Die zirkuläre Wirtschaft ist als Gegenentwurf zur Linearwirtschaft der vergangenen Jahrzehnte zu verstehen und verfolgt das Ziel, das Wirtschaftswachstum von der Entnahme von natürlichen Rohstoffen zu entkoppeln.

Die Umsetzung einer zirkulären Wirtschaft bietet mittelständischen Unternehmen zahlreiche Chancen, wie z. B. die Erreichung unterschiedlicher Nachhaltigkeitsziele, die Senkung der Rohstoffkosten, die Steigerung der Resilienz der eigenen Lieferkette und sogar neue Geschäftsmodelle können entstehen.

Im Webinar sollen neben einem grundlegenden Verständnis zu einer zirkulären Wirtschaft auch die vielfältigen Potenziale für KMU diskutiert werden. Außerdem geht Dr. Lydia Bühler vom Fraunhofer IIS näher auf die Rolle verschiedener digitaler Technologien für die Umsetzung unterschiedlicher zirkulärer Strategien (z. B. Remanufacturing oder Recycling) ein und veranschaulicht für Sie die entsprechenden Einsatzpotenziale anhand konkreter Good-Practice-Beispiele aus dem Mittelstand.

Inhalte des Webinars

  • Grundlagen zum Thema Nachhaltigkeit durch eine zirkuläre Wirtschaft
  • Potenziale digitaler Technologien für die Umsetzung zirkulärer Strategien (z. B. Remanufacturing oder Recycling) 
  • Zirkuläre Geschäftsmodelle als Enabler für eine zirkuläre Wirtschaft 
  • Veranschaulichung von Nutzenpotenzialen anhand von ersten Good-Practice-Beispielen aus mittelständischen Unternehmen

Zielgruppe

Die Veranstaltung richtet sich an Geschäftsleitende sowie​ Personen aus den Bereichen Strategie, Nachhaltigkeit, Digitalisierung, Vertrieb, Einkauf, Entwicklung und Produktion​ und Personen aus den Branchen Maschinenbau, Automobilbau, Medizintechnik, Luftfahrt, etc.​

Die Zugangsdaten werden Ihnen vorher rechtzeitig per E-Mail zugeschickt.

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Die Berichterstattung im Kontext von Nachhaltigkeit soll u. a. Transparenz für Investoren und Banken schaffen und dazu führen, dass nachhaltig wirtschaftenden Unternehmen der Zugang zu Finanzierungen erleichtert wird. Erwartet wird zudem, dass nachweislich nachhaltige Unternehmen in der öffentlichen Wahrnehmung Wettbewerbsvorteile generieren können. Auch wenn Sie als KMU aktuell noch nicht oder lediglich indirekt von einer Berichtspflicht betroffen sind, sollten Sie sich frühzeitig sowohl mit den Anforderungen als auch mit den Vorteilen auseinandersetzen.​

Dr. Anja Peters von der ibi research an der Universität Regensburg GmbH vermittelt Ihnen in diesem Webinar Begrifflichkeiten und Rahmenbedingungen sowie einführend den  Zusammenhang von Nachhaltigkeit, Berichterstattung und Finanzierung.

Inhalte des Webinars

  • Überblick zu Begrifflichkeiten und Rahmenbedingungen
  • Überblick über Akteure nachhaltiger Finanzierung
  • Kurzer Exkurs zur Datengrundlage und KI-Readiness
  • Diskussion über Herausforderungen und Chancen für KMU

Zielgruppe

Die Veranstaltung richtet sich an ​Führungskräfte und Mitarbeitende kleiner und mittlerer Unternehmen, die die Grundlagen und Zusammenhänge von Nachhaltigkeit und Unternehmensfinanzierung kennenlernen möchten.

Melden Sie sich jetzt kostenfrei an! Die Zugangsdaten senden wir Ihnen rechtzeitig vorher per E-Mail zu.​

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Im Alltagsgebrauch wird „Optimierung“ meist mit „etwas besser machen“ gleichgesetzt. Mathematische Optimierung meint hingegen „das nachweisbar Beste machen“. Maßgeschneiderte Optimierungsalgorithmen ermöglichen es für individuelle Problemstellungen die optimale Lösung zu finden, um Ressourcen effizient einzusetzen und die Nachhaltigkeit von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu stärken. Die Anwendungen solcher Optimierungsalgorithmen sind vielfältig und reichen von Planungsprozessen aus der Produktion bis hin zur Entscheidungsunterstützung in der Logistik.

