In the heart of a lovely forest, a pond shaped like a factory. Environmentally friendly production concept.

Nachhaltigkeit in der Industrie-Automation

Eine intakte Umwelt ist eines der wichtigsten Ziele des aktuellen gesellschaftlichen Strebens. Viele Länder und somit die Unternehmen haben das Ziel der Treibhausgas-Reduktion im Blick. Doch wie kann eine nachhaltige Produktion geschaffen werden, wenn die Industrie eine der wichtigsten Quellen für Treibhausgasemissionen ist? Viele Unternehmen werden ihr Produktionssystem umstellen müssen, um die Umweltbelastung zu minimieren.

Nachhaltige Produktion

Die Produktionsbetriebe werden sich um innovative Verfahren bemühen müssen, um auf eine ressourcenschonende Fertigung umzustellen, was letztlich auch zur Vision einer autonomen Fabrik beitragen könnte. In jeder Phase der Umstellung auf Nachhaltigkeit ist Automatisierung ein unterstützender Faktor. Doch um die Produktion nachhaltiger zu organisieren, müssen die Unternehmen das Arbeitsumfeld und die Abläufe u.U. umgestalten. Um sicher zu stellen, dass Ihr Unternehmen wächst, müssen Sie auf Folgendes achten:

  1. Beschaffung: Es ist von entscheidender Bedeutung, nachhaltige und recycelbare Rohwaren zur Produktion zu beschaffen.
  2. Produktion: Im Herstellprozess der Bauteile kommt es darauf an, die Betriebseffizienz zu steigern, Abfälle im Fertigungsprozess zu vermeiden, intelligente Fertigungstechnologien einzusetzen und erneuerbare Energie zu nutzen.
  3. Fracht: Die Auslieferung von Produkten erfordert die Festlegung von Emissionszielen für Transportunternehmen und eine enge Zusammenarbeit mit ihnen.
  4. Service: Indem Sie Ihren Kunden jederzeit Ersatzteile, Reparatur- und Entsorgungsdienste anbieten sowie das Recycling und die Effizienz von Produkten vor Ort verbessern, bewegt sich Ihr Unternehmen auf ein Kreislaufwirtschaftsmodell zu.

Was trägt Automatisierung zur Nachhaltigkeit bei?

Nachhaltigkeit wird einer der wichtigsten Trends in der industriellen Fertigung im Jahr 2022 sein. Die Trend zum ökologischeren Wirtschaften nimmt zu. In der Vergangenheit reagierten die Unternehmen auf neue gesetzliche Vorschriften, Umweltbelange oder finanzielle Anreize immer nur anlassbezogen und reaktiv.

Die Treibhausgas-Emissionen sollen bis 2050 auf netto null gesenkt werden.

The Guardian, ‘Reality check’: Globale CO2-Emissionen werden auf Rekordniveau zurückgefahren

Erneuerbare Energien und Abfallvermeidung

Die führenden Industrieunternehmen stehen deshalb vor enormen Herausforderungen, um die Energieziele zu erreichen. Wissen Sie, wie Sie Energie kostengünstiger produzieren können? Wie kann der Gesamtenergieverbrauch gesenkt werden, und somit die Emission von Treibhausgas heruntergefahren werden? Große Produktionsbetriebe investieren oftmals in dezentrale Energieversorgung, z. B. in Sonnenkollektoren, Windräder und Erdwärmepumpen. Je nach den Voraussetzungen Ihres Unternehmens können Sie schrittweise beginnen, die einschlägigen Prozesse auf Nachhaltigkeit umzustellen.

So können Produkt- und Materialflüsse günstigenfalls in einer Kreislaufwirtschaft abgebildet werden. Der Lebenszyklus eines Produktes. Die Herstellung jedweder Produkte verbraucht natürliche Ressourcen. Nach Ablauf der Lebensdauer wird das Produkt entweder recycelt oder entsorgt. Konzept einer Kreislaufwirtschaft unter Einbeziehung der Abfälle.

Seitens der produzierenden Industrie besteht die Herausforderung in der Optimierung aller Prozesse in Richtung Ressourcen schonender, nachhaltiger Produktion. Die Reduktion des Energie-, Wasser- und Rohstoff-Einsatzes und der Abfallmengen kann sogar zu einer Kostenersparnis führen. 

Digitale Technologie kann dabei unterstützen. Der vermehrte Einsatz von Automatisierung im Produktionsprozess ermöglicht gleichzeitig eine kontinuierliche Überwachung des Energieverbrauchs. Bei Abweichungen in Verbindung mit vorausschauender Wartung werden Energie-, Material- und Wasserverbrauch unter Kontrolle gehalten. 

Der Anteil erneuerbaren Energien am weltweiten Energieverbrauch des verarbeitenden Gewerbes könnte bis 2030 auf 27% steigen. Vorausgesetzt, dass die dafür erforderlichen Technologien zu vertretbaren Kosten zur Verfügung stehen. Außerdem müsste die Bepreisung von Kohlenstoffemissionen weltweit durchgesetzt werden.

