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Wie sich die Fertigungsindustrie ihren Nachhaltigkeitszielen nähert

June 25, 2024 | min

 

Einem kürzlich erschienenen Artikel auf Our World In Data1 zufolge gehört die Fertigungsindustrie zu den drei umweltschädlichsten Branchen der Welt. Davor stehen lediglich die Gebäudewirtschaft (Heizung und Strom) an erster und Transport an zweiter Stelle.

Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass sich die Branche Nachhaltigkeitsziele setzt. Weltweit verschärfen Regierungen die regulatorischen Anforderungen. Inzwischen rücken Umwelt-, Sozial- und Governance-Themen (ESG) immer stärker in das Bewusstsein von Unternehmen, Kunden und Investoren. In seinem Bericht über die Aussichten für die Fertigungsindustrie im Jahr 2023 zeichnet Deloitte das Bild eines Sektors, der eine breite Palette von Technologien erforscht, um die Effizienz zu steigern. Von künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) bis hin zu Cloud Computing – diese Technologien könnten die Hersteller nicht nur effizienter machen, sondern ihnen auch dabei helfen, ihren Energieverbrauch und ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren.

Die Energieversorgung ist für Unternehmen der Fertigungsindustrie ebenfalls ein drängendes Problem. Neben den Anforderungen des grünen Wandels stehen sie unter dem Druck dessen, was die Internationale Energieagentur (IEA) als globale Energiekrise bezeichnet.

In diesem Artikel untersuchen wir die Auswirkungen der Energiekrise auf die Fertigungsindustrie, Beispiele dafür, wie Technologie den Übergang zu einer weniger umweltbelastenden Produktion unterstützen kann, und einige Hindernisse auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit in der Industrie.

Auswirkungen der Energiekrise auf die Fertigungsindustrie

Laut dem IEA-Report „Global Energy Crisis“ sind seit 2021 mehrere Faktoren zusammengekommen, die zu einer neuen globalen Energiekrise geführt haben.

Dazu gehören:

  • Blockaden in der Supply Chain und Engpässe als Spätfolgen der COVID-19-Pandemie
  • Steigende Nachfrage aufgrund der außergewöhnlich schnellen Erholung nach der Pandemie
  • Rückläufige Investitionen in Öl und Gas
  • Veraltete und unzureichende Infrastrukturen

Neben diesen Gründen spielt auch die russische Invasion in der Ukraine eine wichtige Rolle. Russland hatte bereits in den Monaten vor seinem Angriff im Februar 2022 die Gaslieferungen nach Europa gedrosselt. In den folgenden Monaten nutzte Russland seine Marktmacht, um die Energieversorgung Europas weiter einzuschränken. Und die Sanktionen des Westens haben den Druck noch erhöht.

Die Energiekrise verursacht Probleme für die Fertigungsindustrie in Form von Materialknappheit, höheren Kosten für Design, Produktion und Transport und mehr. Der Report der IEA weist darauf hin, dass einige Fertigungsstätten in Europa ihre Produktion drosseln mussten.  Die Energieknappheit wirkt sich auch auf Faktoren wie Inflation und hohe Zinssätze aus, die die Nachfrage und die Investitionen in der Fertigungsindustrie ebenso beeinträchtigen wie in allen anderen Sektoren.

Wie kann Technologie einen Beitrag zu den Bemühungen um eine nachhaltige Produktion leisten?

Der Report von Deloitte 2023 stellt fest, dass „(insbesondere) die Fertigungsindustrie in den USA im Jahr 2022 eine anhaltende Stärke gezeigt hat“. Darüber hinaus wird für 2023 ein BIP-Wachstum von 2,5 % in der Fertigungsindustrie prognostiziert. Der Report weist aber auch auf Bedrohungen hin. Diese reichen von den bereits erwähnten Energie- und Umweltproblemen über den Mangel an qualifizierten Arbeitskräften bis hin zu einer möglichen Zunahme von Cyberangriffen. Die Gefahr der Cyberkriminalität zeigt, wie wichtig angemessene Sicherheitsmaßnahmen und moderne Technologien sind.

In dem Report wird auch darauf hingewiesen, dass Investitionen in fortschrittliche Technologien einer der wichtigsten Faktoren sind, um Risiken zu mindern und die Fertigungsindustrie darauf vorzubereiten, den wirtschaftlichen Sturm zu überstehen und ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Was bedeutet nachhaltige Produktion?

