In der neuen Expertise ‚Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung‘ des Forschungsbeirats Industrie 4.0 zeigt das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt, wie digitale Technologien Unternehmen bei der Umsetzung von Kreislaufwirtschaft unterstützen können. Die Expertise untersucht den aktuellen Einsatz von Industrie 4.0-Technologien, deren Mehrwert für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse sowie bestehende Hemmnisse und Handlungsbedarfe. Sie gelten als wichtiger Enabler für die Kreislaufwirtschaft, indem sie Erfassung, Auswertung und Austausch von Daten entlang des Produktlebenszyklus ermöglichen.
Angesichts knapper werdender Ressourcen und steigender Nachhaltigkeitsanforderungen stehen Unternehmen vor der Herausforderung, ihre bislang überwiegend linearen Wertschöpfungsprozesse schrittweise in zirkuläre Wertschöpfungssysteme zu überführen. Bislang fehlen Erkenntnisse darüber, wie die Industrie 4.0-Technologien in der industriellen Praxis eingesetzt werden und welchen Beitrag sie tatsächlich zur Umsetzung zirkulärer Wertschöpfungsprozesse leisten.
Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass Großunternehmen deutlich häufiger Industrie 4.0-Technologien einsetzen als kleine und mittelständische Unternehmen. Die Untersuchung zeigt, dass unabhängig von der Unternehmensgröße am häufigsten Traceability-Technologien und Sensorik in Maschinen oder Produkten Anwendung finden. Als besonders wertvoll bewerten die befragten Unternehmen digitale Technologien in den Bereichen Produktionssteuerung, Qualitätsprüfung und Produktnutzung. Vorhandene Zustands- und Nutzungsdaten können dabei helfen, rückgeführte Produkte zu analysieren und schneller aufzubereiten. Auffällig ist zudem, für wie wichtig Unternehmen künftig Anwendungen mit künstlicher Intelligenz halten. Die Verwaltungsschale spielt hingegen bislang nur eine untergeordnete Rolle. Gleichzeitig zeigt sich, dass Remanufacturing derzeit nur selten datenbasiert unterstützt wird, obwohl gerade hier erhebliche Potenziale für den Einsatz digitaler Technologien bestehen.
Trotz positiver Potenziale digitaler Technologien zeigt die Studie auch deutliche Herausforderungen bei der Umsetzung zirkulärer Wertschöpfungsprozesse. Unternehmen nennen insbesondere die eingeschränkte Verfügbarkeit von Daten aus der Lieferkette, unklare gesetzliche Rahmenbedingungen sowie komplexe Zulassungs- und Zertifizierungsanforderungen als zentrale Hemmnisse. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen sehen sich zusätzlich mit begrenzten personellen Ressourcen, fehlendem Fachwissen und hohen bürokratischen Anforderungen konfrontiert.
Für Unternehmen empfiehlt sich ein schrittweiser Einstieg in die Nutzung von Industrie 4.0-Technologien für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse, wobei dem Aufbau von Datenökosystemen sowie dem Einsatz von künstlicher Intelligenz und Datenanalysen besonderes Potenzial zukommt. Ein praxisorientierter Leitfaden gibt konkrete Handlungsempfehlungen, wie diese Technologien schrittweise nutzbar gemacht werden können und schließt damit eine wichtige Lücke insbesondere für KMU, denen häufig das erforderliche Knowhow zur Implementierung fehlt. Damit dieser Wandel gelingt, sollten Förderinitiativen Unternehmen ergänzend durch niederschwellige Unterstützungsangebote und operative Orientierungshilfen bei der Einführung begleiten. Auch auf politischer Ebene sind entsprechende Voraussetzungen zu schaffen, um den Wandel zu fördern.
Die Expertise steht auf der Acatech-Webseite zum kostenlosen Download zur Verfügung.