International Renewable Energy Agency (IRENA)

Digitalisierung und Neue Technologien

Das rasante Tempo der digitalen Transformation eröffnet neue Perspektiven für nachhaltige Produktion. Der Weg zur Digitalisierung verlief jedoch nicht immer geradlinig. Nach Aussage des Weltwirtschaftsforums hat die Covid 19-Pandemie die Umweltprobleme verschärft und es den Ländern erschwert, an einer ausgewogeneren Wirtschaftsentwicklung weiterzuarbeiten.

Intelligente Roboterarmsysteme für innovative Fertigung und digitale Technologie in der Fabrik. Fertigungsroboter, von einem Techniker gesteuert.

Technologien wie Cloud Computing, vorausschauende Analysen und maschinelles Lernen ermöglichen es Energie- und Versorgungsunternehmen, ein digitales Kundenmodell aufzubauen. Die Landwirtschaft wird mittlerweile von automatisierten Technologien zur Bodenbeschaffenheit, Wetterprognose und Schwankung der Arbeitsauslastung unterstützt. Kfz-Versicherungen wiederum nutzen automatisierte Risiko-Analysen zur differenzierten Beitragsklassengestaltung.

Mensch-Maschine-Schnittstellen ermöglichen eine einfache Steuerung, Programmierung und Überwachung im Produktionsumfeld. Roboter erledigen repetetive Aufgaben ohne menschliches Zutun. In umweltsensitiven Bereichen tragen intelligente Technologien wie KI, IoT, Blockchain, ML und der digitale Zwilling dazu bei, die Luftverschmutzung zu verringern, einen resilienten Ablauf zu ermöglichen und den Alltag zu erleichtern.

Autonome Produktion 

Die Zukunft der Fertigung liegt in der Autonomie und Automatisierung. Die produzierenden Unternehmen müssen sich deshalb auf Innovation und die Optimierung der Produktionsverfahren konzentrieren. Die Anpassung modularer, zellenbasierter Fertigungssysteme hilft bei der Umstellung auf eine stärker vernetzte, autonome Logistik des Materialflusses in den Werken.

Der Einsatz von 3D-Druck, IoT und Automatisierung erhöht die Effizienz und senkt die Produktions- und Personalkosten. Der Produktionsprozess kann in flexible, getrennte Zellen segmentiert werden anstatt strikt linear in einer Linie zu verlaufen. Datenerfassung und intelligente Datenanalyse sowie Visualisierung der Quelldaten aus diesen Zellen ist wichtig, um die Wartung der Montagelinien zu optimieren.

Nach Ansicht von Siemens werden die traditionellen übergreifenden, geplanten Abläufe einer flexiblen, modularen Fertigung weichen. Intelligente Transport- und Handhabungstechnologien werden bei dieser neuen Produktionsstrategie dominieren. Der jeweils optimale nächste Arbeitsschritt wird in Echtzeit geplant, simuliert und ausgeführt. Lesen Sie mehr über die Entwicklung der Schaltschränke im IIoT-Zeitalter.

Wie kann Ihr Unternehmen auf Nachhaltigkeit umstellen?

Der Übergang zum nachhaltigen Wirtschaften kann nicht von heute auf morgen geschafft werden. Die Produktionsunternehmen sollten damit beginnen, neue Technologien in ausgewählten Fertigungsbereichen einzuführen. Dann konzentrieren Sie sich auf die Entwicklung intelligenter Technologien, wie IT-, Daten- und Kommunikationsinfrastruktur.

Die Art, wie und wo und woran wir arbeiten, verändert sich durch die Energiewende und den digitalen Wandel rasend schnell. Der zunehmende Wettbewerb um Nachhaltigkeit und digitale Kompetenz [aus anderen Sektoren], eine alternde Belegschaft, weniger Neueinstellungen und ein Mangel an Vielfalt deuten auf steigende Qualifikationsanforderungen in Zukunft hin.

Deloitte
Futuristische Fabrik in horizontaler Farbgrafik. Maschinenpark mit Roboterarmen in einer Werkshalle.

Autonome Fabriken haben das Potenzial, nachhaltige Ergebnisse zu erzielen und Kosten zu sparen. Um jedoch auf die Veränderungen vorbereitet zu sein, müssen einige Punkte beachtet werden:

  • Überprüfen Sie den aktuellen CO2-Fußabdruck Ihres Werks.
  • Strategische Planung der Dekarbonisierung.
  • Sobald Sie den CO2-Fußabdruck im Griff haben, sollten Sie Automatisierungsmaßnahmen einleiten.
  • Rechnen Sie damit, dass Sie Ihre Nachhaltigkeitsbestrebungen im Rahmen von Umweltaudits gegenüber Ihren Kunden nachweisen müssen.

Neben der Überarbeitung des Werks müssen auch einige Änderungen im Personalbereich vorgenommen werden:

  • Aufbau der Netto-Null-Belegschaft.
  • Einführung neuer Tätigkeitsbereiche.
  • Zusammenarbeit mit Partnern aus dem Umweltbereich, einschließlich Lieferanten, Energieversorgern, Branchenverbänden und Regulierungsbehörden.