Nachhaltige Produktion ist genau das, wonach es klingt: ein Produktionsansatz, der darauf abzielt, Umweltschäden und Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Eine wesentliche Verbesserung ist jedoch schwer zu erreichen. Es liegt in der Natur der Sache, dass bei der Fertigung Materialien eingesetzt werden, um damit Güter und Produkte herzustellen. Sie ist zwangsläufig mit der Gewinnung und Nutzung von Ressourcen verbunden, für deren Transformation oft große Mengen an Energie benötigt werden.

Aber der Erfolg ist nicht undenkbar. Auf höchstem Niveau würde eine nachhaltige Produktion mehr Energie erzeugen als sie verbraucht, mehr Materialien herstellen als sie verbraucht, Abfall vermeiden und mehr Luft und Wasser reinigen als verschmutzen. Das ist mehr, als derzeitige Technologien zu leisten imstande sind; der Weg in die Zukunft liegt jedoch in der Reform und Modernisierung der Produktionsprozesse und -verfahren, um den Energieverbrauch und die Umweltverschmutzung zu reduzieren.

Welche Auswirkungen haben KI und ML auf die Fertigungsindustrie?

Zwei Spitzentechnologien – Künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) – haben das Potenzial, Unternehmen der Fertigungsindustrie auf vielfältige Weise bei der Erreichung ihrer Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen. Am wichtigsten ist vielleicht, dass diese Technologien es den Herstellern ermöglichen, Daten in großem Umfang zu analysieren und zu nutzen, um Ineffizienzen und andere verbesserungswürdige Bereiche zu erkennen. Auf diese Weise können die Unternehmen ihre Nachhaltigkeitsmaßnahmen noch zielgerichteter einsetzen.

Technologien wie eine hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) können Unternehmen dabei helfen, KI und ML besser zu nutzen, indem sie den Zeit- und Energieaufwand für die Verwaltung reduzieren. Ein HCI-System kombiniert Rechen-, Storage- und Netzwerkfunktionen mithilfe von Software auf gemeinsamen serverbasierten Bausteinen On-Premises, an der Edge und in der Cloud, um eine intelligentere und flexiblere Infrastruktur zu schaffen, die wesentlich einfacher zu verwalten ist. So können sich die Teams auf ihre KI- und ML-Anwendungen konzentrieren und müssen sich nicht darauf fokussieren, die Infrastruktur „am Laufen zu halten“. 

Da HCI weniger Hardware benötigt als eine herkömmliche 3-Tier-Infrastruktur, verringert sich der physikalische Fußabdruck für die Ausführung vergleichbarer Workloads und kann zu einem geringeren Energie- und Kühlungsbedarf führen. Diese Zahl kann zwar variieren, aber eine Quelle schätzt das Stromsparpotenzial auf knapp 2 %.  Darüber hinaus können HCI-Kunden durch die Möglichkeit, HCI-Systeme on demand schrittweise zu skalieren, eine Überprovisionierung im Hinblick auf zukünftiges Wachstum vermeiden, was zu einer höheren Effizienz jetzt und in den kommenden Jahren führt.

Was ist das Industrial Internet of Things (IIOT)?

Eine weitere schnell wachsende Technologie, das Industrial Internet of Things (IIOT), auch bekannt als Industrie 4.0, spielt ebenfalls eine zentrale Rolle bei den Bemühungen der Hersteller, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Das Industrial Internet of Things bedeutet einfach die Anwendung des zentralen Grundsatzes des Internet der Dinge auf den industriellen Sektor. Das IIOT ersetzt alte Maschinen, die seit Jahrzehnten in der Industrie eingesetzt werden, durch „intelligente Maschinen“.

Diese intelligenten Maschinen können viel mehr Daten in Echtzeit und mit größerer Genauigkeit erfassen. Sie werden dann miteinander verknüpft, und diese Verknüpfung ermöglicht es dem System, die Daten zu aggregieren und zu analysieren. Dies kann einen unglaublichen Einblick in die Produktionsprozesse geben. Es kann auch dazu beitragen, Probleme in Bereichen wie Energieeffizienz schneller zu erkennen und Wartungsbedarf aufzuzeigen.

