Nachhaltige Fertigung: Prozesse, Vorteile, Herausforderungen und Strategien

Eine Umfrage von PricewaterhouseCoopers ergab, dass heute mehr als 80 % der Verbraucher bereit sind, trotz Belastungen durch die Lebenshaltungskosten mehr für nachhaltige Produkte zu zahlen.

Die Einführung von praktiken der nachhaltigen Fertigung bewirkt jedoch mehr als nur einen Wettbewerbsvorteil. Sie stärkt auch auf andere Weise das Endergebnis – von der Senkung der Betriebskosten bis hin zur Verbesserung der Prozesseffizienz und Compliance –, und das bei gleichzeitiger Schaffung eines widerstandsfähigeren Unternehmens gegenüber Störungen.

Im Folgenden beleuchten wir die Grundlagen der nachhaltigen Fertigung, einschließlich der Vorteile, Herausforderungen und einer kosteneffizienten Strategie, die jedes Werk nutzen kann, um die Nachhaltigkeit ohne teure Technologie zu verbessern.

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Was ist nachhaltige Fertigung?

Nachhaltige Fertigung ist der Prozess der Produktherstellung auf eine Weise, die Umweltauswirkungen minimiert, natürliche Ressourcen schont und die Sicherheit der Mitarbeiter und der Gemeinschaft durch umweltfreundliche Fertigungspraktiken in den Vordergrund stellt.

Zu den Kernkomponenten der nachhaltigen Fertigung gehören:

• Energieeffizienz und reduzierter Ressourcenverbrauch
• Minimierung von Abfall und Emissionen
• Nachhaltige Lieferkette, Materialbeschaffung und Produktentwicklung
• Proaktive Compliance in den Bereichen Umwelt, Gesundheit und Sicherheit (EHS)

Vorteile der nachhaltigen Fertigung

Über den Umweltschutz hinaus verbessert die Umsetzung nachhaltiger Praktiken das Finanzergebnis eines Unternehmens in verschiedener Hinsicht:

• Geringere Ressourcen- und Fertigungskosten
• Weniger Verstöße gegen Vorschriften
• Verbesserter Markenruf und höhere Umsätze
• Eicherer Zugang zu Kapital
• Verbesserte Einstellung und Mitarbeiterbindung

Praktiken und Technologien der nachhaltigen Fertigung

In den letzten Jahren kam es zu einer Zunahme umweltfreundlicher Praktiken, Technologien und globaler Standards, die darauf abzielen, die negativen Umweltauswirkungen der Fertigung zu reduzieren.

EHS-Managementsysteme

ISO 14001 für Umweltmanagementsysteme ist ein üblicher Ausgangspunkt für Unternehmen, die ihre Umweltleistung verbessern möchten, und deckt Bereiche ab wie:

• EHS-Regelkonformität
• Umweltauswirkungen und Risikobeurteilung
• Nachhaltige Ressourcennutzung und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft

Energieeffizienz

Unternehmen, die ihre Energieeffizienz verbessern möchten, setzen häufig auf die ISO 50001 für Energiemanagement, die einen systematisierten Rahmen bietet für:

• Identifizierung und Reduzierung von Energieverschwendung
• Implementierung systematischer Effizienzverbesserungen
• Optimierung der Produktionsplanung zur Minimierung von Lastspitzen

Abfallreduzierung

Die Reduzierung von Abfällen jeglicher Art ist entscheidend für Nachhaltigkeit und Kosteneinsparungen. Zu den wichtigsten Ansätzen, mit denen Unternehmen Abfälle in ihren Betriebsabläufen bekämpfen, gehören:

• Lean Management: Die Implementierung von Praktiken der schlanken Produktion kann dabei helfen, Ineffizienzen im Fertigungsprozess zu identifizieren und gleichzeitig Produktfehler zu reduzieren.
• Prinzipien der Kreislaufwirtschaft: Die Einbindung von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in Bereichen wie Lieferkette, Betrieb, Logistik und Produktdesign kann einen erheblichen Einfluss auf die Erreichung der Ziele zur Abfallreduzierung haben.
• Digitale Transformation: Der Einsatz von Smart-Factory-Technologien, die Werkzeuge wie Automatisierung und prädiktive Analysen nutzen, kann dazu beitragen, Ineffizienzen und Abfall weiter zu reduzieren.

Nachhaltiges Produktdesign

Produktdesign ist ein Kernelement der Nachhaltigkeit. Ökobilanzen bieten eine umfassende Bewertung der Umweltauswirkungen eines Produkts von der Wiege bis zur Bahre, sodass Unternehmen Folgendes tun können:

• Phasen im Produktlebenszyklus mit den größten Umweltauswirkungen identifizieren
• Nachhaltigere Materialien auswählen, um die Umweltbelastung zu verringern und die Umweltauswirkungen hergestellter Produkte zu verbessern
• Fertigungsprozesse optimieren, um Abfall und Ressourceneinsatz zu minimieren
• Produkthaltbarkeit und Reparaturfähigkeit verbessern
• Recycling- und Entsorgungsstrategien entwickeln, um Materialien zurückzugewinnen und negative Umweltauswirkungen zu minimieren

Nachhaltigkeit in der Lieferkette

ISO 20400 für nachhaltige Beschaffung kann Herstellern helfen, Nachhaltigkeit in Einkaufsentscheidungen zu integrieren, um Umweltauswirkungen zu minimieren und soziale Verantwortung zu fördern und gleichzeitig die wirtschaftliche Tragfähigkeit sicherzustellen.

Aufstrebende Technologien wie digitale Liefernetzwerke (DSNs) helfen Unternehmen ebenfalls dabei, die Nachhaltigkeit der Lieferkette zu verbessern, indem sie Werkzeuge wie KI, Blockchain und IoT nutzen, um den Ressourceneinsatz zu optimieren und Emissionen zu reduzieren.

