Ressourceneffizienz durch Digitalisierung – Bewertungsmethodik zur Identifikation von Ressourceneffizienzstellgrößen innerhalb von Fertigungsprozessen unter Betrachtung des Aufwand-Nutzen-Verhältnisses
Die vierte industrielle Revolution wird als zukünftiger Wachstumsmotor Deutschlands angesehen und ist deshalb bereits seit mehreren Jahren in allen Bereichen präsent. Eine besondere Rolle spielt dabei die Vernetzung der Produktion und damit verbunden die Abbildung eines sogenannten Cyber-Physischen-Systems. Hierzu existieren verschiedene Ansatzpunkte zur Vorgehensweise. Ein Großteil der entwickelten Modelle baut auf einer Reifegradbewertung auf und weitet je nach Produktionsstand die Maschinenvernetzung aus. Andere Vorgehensweisen fokussieren auf den „nicht digitalen“ Kernprozess, arbeiten Effizienzsteigerungen aus und überführen den Prozess anschließend in ein digitales, ganzheitliches Produktionssystem.
Viele der beschriebenen Ansätze betrachten lediglich die reine Vorgehensweise zur Prozessvernetzung oder ausschließlich den möglichen Nutzen dieser Technologien. Unter dem Fokus Ressourceneffizienz ist allerdings auch der dem gegenüberstehende Aufwand zu betrachten. Andernfalls besteht durch eine einseitige Betrachtung die Gefahr, dass der gesamtgesellschaftliche Aufwand bzw. der unternehmensspezifische Aufwand den generierten Nutzen überwiegt. Weiterhin werden, ergänzt durch die oben beschriebenen Vorgehensweisen, bereits eine Vielzahl an Sensoriken verwendet und über diese Daten erfasst. Dieses daraus entstehende „BIG-DATA“ wird oftmals nicht konsequent genutzt und weiterverarbeitet. Somit können Potentiale nicht ausgeschöpft werden. Dies liegt überwiegend an der fehlenden Fokussierung auf die wesentlichen Daten, d.h. auf jene Daten, deren Nutzen den Verarbeitungsaufwand übersteigt.
Vor dem Hintergrund dieser Problemstellung wird in dem angestrebten Promotionsvorhaben untersucht, welchen „realen“ Beitrag Digitalisierungstechnologien zur Steigerung der Ressourceneffizienz leisten können. Darüber hinaus sollen die relevanten Stellgrößen zur Ressourceneffizienz in Fertigungsprozessen identifiziert werden.
Die Ziele des Vorhabens lassen sich in den folgenden beiden Leitfragen konkretisieren:
• Welche Daten bilden die realen Stellgrößen zur Ressourceneffizienz innerhalb eines Fertigungsprozesses ab?
• Welche Methoden existieren bzw. wie lässt sich das Aufwand-/Nutzen-Verhältnis für den Einsatz digitaler Technologien für Ressourceneffizienzfragestellungen innerhalb von Fertigungsprozessen bewerten?
Über eine Analyse verschiedener Fertigungsprozessdaten und der Gegenüberstellung des hierfür benötigen Erfassungs- und Verarbeitungsaufwandes wird ein quantitatives Bewertungsmodell zur Abschätzung der Ressourceneffizienz (Aufwand/Nutzen) entwickelt. Die entwickelte Bewertungsmethodik soll „reale“ Ressourceneffizienzpotentiale bereits innerhalb des Transformationsprozesses, d.h. bei der Entwicklung und Umsetzung eines Cyber-Physischen-System, aufzeigen und unter Einbindung bereits bestehender Sensoren und Daten die entscheidenden Stellgrößen zur Ressourceneffizienz innerhalb von Fertigungsprozessen abbilden.