Zusammenfassung

Investitionen in eine moderne, nachhaltige Produktion können die Umwelt und Ihr Unternehmen entlasten. Dies muss jedoch mit einem Plan geschehen, der sich auf Technologien und Automatisierung gründet. Ausgehend von einer Dekarbonisierungsstrategie sollten neue, innovative Technologien eingeführt werden, die sich auf die Automatisierung der Produktion konzentrieren. Zwecks Abfallvermeidung, Luftreinhaltung, ethischer Materialbeschaffung ist ein Umdenken hinsichtlich Technologie und Umweltverträglichkeit erforderlich. Darüber hinaus kann die Auswahl geeigneter Lieferanten und Partner dazu beitragen, Fortschritte auf dem Weg zu einer nachhaltigen Wirtschaft zu erzielen.

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HMI Programmable Terminal 12.1″ 800 x 600 IP65, Omron Industrial Automation

Die HMIs der NS-Serie bieten ein Höchstmaß an Kompatibilität mit den bewährten Steuerungen der CS/CJ-Serie und ermöglichen so einen noch größeren Mehrwert für die Maschinen der Anwender. Die Maschinensteuerungen der NJ-Serie können für den Aufbau eines flexiblen Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionssystems verwendet werden. Um die Stärken der NJ-Steuerungen optimal zu nutzen und Maschinen zu verwalten, verwenden Sie Tags, um auf beliebige Speicherplätze zuzugreifen oder Maschinen und Systeme mit Hilfe der NS-Bedienterminals zu warten.

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Industriecomputer, RevPi, Kunbus

Der RevPi von Kunbus kann als autonomer Rechner industrielle Sensordaten über ein Edge-Gateway in die Cloud übertragen. Alle RevPi IO und RevPi Gate Module werden über den PiBridge Systembus angeschlossen. Der ConBridge-Systembus unterstützt mehrere Transceiver-Module. Mit Quad-Core ARM Cortex A53 1,2 GHz Prozessor, 1 GB RAM, 4 GB Flash-Speicher, 1 digitaler Eingang und 1 digitaler Ausgang.

Mikrocontroller-Boards, Arduino Portenta

Mit der Portenta-Serie öffnet sich die offene Arduino-Welt für professionelle, industrielle Applikationen, bei denen es auch auf Skalierbarkeit,Echtzeitanwendungen und Stabilität ankommt. Darüber hinaus genügen die Arduino Portenta-Bords den spezifischen Anforderungen an raue Umgebungen, etwa Vibrations- und Temperaturfestigkeit, was für industrielle, automobile und landwirtschaftlichen Anwendungen essentiell ist.

Kommunikationsmodul für ET 200SP, RS-422/RS-485/RS-232, Siemens

Das serielle Kommunikationsmodul CM PTP für die SIMATIC ET 200SP Steuerung ist einfach zu konfigurieren und kompakt. Integrierte Sicherheit mit Hot Swapping und Kommunikation mit PROFINET UND PROFIBUS. Incl. TIA Selection Tool zur fehlerfreien Geräteauswahl und -konfiguration. Protokolle: RS-422, RS-485, RS-232, freeport, 3964 (R), USS, MODBUS RTU.  Master oder Slave, max. 250 Kbit/s Übertragungsrate.

LOGO! CIM Communication Interface Module, Siemens

Das web-konfigurierbare LOGO CIM Modul für LOGO!8 hat 8 ModbusRTU (RS232/485)-Schnittstellen und einen integrierten 4-Port-Switch. Ohne 4G/LTE-Engine, ohne Antennen. GPS ist im Modul integriert.

UC-5100 RISC Linux Embedded Computer für Normschiene, Moxa

Die Embedded-Computer der UC-5100-Serie sind für die industrielle Automatisierung konzipiert. Die Computer haben 4 serielle RS-232/422/485-Vollsignal-Ports mit einstellbaren Pull-up/Pull-down-Widerständen und sind in einem Kompaktgehäuse mit Front-Zugriff untergebracht. Die Computerplattform der UC-5100-Serie umfasst Varianten mit zwei CAN-Ports und einem kleinen PCIe-Steckplatz für drahtlose Konnektivität sowie eine Dual-SIM-Architektur für Netzwerkredundanz, um wechselnde Anforderungen zu erfüllen. Der vertikale DIN-Schienen-Formfaktor des UC5100 findet in jedem Schaltschrank Platz. Wegen der platzsparen Bauart sind die Anschlüsse gut zugänglich. Damit ist das UC-5100 eine hervorragende Wahl für Front-End-Embedded-Steuerungen in industriellen Anwendungen. 

Multifunktions-Energiemessgeräte, Siemens

Der Energiezähler Sentron und der Leistungsmesser bieten eine zuverlässige Erfassung aller Verbrauchsdaten für elektrische Netze oder einzelne Verbraucher. Dank eines großen Funktions- und Leistungsspektrums bieten sie eine breite Palette von Einsatzmöglichkeiten. Kompaktes Design und gut ablesbares Display, auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen. Problemlose Verbindung mit übergeordneten Automatisierungs- und Energiemanagementsystemen. 

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