Lernen Sie im Webinar von unseren Expert:innen Martina Kuchlbauer und Christopher Scholl vom Fraunhofer IIS die Grundlagen mathematischer Optimierung und unterschiedliche Anwendungskontexte in der Praxis kennen.

Außerdem bekommen Sie einen Einblick in unser selbst entwickeltes Online-Spiel „Planning Puzzle“, bei dem Sie Planungsaufgaben lösen können und das Ihnen verdeutlicht, warum es sich lohnt Künstliche Intelligenz und mathematische Optimierung zu nutzen.
Zum Online-Spiel

Inhalte​ des Webinars

  • Kurze Begriffsklärung „Optimierung“ und „Nachhaltigkeit“
  • Anwendungskontexte für Optimierungsalgorithmen (u. a. Touren- / Produktions- / Personaleinsatzplanung)
  • Umsetzung in der Praxis und Mehrwert von Optimierungsalgorithmen 

Zielgruppe

  • Planungsfachkräfte für die Bereiche Logistik, Produktion, Einkauf oder Vertrieb
  • Verantwortliche aus den Bereichen Strategie, Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Entwicklung
  • Datenexpert:innen und IT-Fachkräfte
  • Personen mit einem Interesse an der Optimierung von Entscheidungen

Ergänzend zum Webinar bietet das Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg den Onlinekurs „Gut, besser, KI? Wie Optimierungsalgorithmen für mehr Nachhaltigkeit sorgen“ an. Lernen Sie, was man unter den Begriffen „Nachhaltigkeit“ und „Optimierung“ versteht und wie Optimierungsmodelle aufgebaut sind. Zum Onlinekurs

Für das Webinar werden keinerlei Vorkenntnisse benötigt. Melden Sie sich jetzt kostenfrei an!​ Die Zugangsdaten senden wir Ihnen vorher rechtzeitig per E-Mail zu.

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Die Industrie hat den höchsten Energiebedarf nach Sektoren in Deutschland. Dabei hat die Produktion den größten Energiebedarf nach Anwendungsbereichen. Folglich bietet die Produktion einen großen Stellhebel, den es zu nutzen gilt

Es stellt sich die Frage: Wie können wir und auch warum sollten wir nachhaltiger in der Produktion werden, ohne in teure effizientere Produktionsanlagen bzw. in Eigenerzeugungsanlagen (z. B. PV-Anlagen) zu investieren?

In diesem Webinar erhalten Sie von Florian Karg vom Fraunhofer IGCV einen Einblick, welche Möglichkeiten es gibt und wie eine nachhaltig ausgerichtete Produktionsplanung und -steuerung dabei unterstützt.

Inhalte des Webinars

  • Warum ist Nachhaltigkeit für die Industrie von Bedeutung? Politische und marktliche Entwicklungen, Kundenanforderungen und Reporting
  • Energiemonitoring als Grundlage: Wie wird ein System auf- und ausgebaut, was messe ich und wie kann ich Energiedaten visualisieren und analysieren?
  • Energieorientierte Produktionsplanung und -steuerung (PPS): Energieeffizienz und Energieflexibilität durch organisatorische Maßnahmen erreichen
  • Dekarbonisierung der Wärmeversorgung: Wie finde ich die richtigen Anlagenkombinationen und Betriebsstrategien für nachhaltige Energiekonzepte?
  • Alle Konzepte und Ansätze werden anhand vielfältiger Anwendungsbeispiele aus der industriellen Praxis vorgestellt

Zielgruppe

Die Veranstaltung richtet sich an Produktionsleiter:innen, Energiemanager:innen, Projektleitende sowie Personen aus den Branchen Maschinenbau, Automobilbau, Luftfahrt, etc.

Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Melden Sie sich jetzt für das kostenfreie Webinar an! Die Zugangsdaten senden wir Ihnen vorher rechtzeitig per E-Mail zu.

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Höhere Stromnebenkosten und unvorhersehbar steigende Kosten für fossile Brennstoffe werden mittelständische Unternehmen in den kommenden Jahren vor große Herausforderungen stellen. Gleichzeitig bieten Sie aber auch erhebliche Chancen, denn viele regulatorische Entwicklungen der kommenden Jahre sind bereits jetzt abzusehen. Durch den Einsatz intelligenter Energiemanagement-Systeme (EMS), einer guten Energiedatenbasis und der Kopplung zwischen den Sektoren Wärme, Strom und Mobilität können durch vorausschauende Planung Energiekosten gesenkt, zusätzliche Einnahmequellen erschlossen und die CO2-Bilanz verbessert werden. Digitale Werkzeuge unterstützen verbraucherorientierte Strategien zur Dekarbonisierung und helfen dabei Maßnahmen frühzeitig und langfristig zu bewerten, damit Investitionen richtig gesetzt und nachhaltige Kosteneinsparungen und die Wettbewerbsfähigkeit gesichert werden.