Emissionsreduzierung

Die Fertigungsindustrie trägt erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei, doch umweltfreundliche Herstellungsmethoden können dazu beitragen, diese Auswirkungen zu mindern. Zu den Maßnahmen, mit denen Hersteller dieses Problem angehen, gehören unter anderem:

• Umstellung auf emissionsarme Prozessmethoden
• Versorgung der Werke mit erneuerbaren Energien wie Solar- und Windkraft
• Kompensation von Kohlenstoffemissionen durch Wiederaufforstung oder Initiativen zur Kohlenstoffabscheidung

Herausforderungen in der nachhaltigen Fertigung

Unternehmen, die die potenziellen Vorteile einer nachhaltigen Fertigung nutzen möchten, stehen heute vor zahlreichen Herausforderungen.

Zunächst fehlt vielen Herstellern nach wie vor eine Reihe standardisierter Kennzahlen, anhand derer sie ihre Nachhaltigkeitsleistung messen und vergleichen können. Die Nachhaltigkeitsberichterstattung setzt sich jedoch zunehmend durch, wobei Organisationen wie die Global Reporting Initiative (GRI) einen standardisierten Rahmen für die Festlegung und Verfolgung von Nachhaltigkeitszielen bieten.

Die Komplexität der Lieferkette ist eine weitere große Hürde. Viele Rohstoffe stammen aus Regionen mit minimalen Umwelt- und Arbeitsschutzbestimmungen, was eine ethische Beschaffung zu einer Herausforderung macht. Darüber hinaus erhöht der Transport von Rohstoffen und Komponenten durch komplexe Lieferketten den CO2-Fußabdruck eines Produkts, wodurch die Logistik zu einem kritischen Bestandteil der Nachhaltigkeit wird.

Nicht zuletzt sind da die Kosten, die mit der Implementierung nachhaltiger Technologien verbunden sind. So geben beispielsweise über ein Drittel der von Fictiv befragten Führungskräfte in ihrem Sustainability in Manufacturing Report an, dass Finanzierungsprobleme der Erreichung von Nachhaltigkeitszielen im Weg stehen.

Bekämpfung der ultimativen Verschwendung

Nachhaltigkeit in der Fertigung dreht sich nicht nur um den Energieverbrauch oder die Materialbeschaffung – sie umfasst auch die Abfallvermeidung an der Quelle. Fehler und Prozessineffizienzen gehören zu den am häufigsten übersehenen (und kostspieligsten) Arten von Verschwendung, bieten jedoch gleichzeitig Bereiche, in denen Unternehmen ohne große Kapitalinvestitionen enorme Verbesserungen erzielen können.

Wenn beispielsweise eine Kilowattstunde (kWh) benötigt wird, um ein Teil zu produzieren, werden bei der Herstellung eines fehlerhaften Teils nicht nur Materialien verschwendet, sondern auch:

• Die 1 kWh, die die Maschine zur Herstellung des Teils benötigt hat
• Die für die Herstellung und Inspektion des Teils erforderlichen Arbeitsstunden
• Der Kraftstoff und die Verpackung, die für den Versand fehlerhafter Teile und die Abwicklung von Retouren verwendet wurden
• Der Zeit- und Ressourcenaufwand, der erforderlich ist, um das Problem zu identifizieren, einzugrenzen und zu beheben

Selbst wenn Sie also die Energieeffizienz der Maschine um 25 % verbessern, wird dies schnell zunichte gemacht, wenn Sie Defekte nicht systematisch verhindern. Im Vergleich dazu erzielt eine Erhöhung Ihres Gutteilanteils eine größere Wirkung bei der Reduzierung von Abfall, Emissionen und Ressourcenverbrauch als reine Effizienzsteigerungen.

Einsatz von Fertigungsprozessaudits zur Unterstützung der Nachhaltigkeit

Um wirklich nachhaltig zu sein, müssen Hersteller Verschwendung an der Quelle eliminieren. Dies erfordert zwei wesentliche Schritte:

1. Identifizierung von Ursachen für Prozessschwankungen
2. Steigerung der allgemeinen Prozesseffizienz

Prozessaudits helfen Unternehmen dabei, diese Ziele zu erreichen, und ermöglichen ihnen:

• Zu verifizieren, dass Bediener die Standardarbeitsanweisungen (SOPs) täglich einhalten
• Sicherzustellen, dass alle Prozesseingaben wie Maschineneinstellungen, Materialien und vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen dokumentierten Standards entsprechen
• Decken Sie versteckte Ineffizienzen durch Beobachtung und den Dialog mit Anlagenbedienern auf.

Audit- und Inspektionssoftware für die Fertigung wie EASE vereinfacht diesen Prozess, sodass Hersteller problemlos häufige Prozessaudits durchführen können, ohne Papier-Checklisten oder Tabellenkalkulationen verwalten zu müssen. Live-Daten zu Prozessfehlern können Manager auf Bereiche aufmerksam machen, die besondere Aufmerksamkeit erfordern, wodurch Mängel vorgebeugt und gleichzeitig kontinuierliche Verbesserung sowie Prozessoptimierung gefördert werden.

Die Kernaussage dabei ist, dass echte Nachhaltigkeit nicht möglich ist, wenn sie nicht auf einem Fundament aus Prozesseffizienz beruht. Darüber hinaus kann keine Technologie der Welt Prozesse ausgleichen, die nur lose ineinandergreifen. Das Erreichen von Nachhaltigkeitszielen erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der sowohl neue Tools als auch bewährte Strategien zur Sicherung der Prozessexzellenz nutzt.