Wie digitale Lösungen die Transformation der Branche unterstützen können

Es wird ernst: Nachhaltigkeit wird zunehmend zum Auswahlkriterium von Produkten und Lieferanten, Investitionsmittel werden immer öfter nur für Unternehmen mit guter CO2-Bilanz bereitgestellt. Auch in der Chemieindustrie hängt der Erfolg verstärkt von folgenden Faktoren ab:

• Einführung nachhaltiger Prozesse und Minimierung des Ressourceneinsatzes, um Kosten zu reduzieren
  und das Unternehmen für Kunden attraktiver zu
  machen;
• Verbesserung der operativen Leistung von Produktionsstandorten, vor allem durch die Reduzierung von Qualitätsmängeln und Energieverbrauch;
• Reduzierung und Vermeidung von Treibhausgasemissionen wie CO2 und den damit verbundenen Abgaben, Senkung der indirekten Kosten durch weniger Reisetätigkeiten der Mitarbeiter.

Für eine nachhaltige Entwicklung sind Ingenieure gefordert, im Sinne eines kompletten Asset-Lebenszyklus-Managements von Produktionsanlagen zu denken, vom Entwurf bis zum Recycling oder zur Zerstörung. Die Korrelation von wirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen macht diesen Ansatz attraktiv. Beide lassen sich in jeder Lebensphase eines Produkts erzielen: nicht nur in der Herstellung, sondern auch etwa in Logistik, Werbung und Marketing sowie in der Entsorgung oder im Recycling der im Prozess entstehenden Abfallprodukte.

Mit neuen Verfahren, wie der Modularisierung und damit die Flexibilisierung der Produktion, lässt sich Verschwendung minimieren. Leistungsstarke Tools wie Augmented-Reality-Software (AR) sowie Software zur Erstellung digitaler Zwillinge unterstützen Industrieunternehmen in ihrem Engagement für mehr Klimaschutz. Damit sind Unternehmen, die sich bereits auf den Weg der digitalen Transformation gemacht haben, im Vorteil. Denn sie verfügen bereits über IT-Werkzeuge, mit deren Unterstützung sie auch den ökologischen Wandel erfolgreich gestalten können.

Das beginnt in der Entwurfsphase. Schon seit Jahrzehnten nutzen Planungsbüros computergestützte Designsoftware, um den Entstehungsprozess eines Stoffes oder einen Produktionsprozess zu entwerfen. Mithilfe von Simulationssoftware testen sie dann virtuell die physikalischen und logischen Eigenschaften unter realitätsnahen Bedingungen. Dadurch müssen keine Zwischenprototypen erstellt werden, was zu Einsparungen bei Material und Energie führt.

Designmethoden, die auch Augmented Reality (AR) einbeziehen, sind zunehmend einfacher zu realisieren und ermöglichen es Designern, ein maßstabsgetreues, digitales Modell eines Produkts, den digitalen Zwilling (Digital Twin), ortsunabhängig zu nutzen. Der Fernzugriff auf solche Modelle macht Reisen überflüssig und spart damit nicht nur Energie, sondern auch Kosten und Zeit. Die Nutzung dieser IT-Lösungen verkürzt die Entwicklungszeiten und reduziert damit den indirekten CO2-Fußabdruck.

Software zum Produktlebenszyklus-Management (PLM) kennt man vor allem aus der diskreten Fertigung. Sie umfasst jedoch auch Funktionen, die die Einhaltung der REACH-Verordnung über die Verwendung von potenziell gesundheits- und umweltgefährdenden chemischen Stoffen sicherstellen. Bei der Wahl von weniger umweltbelastenden Materialien geht es jedoch nicht nur um die Erfüllung gesetzlicher Verpflichtungen. Sie vervollständigt auch den Kreislauf von Design und Wiederverwendung nachhaltiger Produkte.

In der Prozessindustrie spielt ein standardisiertes Asset-Lifecycle-Management eine große Rolle. Hier werden schon im Design die Weichen für ein einheitliches Datenmodell gestellt. In Verbindung mit einer IIoT-Platform hilft dies später bei der Überwachung von Anlagen und Anlagenkomponenten im Betrieb, Daten zur nachhaltigen Betrachtung und Einstellung der Anlage unternehmensweit zu nutzen, zum Beispiel zur Erhöhung der Energieeffizienz.

Zu einer optimalen operativen Leistung gehört auch der Einsatz von vernetzten Maschinen, um die Produktivität zu messen und Ausfälle vorherzusehen, die Leistung von verschiedenen Standorten zu vergleichen und zu optimieren und Probleme im Prozess zu minimieren. Die Reduzierung oder gar Beseitigung von solchen Mängeln hat einen doppelten Nutzen: Kostspielige ungeplante Maschinenstillstände werden vermieden und Materialverluste reduziert.

Der Einsatz künstlicher Intelligenz kann eine vorausschauende Wartung noch weiter optimieren. Da sie Betriebsstörungen und Ausfälle identifiziert und analysiert, sorgt sie für einen reibungslosen Betriebsablauf. Das steigert die betriebliche Effizienz erheblich und trägt indirekt dazu bei, die Produktion sparsamer zu machen – sowohl was Material als auch was Energie angeht.

In der Anlagenentwicklung müssen sowohl Anlagenbauer als auch Zulieferer umdenken. Gefragt sind zunehmend Anlagenkomponenten, die mit AR-unterstützten Wartungstechniken kompatibel sind, bei denen also Demontage-, Montage- und Reparaturanweisungen mittels AR-Technologie bereitgestellt werden. Das sorgt für eine einfachere Wartung und minimiert den Bedarf an dedizierten Vor-Ort-Reparaturanlagen und Personal. Experten können mittels AR unerfahrenem Personal aus der Ferne helfen. Das heißt: Mehr Effizienz in der Produktion und weniger Reisetätigkeiten.

Wird Equipment zudem an eine mit künstlicher Intelligenz ausgestattete Datenbank angebunden, lassen sich durch im Produkt eingebettete Sensoren Daten sammeln. Ihre Auswertung kann genutzt werden, um Probleme proaktiv anzugehen, bevor sie zu Ausfällen führen. Auch das verlängert die Lebensdauer von Anlagen. Darüber hinaus kann das reale Verhalten von Equipment analysiert und die Konfigurationen für zukünftige Fertigungsserien angepasst werden.

Eine wichtige Regel für umweltverträglich konzipierte Prozesse ist, dass sie die Anforderungen so genau wie möglich erfüllen müssen – nicht weniger, aber auch nicht mehr. Eine schlecht konzipierte Anlage birgt ein höheres Risiko, auszufallen und zusätzlichen Wartungsaufwand zu verursachen.

Digitale Technologien sind ein wirksamer Katalysator für das Design und die Herstellung von weniger umweltbelastenden Produkten, die auf sauberen Produktionsverfahren basieren. Bei der Durchsetzung dieses strategischen Wandels spielen Führungskräfte und die Einbeziehung der Mitarbeiter während der Transformation eine entscheidende Rolle. Eine erfolgreiche Technologie muss ganzheitlich und intuitiv sein und Mitarbeiter bei etablierten Prozessen und neuen Aufgaben unterstützen.