Sustainability Hotspots in der Produktion – Wo liegen die Potenziale?

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In der Geschichte der industriellen Produktion waren Effizienz und Ressourcenschonung schon immer ein wichtiges Thema. Allein schon aus Eigeninteresse. So ist zum Beispiel das Ziel von Lean Management, jegliche Verschwendungen – bei Material, Arbeit und Abfällen – zu vermeiden. Durch die Digitalisierung wird ein weiterer Effizienzschub möglich, weil neue Automatisierungs- und Autonomisierungstechniken verfügbar sind. Nachhaltigkeit ist dafür zwar kein Treiber. Sie ist aber immerhin ein wünschenswerter Nebeneffekt effizienterer Produktionsprozesse.

Die Entwicklung einer modernen und nachhaltigen Produktion stellt ein komplexes und umfangreiches Unterfangen dar: vom Aufbau nachhaltiger Lieferketten über die Etablierung innovativer Produktstrategien und -entwicklungen bis zur Produktionsplanung samt Technik und Logistik sowie dem Shopfloor-Management. Im Fokus sämtlicher Aspekte stehen immer Mensch, Material, Anlagen und Umwelt.

Um dem gerecht zu werden, müssen die Verantwortlichen in der Produktion einige Fragen für sich beantworten: Welche Nachhaltigkeitsaspekte sind für die Produktionsstandorte relevant? Welche negativen Auswirkungen haben die Produktionsprozesse? Und wie kann ein positiver Beitrag für die nachhaltige Entwicklung geleistet werden?

Um hier Orientierung zu bieten, hat MHP Produktionsumgebungen nach Optimierungspotenzialen untersucht und folgende Hotspots mit hoher Relevanz für die nachhaltige Entwicklung identifiziert:

1. Energieeffizienz und -quellen:

Etwa ein Drittel des gesamten deutschen Energieverbrauchs ist dem industriellen Sektor zuzuschreiben. Während circa 90 Prozent der Energienutzung auf Wärme (67 %) und Antrieb (22 %) entfallen, sind die übrigen Bereiche wie Kälte, Beleuchtung oder IKT (Informations- und Kommunikationstechnologie) von eher geringer Bedeutung (AG Energiebilanzen e.V.).Positiv hervorheben lässt sich die deutsche Energieproduktivität, welche in den letzten Jahren in bemerkenswertem Maße gestiegen ist (Umweltbundesamt, UBA) Prognosen der IEA (International Energy Agency, IEA) gehen davon aus, dass der weltweite Energieverbrauch bis 2050 weiter konstant steigen wird. Daher ist es umso wichtiger, über intelligente Energiemanagementsysteme die vielfach vorhandenen Energieeffizienzpotenziale in den Anlagen weiter zu erschließen sowie den Wandel zu erneuerbaren Energiequellen konsequent voranzutreiben.

2. Treibhausgas Emissionen:

Die gute Nachricht vorweg: Qualmende Fabriktürme sind in der Bundesrepublik dank moderner Anlagentechnologie ein eher seltener Anblick. Die schlechte Nachricht: Seit etwa 15 Jahren stagnieren die Treibhausgasreduktionen im verarbeitenden Gewerbe (UBA). Produktion und Logistik verursachen weiterhin enorme Mengen energie- und prozessbedingter THG-Emissionen. Auch hier führen die Segmente Chemie, Metalle, Koks und Mineralölerzeugnisse das Feld der Emittenten an. In Anbetracht ambitionierter Klimaziele verschärft sich das Problem: Einige Emissionen sind weder durch Prozess- noch Produktoptimierungen vermeidbar. Hierfür sind umfassende Investitionen und technologische Innovationen zu meistern, wie im Falle der CO2-Sequestrierung durch CCS (Carbon Capture and Storage).

3. Material, Abfälle und Schadstoffe

Neben den negativen Effekten für das Klima wirkt sich die industrielle Produktion auch auf andere Weise nachteilhaft auf die Umwelt aus – etwa auf Natur und Wasser. Produktionsbedingte Materialverbräuche, schädliche Substanzen, Plastikverpackungen, Abfälle sowie Feinstaub sollten daher stärker in den Fokus der Produktionsverantwortlichen rücken. Das lineare Take-make-waste-Produktionsprinzip findet jährlich im „Earth Overshoot Day“ seinen traurigen Höhepunkt (World Wildlife Fund, WWF). So waren 2020 bereits am 22. August alle nachwachsenden Ressourcen des Planeten verbraucht. Dringender denn je werden Konzepte wie etwa eine Circular Economy (Kreislaufwirtschaft) benötigt, um steigende Produktionskapazitäten vom Abbau nicht-erneuerbarer Ressourcen zu entkoppeln. Dabei geht es vor allem um verlängerte Produktlebenszyklen sowie den forcierten Einsatz zirkulärer Materialien.

