Nachhaltige Produktion: Was bedeutet das eigentlich?

Heute droht die schon fast inflationäre Verwendung des Begriffs Nachhaltigkeit, den eigentlichen Kerngedanken zu verwässern: das Finden eines Kompromisses, um die ökologischen, ökonomischen und sozialen Ziele mit den vorhandenen Ressourcen in Einklang zu bringen. Der nachhaltigen Produktion kommt in diesem Zusammenhang eine besondere Rolle zu. Sie soll sicherstellen, dass soziale Verantwortung, wirtschaftliche Leistungsfähigkeit und der Schutz der Natur Hand in Hand gehen.

Die Harmonisierung der drei Prinzipien der Nachhaltigkeit - People, Planet, Profit - gelingen in einer immer stärker vernetzten Welt nur mithilfe der Digitalisierung. Eine durchgängige Datenkonsistenz über die gesamte Wertschöpfungskette wird damit erfolgskritisch, um Geschäftsprozesse transparent zu gestalten sowie die Zusammenarbeit aller Stakeholder zu verbessern. 3D als universelle Sprache kann hierbei helfen, ein gemeinsames Verständnis über Abteilungs- und Ländergrenzen hinaus zu entwickeln.

Wir stellen im folgenden Beitrag vier Ansätze vor, wie Unternehmen ihre Vision einer nachhaltigen Produktion mithilfe der Digitalisierung Wirklichkeit werden lassen können:

Zu einer nachhaltigen Produktion gehören auch nachhaltig entwickelte Produkte. Parallel zur Modellierung sollten Hersteller daher Simulationsfunktionen anwenden, um beliebig viele „Was-wäre-wenn“-Szenarien miteinander zu vergleichen bis die optimale Konstruktion vorliegt. Die frühzeitige Integration von Simulation im Produktentwicklungsprozess hilft, Entscheidungen schneller und fundierter mit Blick auf Nachhaltigkeitsaspekte zu treffen. Geometrieanpassungen, alternative Materialien oder Fertigungsverfahren - Änderungen lassen sich parallel zur Modellierung vornehmen.

Die Anwendung einer integrierten Modellierung und Simulation, kurz MODSIM, ist jedoch nicht auf die Konstruktion beschränkt. Auch eine durchdachte Fertigung zahlt positiv auf die Nachhaltigkeit eines Unternehmens ein, indem Fertigungsstandorte und Herstellprozesse vorab als virtuelle Zwillinge abgebildet, simuliert und kritisch geprüft werden. Haben Unternehmen digitale Kontinuität geschaffen, können alle projektbeteiligten Teams von der Entwicklung über den Einkauf und die Personalabteilung bis hin zur Logistik und Fertigung unterschiedliche Varianten hinsichtlich Mitarbeiter, Maschinen, Material und Fertigungsverfahren in einem plattformbasierten virtuellen Zwilling testen.

Die Nachhaltigkeit der jeweiligen Variante lässt sich digital evaluieren und der Einsatz von Ressourcen optimieren. So erkennen produzierende Betriebe rechtzeitig, wo sie unter Umständen Energie und Material verschwenden und wie sie dies vermeiden können. Virtuelle Zwillinge verkürzen zudem die Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen und unterstützen die an der Produktion beteiligten Menschen.

Diese Transparenz und Vernetzung über alle Systeme unterstützt auch den Gedanken des „Lean Manufacturing“. Wichtig ist einerseits der stete Soll-Ist-Abgleich, bei dem Daten aus dem realen Betrieb gesammelt und mit der Fertigungsplanung verknüpft werden, und andererseits die Evaluierung von Veränderungen. Denn ein geringerer Ressourceneinsatz ist nur zu erreichen, wenn ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess stattfindet. Dieser schließt neben der Prüfung und dem Einsatz innovativer neuer Technologien auch die Weiterbildung und Schulung der Mitarbeitenden ein.

Wollen Unternehmen ihre Produktion nachhaltig gestalten, sollten sie nicht nur Einzelprozesse optimieren, sondern alle Bereiche der Wertschöpfung miteinander vernetzen. Obwohl sich Unternehmen dessen bewusst sind, fehlt es insbesondere in der Supply Chain immer noch an Datenfluss, Transparenz und Planbarkeit. Das neue Lieferkettengesetz erhöht den Druck und rückt die Einhaltung von Menschenrechts- und Umweltstandards in den Fokus von Politik und Gesellschaft. Unternehmen sollten frühzeitig eine Strategie verfolgen, die Lieferprozesse und ganze Wertschöpfungsnetzwerke digital abbildet, um sie im Sinne der Nachhaltigkeit zu bewerten.

