Mit dem Digitalen Zwilling gegen Greenwashing vorgehen

ITD: Das Fraunhofer IESE hat mit zahlreichen Partnern aus der Wirtschaft eine Industrie-4.0-Middleware entwickelt – wie genau funktioniert die Lösung?
Dr. Thomas Kuhn: Unsere Middleware BaSyx steht Unternehmen als Open Source Software zur Verfügung. Sie soll den Wandel hin zu Industrie 4.0 verhältnismäßig unkompliziert ermöglichen. Wichtig ist dabei vor allem zu betonen, dass die vierte industrielle Revolution nicht gleichbedeutend ist mit der reinen Vernetzung von maschinellen Anlagen. Sie geht vielmehr weit darüber hinaus und zielt letztlich darauf ab, z.B. mithilfe von Verwaltungsschalen digitale Abbilder von Fabriken, Lieferketten und Produkten zu entwickeln. Damit können Unternehmen ihre Produktion virtuell optimieren und anpassen und u.a. eine individuelle Produktherstellung zu den Konditionen eines Massenprodukts realisieren.

Die Lösung ist dabei wie eine Art Baukasten konzipiert. Sie enthält eine Sammlung wohldefinierter Building-Blocks, die zu einer zentralen oder dezentralen Systemarchitektur verknüpft und miteinander integriert werden können. Letztendlich kann so jede Firma genau die Komponenten beziehen, die sie gerade für ihre Anwendungsfälle braucht.

ITD: Wie funktionieren die Verwaltungsschalen und welche Rolle kommt ihnen zu?
Kuhn: Um eine möglichst flexible und individuelle Herstellung von Produkten kostengünstig ermöglichen zu können, müssen sämtliche Datenmodelle und Protokolle so aufbereitet sein, dass sie interoperabel sind. Dazu braucht es wiederum eine einheitliche „Sprache“ – also eine grundlegende und vereinheitlichte Einigung z.B. über Datenformate und Schnittstellen, die Assets wie etwa Produkte, Prozesse, Geräte oder Werkzeuge, beschreiben.

Verwaltungsschalen sind standardisierte Daten- und Dienstmodelle, die die Grundlage für Digitale Zwillinge bilden. Da Verwaltungsschalen unterschiedlichste Assets repräsentieren, enthält jede Verwaltungsschale Teilmodelle, die spezifische Eigenschaften von Assets für die genutzten Industrie-4.0-Anwendungsfälle abbilden. Diese Eigenschaften umfassen statische Daten, also etwa Datenblätter, aber auch Live-Daten, die den aktuellen Zustand eines realen Assets virtuell abbilden. Verwaltungsschalenteilmodelle beinhalten daher auch sämtliche relevanten Daten bezüglich der Eigenschaften eines Produkts und dessen Fertigungshistorie. Später können genau diese Informationen dann mithilfe von Algorithmen weiterverarbeitet werden.

ITD: Wenn die Verwaltungsschale sämtliche Daten über die Eigenschaften eines Produktes enthält, kann damit auch dessen CO₂-Fußabdruck gemessen werden?
Kuhn: Richtig, genau das kann sie. Das Gute am Prinzip der Verwaltungsschalen ist nämlich, dass es auch das sogenannte CO₂-Teilmodell vorsieht. Damit können Unternehmen herstellerübergreifend den gesamten CO₂-Fußabdruck eines Produkts dokumentieren – also nicht nur ihre eigenen Produktionsschritte, sondern auch mit Blick auf die einzelnen Prozesse aller Zulieferer. Es lässt sich also klar nachvollziehen, wie viel CO₂ zu welchem Zeitpunkt der Herstellung eines Produkts angefallen ist.

Mit Blick auf die Art und Weise, wie viele ESG-Berichte von Unternehmen verfasst werden und wie schnell dabei ein mögliches Greenwashing droht, ist das CO₂-Teilmodell ein echter Gamechanger. Denn: Die Mehrheit der Firmen orientiert sich bei der Angabe der erzeugten Treibhausgasemissionen am sogenannten Greenhouse Gas Protocol. Hier gliedern sich die Emissionen in drei Kategorien: Die Nummer 1 steht für Direktemissionen aus Quellen, die einem Unternehmen selbst gehören; die Nummer 2 für Emissionen aus Anlagen, die den Strom erzeugen, den ein Unternehmen nutzt; und die Nummer 3 für Emissionen aus vor- und nachgelagerten Schritten innerhalb der Lieferkette. Das Problem dabei ist, dass die Angaben zu den Kategorien 2 und 3 oft nur geschätzt werden können, weil den Firmen die dafür notwendige Datengrundlage fehlt. Und genau hier kann das CO₂-Teilmodell der Verwaltungsschalen punkten und Schätzungen überflüssig machen.

ITD: Kann Industrie 4.0 darüber hinaus noch zu einem nachhaltigeren Wirtschaften beitragen?
Kuhn: Absolut. Genauso wie die Verwaltungsschalen Transparenz über die Entstehung von Treibhausgasemissionen schaffen, sorgt die Middleware nämlich ganz grundsätzlich für einen vollständigen Überblick über den gesamten Produktentstehungsprozess. Der Einsatz jeder einzelnen Maschine kann nachverfolgt, deren Stillstandzeiten vorausgesagt und Leerläufe damit gezielt beseitigt werden. Das spart wertvolle Ressourcen und stellt einen äußerst effizienten Fertigungsprozess sicher. Ebenfalls können Informationen zum Recycling von Produkten in den Verwaltungsschalen hinterlegt werden. Um dabei Geschäftsgeheimnisse bezüglich Fertigungsprozessen zu wahren, können diese Daten beispielsweise nur für bestimmte Nutzer zugänglich gemacht werden.

Und damit schließt sich beim Stichwort „Ressourcenverbrauch“ auch wieder der Kreis zum vorhin geschilderten Grundprinzip der Industrie 4.0: der Herstellung von Individualprodukten zu wettbewerbsfähigen Konditionen. Denn, wenn es beispielsweise einem Hochlohnland wie Deutschland mit einer dienstbasierten Fertigung möglich wird, wieder mehr Produkte im eigenen Land herstellen zu können, dann werden damit ganz automatisch Transportwege und somit Treibhausgasemissionen eingespart. Diese Chance sollten wir unbedingt ergreifen und die vierte industrielle Revolution vehement vorantreiben – davon profitieren alle: die Unternehmen, die Umwelt und damit die Menschen.

Bildquelle: Fraunhofer IESE