4. Landnutzung, Böden und Biodiversität

Oftmals unterschätzt, aber dennoch enorm problematisch: Der massive Verlust an Biodiversität gehört zu den drei größten existenzbedrohenden Risiken unserer Erde (World Economic Forum, WEF). Ozeane und Regenwälder befinden sich laut den Wissenschaftler*innen in alarmierendem Zustand. Der Schutz von Landmassen und Ökosystemen vor industrieller Beschädigung ist auch in Deutschland ein kontroverses Thema. So zeigt sich, dass sowohl die Errichtung neuer Batteriefabriken als auch der Ausbau des Braunkohletagebaus Entscheider*innen vor das bekannte Dilemma stellt, den wirtschaftlichen Nutzen gegen die ökologischen Kosten abzuwägen.

5. Mitarbeiter*innen, Menschen und Arbeitsbedingungen

Im Kontext hochautomatisierter und Roboter-gesteuerter Produktionsprozesse besteht die Gefahr, dass der Produktionsfaktor „Mensch“ zunehmend an Bedeutung verliert. Eine nachhaltige Produktion hingegen, versucht den Menschen im Unternehmen ein sicheres und produktives Umfeld zu bieten. Umfassende Gesundheitsaspekte sowie eine psychosozial günstige Arbeitsumgebung können signifikant zur Produktionseffizienz beitragen. Dazu gehört unter anderem die Reduktion von Arbeitsunfällen und Lärmbelastungen, die Entwicklung von sozialer Chancengleichheit sowie die Förderung persönlicher Entwicklungspotenziale.

Zur Lösung

Die Hotspots machen die Komplexität der Aufgabe sowie die Vielfältigkeit der Herausforderungen deutlich, in denen Produktionsverantwortliche in Zukunft agieren müssen. Im Kontext einer Smart-Factory-Vision (dazu auch unser lesenswertes White Paper) hat MHP einen „Smart & Sustainable Production“-Lösungsansatz entwickelt, womit Produktionsorganisationen Use-Case-gestützt zur digitalen und nachhaltigen Transformation befähigt werden.

Das Vorgehen basiert auf einer umfangreichen qualitativen und quantitativen Reifegradanalyse. So stützt sich die quantitative Methodik unter anderem auf bewährte Instrumente, mit deren Hilfe Stoff-, Prozess- und Informationsströme transparent visualisiert und Verschwendungen, Umweltauswirkungen sowie Automatisierungsaspekte identifiziert werden können. Die fundierte Datenbasis dient der späteren Use-Case-Definition. Das potenzielle Analysespektrum ist grundsätzlich breit angelegt und kann fokusabhängig eingegrenzt werden. Neben konventionellen Metriken wie Liege- oder Taktzeiten können auch Nachhaltigkeitsfaktoren wie Materialfootprints und Energieverbräuche ausgewertet werden. Ein weiterer Mehrwert: Der ermittelte Reifegrad dient dem kontinuierlichen Benchmarking.

Aus der Analyse folgt eine systematische Übersicht der Optimierungspotenziale in den produktionsbezogenen Nachhaltigkeits- sowie Digitalisierungsleistungen. Anhand der Ergebnisse ist es möglich, ein unternehmensspezifisches Zielbild abzuleiten, welches durch ein individuelles Mindset, wie „Die Fabrik der Zukunft – smart, lean und green“ (Porsche AG) getragen wird und in einem umfassenden KPI-Rahmenwerk eingefasst ist.

Im nächsten Schritt werden für die zuvor identifizierten Schwachstellen und Optimierungspotenziale geeignete „Smart & Sustainable Production“-Use-Cases evaluiert. Diese beschreiben konkrete Lösungen – zum Beispiel, um horizontal die vor- und nachgelagerte Aktivitäten entlang der Wertschöpfung  einzubinden oder um vertikal die Produktionssteuerung von der Feldebene bis zur Geschäftsleitungsebene zu integrieren. Neben Quick Wins sind vor allem technologische, organisatorische und prozessuale Anwendungsfälle im Fokus.

Das weitere Vorgehen ist mit einer standardisierten Sustainable-Business-Case-Betrachtung unterlegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Managemententscheidungen im Optimum aus Kosten-, Nutzen-, Machbarkeits- und Nachhaltigkeitsaspekten stattfinden. Die detaillierte Use-Case-Roadmap ermöglicht dann eine zielgerichtete Transformation sowie zusätzliche Synergien in der Umsetzung.

Der „Smart & Sustainable Production“-Ansatz stiftet grundsätzlich nicht nur ökologischen und sozialen Mehrwert. Nachhaltige Produktion nimmt einen positiven Einfluss auf die Bindung der Mitarbeiter*innen, gibt Impulse für die Innovationsfähigkeit, zieht umweltbewusste Kund*innen an, stärkt die Außenwahrnehmung des gesamten Unternehmens und leistet somit auf vielfältige Art und Weise einen wichtigen Beitrag für die nachhaltige Entwicklung.

Unsere Erfahrung aus vielen Projekten ist dabei, dass neben der industrie- und funktionsübergreifenden sowie prozessualen und technologischen Expertise auch ein umfassendes Partnernetzwerk ein entscheidender Faktor für eine nachhaltige Produktionstransformation ist.

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Veröffentlicht am: 14.04.2021
Autoren: Fabian Kentsch, Daniel Wessig

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Fabian Kentsch
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