein für nachhaltiges Produzieren an oberster Stelle vorhanden ist, können die Weichen im Unternehmen gestellt werden. Allerdings konkurriert Sustainability an dieser Stelle mit vielen anderen Top-Management-Themen. Darüber hinaus existieren bislang keine einheitlichen Reporting-Formate. Vorhandene Methoden stehen oft im Konflikt miteinander. Auswirkungen und Ergebnisse nachhaltiger Prozesse sind so nur schwer messbar, wodurch sich natürlich auch die Entscheidungsfindung auf Managementebene schwierig gestaltet. Insgesamt muss Sustainability als strategischer Faktor verstanden werden und in sämtliche Strategiebildungs- und Innovationsprozesse einfließen - das braucht Zeit.
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Dieser Artikel erschien in IT&Production 7 (September) 2021 - 06.09.21.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