Denn die Randbedingungen haben sich über die Jahre drastisch geändert. Kunden von heute wollen wissen, wo und unter welchen Bedingungen ein Produkt gefertigt wurde. Hohe Energiepreise und Ressourcenmangel führen dazu, dass Fertigungsstätten, Lieferanten und Transportwege auf den Prüfstand gestellt werden. Die Botschaft „Denke global, agiere lokal“ wird zwar seit vielen Jahren verbreitet, gewinnt aber erst mit neuen Technologien wie dem 3D-Druck an Gewicht. Die Simulation alternativer Materialien kann beispielsweise zu näher gelegenen Lieferanten und einer umweltschonenderen Fertigung führen, ohne Einbußen bei der Qualität hinnehmen zu müssen. Auf diese Weise lassen sich der CO2-Ausstoß reduzieren und die Transportkosten senken.

Unabhängig davon, wo Unternehmen ansetzen, um Nachhaltigkeit in ihre Lieferkette zu integrieren – eine nachhaltige Supply Chain bietet viele Vorteile. Sie ist nicht nur resilienter, sondern erhöht auch die Reputation unter den Arbeitnehmern, in der Gesellschaft und am Markt, indem sie Arbeits- und Umweltstandards beachtet und die Versorgungssicherheit wahrt.

Nachhaltigkeit erfordert eine ganzheitliche Sicht auf die Geschäftsprozesse eines Unternehmens und seines Ökosystems aus Lieferanten, Partnern und Kunden. Das bezieht sich einerseits auf die digitale Durchgängigkeit und damit auf eine einheitliche Datenbasis, und andererseits auf das Teilen von Wissen und Know-how. Denn nachhaltige Innovation braucht Freiraum und Teamgeist.

Verfolgen Unternehmen eine plattformbasierte Arbeitsweise, so können sie von einer stets aktuellen Datenlage in Echtzeit profitieren, die allen Projektbeteiligten jederzeit und von jedem Gerät aus zur Verfügung steht. Silos werden aufgebrochen und die interdisziplinäre Zusammenarbeit über Abteilungs- und Unternehmensgrenzen hinweg gefördert. Dieser holistische Ansatz unterstützt Unternehmen, ihre Prozesse zu optimieren, die Qualität ihrer Produkte zu erhöhen und nachhaltige Innovationen schneller auf den Markt zu bringen.

Die Kreislaufwirtschaft geht weit über Maßnahmen zur Abfallvermeidung oder dem Recycling hinaus. Ziel ist es, ein möglichst geschlossenes Kreislaufsystem zu schaffen, indem der Verbrauch von Materialien und Energien reduziert wird. Das ist aber noch nicht alles, denn die Kreislaufwirtschaft setzt zudem voraus, dass die verwendeten Materialien am Ende des Produktlebenszyklus nicht einfach entsorgt werden, sondern in die Wieder- und Weiterverwertung gehen.

Im Idealfall verbraucht also ein Unternehmen keine neuen Rohstoffe mehr, sondern verwendet die bestehenden Ressourcen erneut. Ein Ansatz, der auch dem zunehmenden Interesse der Verbraucher an nachhaltigen Produkten entspricht. Um von den Vorteilen einer Kreislaufwirtschaft partizipieren zu können, ist das Engagement eines Unternehmens entscheidend. Denn es bedarf nicht nur einer organisatorischen und technologischen Transformation, sondern auch einer Neuausrichtung ihres Geschäftsmodells, wie etwa die Hinzunahme von Product-as-a-Service oder Refabrikation, um gebrauchte Geräte wiederaufzuarbeiten.

Hersteller, die frühzeitig die Weichen auf Digitalisierung gestellt haben, werden auch bei der Einführung der Kreislaufwirtschaft die Nase vorne haben. Je eher Analysen zur Marktakzeptanz eines Produktes vorliegen, desto schneller lässt sich das bestmögliche Design hinsichtlich Demontageprozesse und Reparaturschritte auf einer einheitlichen Datenbasis entwickeln. Auch sollten Hersteller so schnell wie möglich Partnerschaften eingehen, denn was für den einen Abfall ist, kann für den anderen eine wertvolle Ressource sein.

Diese vier Ansätze zeigen: der Aufbau einer nachhaltigen Produktion ist machbar. Allerdings setzt sie digitale Durchgängigkeit, den Willen zur Veränderung und ein hohes Maß an Motivation der Mitarbeitenden voraus. Das Wir gewinnt. Moderne Technologien wie die 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes begleiten Unternehmen auf diesem Weg und eröffnen ihnen neue Horizonte, mit ihren Innovationen die Welt ein Stückchen besser zu machen.