Deloitte berichtet, dass 39 % der befragten Hersteller planen, sich im nächsten Jahr auf eine Internet-of-Things-Plattform zu konzentrieren. Das ist wenig überraschend. Der potenzielle Nutzen von IIOT für eine nachhaltige Fertigung, insbesondere in Kombination mit KI und ML, ist enorm. IIOT-Systeme können Unternehmen in die Lage versetzen, ihre Arbeitsabläufe so zu revolutionieren, dass sie einer nachhaltigen Produktion näher kommen als je zuvor.

Was sind die Hindernisse für eine nachhaltige Produktion?

Die Fertigungsindustrie verfügt über eine Vielzahl von Technologien, die sie nutzen kann, um einen großen Schritt in Richtung Nachhaltigkeit zu machen. Der Sektor hat sich jedoch nicht so schnell auf nachhaltige Produktionstechnologien umgestellt, wie manche vielleicht gehofft hatten.

Die Verzögerung ist wahrscheinlich auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen, darunter:

  • Vermeidung von Unsicherheit
  • Priorität für kurzfristiges Wachstum
  • Schwierigkeiten bei der Einführung effizienter intelligenter Technologien
  • Undurchsichtige Produktions- und Logistikprozesse
  • Betriebs- und Entscheidungsstrukturen, die eine wirksame Kontrolle verhindern
  • Ein Mangel an soliden Daten und analytischen Fähigkeiten, um diese Daten zu verstehen
  • Langsame Umsetzung der ESG-Strategie

Wie die WD-40 Company ihren Energieverbrauch um 41 % reduzieren konnte

Einer der effektivsten Wege, ein nachhaltiges Produktionsprogramm zu starten, ist die Orientierung an Erfolgsgeschichten, auch in den Rechenzentren, die die Produktion aufrechterhalten. Diese Fallstudie der WD-40 Company zeigt zum Beispiel, wie das Unternehmen den Energiebedarf seines Computersystems um 41 % reduzieren konnte und gleichzeitig die Kosten für die Kühlung in einem ähnlichen Ausmaß senkte.  Die Art und Weise, wie dies erreicht wurde, war einfach. Das IT-Team des Unternehmens hat seine Rechenzentrumsinfrastruktur von einem traditionellen Single-Server- und Single-Role-Ansatz auf eine moderne HCI-Plattform umgestellt.

Die Umstellung brachte der WD-40 Company auch erhebliche Einsparungen durch die Minimierung von IT-Ausfallzeiten. Das neue System ermöglichte auch eine bessere Storage, wodurch die Gemeinkosten gesenkt und der Einsatz optimiert werden konnten.

Technologie kann den Weg zur Nachhaltigkeit unterstützen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Bedeutung des Themas Nachhaltigkeit stetig zunimmt. Die EU nimmt in diesem Bereich in gewisser Weise eine führende Rolle ein. Die neue Richtlinie zur Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen trat im Januar 2023 in Kraft und erhöht massiv die Anforderungen an Unternehmen, über ihre Nachhaltigkeitsinitiativen zu informieren.

Die Kombination aus neuen Vorschriften und stärkerem öffentlichen Druck trägt dazu bei, dass sich die Fertigungsindustrie in Richtung Nachhaltigkeit bewegt. Allerdings sehen die Prognostiker noch einige Unebenheiten auf dem Weg nach vorn. Technologie wird ein wichtiger Bestandteil jeder Lösung sein. Von der laufenden Produktion bis hin zu Kerninfrastrukturen wie Rechenzentren kann Technologie in allen Phasen des Herstellungsprozesses Vorteile bieten.

Die Blog-Serie von Nutanix soll all jene informieren und weiterbilden, die ihr Wissen über Cloud-Infrastrukturen und verwandte Themen erweitern möchten. Diese Serie konzentriert sich auf wichtige Themen, Fragen und Technologien u.a. in den Bereichen Enterprise Cloud, Cloud-Sicherheit, Infrastrukturmigration und Virtualisierung. Informationen zu spezifischen Nutanix®-Produkten und -Funktionen finden Sie hier.

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1Hannah Ritchie, Pablo Rosado 8nd Max Roser (2020) – „Emissionen nach Sektoren“. Online veröffentlicht auf OurWorldInData.org. Abgerufen von: „https://ourworldindata.org/emissions-by-sector“ [Online-Ressource]