Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung

Abstract

Die Transformation von linearen zu zirkulären Wertschöpfungsprozessen gilt als ein wichtiger Hebel zur Steigerung von Resilienz und ökologischer Nachhaltigkeit. Industrie 4.0-Technologien können diesen Wandel unterstützen, indem sie Material-, Energie- und Informationsflüsse entlang des Produktlebenszyklus transparent machen und so auch die Effizienz zirkulärer Prozesse verbessern können. Die vorliegende Expertise des Forschungsbeirats Industrie 4.0, die vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der Technischen Universität Darmstadt erstellt wurde, untersucht im Rahmen einer Unternehmensbefragung und weiterführenden Expertengesprächen die Nutzung von Industrie 4.0-Technologien im Kontext zirkulärer Wertschöpfung in der deutschen Industrie. Im Fokus standen Einsatzschwerpunkte, Hemmnisse, Potenziale sowie Handlungsoptionen zur Ausgestaltung zukünftiger Förderinitiativen, wobei Unternehmen nach Größe und Umsetzungsstand zirkulärer Wertschöpfungsprozesse unterschieden werden. Die Untersuchung zeigt, dass Industrie 4.0-Technologien in Großunternehmen deutlich häufiger eingesetzt werden als in kleinen und mittelständischen Unternehmen. Unabhängig von der Unternehmensgröße konzentriert sich die Nutzung jedoch vor allem auf Traceability-Technologien sowie Sensorik in Maschinen und Produkten. Die Verwaltungsschale spielt hingegen bislang nur eine untergeordnete Rolle. Als größte Hemmnisse für die Umsetzung zirkulärer Wertschöpfungsprozesse wurden die eingeschränkte Verfügbarkeit von Daten entlang der Lieferkette, unklare gesetzliche Rahmenbedingungen sowie komplexe Zulassungs- und Zertifizierungsanforderungen genannt. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen sehen sich zusätzlich mit begrenzten personellen Ressourcen, fehlendem Fachwissen und hohen bürokratischen Anforderungen konfrontiert. Die größten Potenziale digitaler Technologien sehen die befragten Unternehmen in den Bereichen Produktionssteuerung, Qualitätsprüfung und Produktnutzung. Dabei kann die Verfügbarkeit von Zu- stands- und Nutzungsdaten die Befundung rückgeführter Produkte erleichtern und deren Aufbereitung beschleunigen. Besonders hohe Potenziale werden dem Aufbau von Datenplattformen, Datenöko- systemen und Dateninfrastrukturen sowie künftigen Anwendungen der Künstlichen Intelligenz und Datenanalyse zugeschrieben. Gleichzeitig zeigt sich, dass Remanufacturing derzeit nur selten daten basiert unterstützt wird, obwohl gerade hier erhebliche Mehrwerte für den Einsatz digitaler Technologien bestehen. Hinsichtlich der Förderlandschaft bewerten kleine und mittelständische Unternehmen die Wirksamkeit bestehender Fördermaßnahmen insgesamt kritischer als Großunternehmen. Als wesentliche Hürden wurden insbesondere Kapazitätsengpässe, wirtschaftliche Unsicherheit sowie komplexe und zeitaufwendige Antragsverfahren genannt. Aus den Ergebnissen lassen sich drei zentrale Handlungs- empfehlungen ableiten. Zunächst sollten Verfahren zur Antragstellung und -bewertung vereinfacht und effizienter gestaltet werden, was dazu beitragen könnte, mehr Unternehmen für die Teilnahme an Förderprogrammen zu gewinnen. Darüber hinaus benötigen ins besondere kleine und mittelständische Unternehmen praxisnahe nterstützungsangebote, um Industrie 4.0-Technologien erfolgreich einzuführen und anzuwenden. Schließlich sind verläss liche und praktikable politische Rahmenbedingungen erforderlich, damit Unternehmen Investitionen in zirkuläre Wertschöpfung und digitale Technologien langfristig planen und umsetzen können. Die Ergebnisse dieser Umfrage wurden in einem praxisorientierten Leitfaden gebündelt, der Unternehmen konkrete Orientierung bei der Einführung und Nutzung von Industrie 4.0-Technologien für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse bietet. Für eine flächendeckende Umsetzung sind jedoch weitere Forschungsaktivitäten sowie ein intensiver Wissenstransfer in die industrielle Praxis erforderlich.