Nachhaltigkeit und Klimaschutz sind nicht nur zentrale politische Ziele sondern seit dem Urteil des Bundesverfassungsgerichtes vom März 2021 auch offiziell eine Verpflichtung aus dem deutschen Grundgesetz.[1] Die Bundesregierung hat sich daher auf einen ambitionierten Reduktionspfad der Treibhausgasemissionen verpflichtet, um bis 2045 klimaneutral zu sein, während Bayern dieses Ziel sogar bereits bis 2040 erreichen will. Diese ambitionierten Klimaziele erfordern einen schnellen und umfassenden Umbau der Energieinfrastruktur und der -gesetzgebung und stellen insbesondere auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) in ihrem Alltag zukünftig vor immer neue Herausforderungen.

Für KMU, die traditionell flexibel und innovativ sind, bietet die Energiewende jedoch auch zahlreiche Chancen. Die Notwendigkeit, den Energieverbrauch zu senken und den CO2-Ausstoß zu reduzieren kann als Katalysator für Innovationen und Effizienzsteigerungen dienen. Unternehmen, die schon früh proaktiv agieren und nicht nur auf gesetzliche Maßnahmen reagieren, können langfristig mit Klimaschutz sogar Wettbewerbsvorteile sichern und Kosten senken. Langfristiges, strategisches Handeln anstelle von reaktiven Maßnahmen wird hierbei entscheidend sein, um auf die bevorstehenden Herausforderungen durch die Gesetzgebung und technische Vorgaben vorbereitet zu sein und diese im Interesse des Unternehmens bestmöglich umzusetzen.

Neue gesetzliche Rahmenbedingungen und ihre Auswirkungen

Die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen, die insbesondere den Mittelstand vor neue Aufgaben stellen, betreffen insbesondere die Energienutzung und den CO2-Ausstoß von Gebäuden und Produktionsanlagen. Dazu kommen steigende Anforderungen an die Nutzung erneuerbarer Energien und an die Implementierung neuer Hardwarekomponenten, um Sicherheitsanforderungen an die kritische Infrastruktur und die Netzstabilität zu gewährleisten. Um hier nicht den Überblick zu verlieren, zeigt die folgende Übersicht einige bereits jetzt absehbare Entwicklungen und die daraus resultierenden Herausforderungen:

  • Auslaufen der Energiepreisbremsen: Die gesetzlichen Absicherungen wie das StromPBG (Strompreisbremsegesetz) sind Ende 2023 ausgelaufen. Unternehmen müssen sich darauf einstellen vor volatilen Strompreisen durch politische Veränderungen oder Umweltkatastrophen nicht mehr wie bisher geschützt zu sein.
  • EU-weite Ausweitung des Emissionshandels auf Gebäude und Verkehr: Der EU-Emissionshandel (EU-ETS) existiert bereits im Bereich Kraftwerke und Industrie und wird bis 2027 auf Brennstoffe in den Bereichen Gebäude und Verkehr ausgeweitet (EU-ETS 2). Dies führt zu einem marktbestimmten CO2-Preis, der voraussichtlich steigen und volatil werden wird. Aktuell liegt der CO2-Preis bei 45 Euro pro Tonne (55 Euro ab 2025), da aber die Verfügbarkeit der Zertifikate ab 2027 etwa fünfmal so schnell abnehmen wird wie die historischen Emissionen, ist mit einer nicht absehbaren Preissteigerung im ETS-Handel zu rechnen.[2] Die bei der Wärmeerzeugung entstehenden CO2-Kosten werden dabei aktuell zwischen Mietern und Vermietern aufgeteilt (50:50 im Nichtwohnbereich). Auch der Unterhalt von Fuhrparks wird durch höhere Brennstoffkosten betroffen sein.
  • Steigende Netzentgelte: Die bereits anlaufende Elektrifizierung des Verkehrs- und Wärmesektors erfordert erhebliche Netzoptimierungen und -ausbauten, da das aktuelle Niederspannungsnetz nicht für einen schnellen Hochlauf ausgelegt ist.[3] Der Ausbau der Übertragungsnetze bis 2045 liegt laut aktuellem Netzentwicklungsplan bei geschätzten Kosten zwischen 150 Mrd. (BNetzA) und 300 Mrd. Euro (VNB).[4] Es ist zu befürchten, dass die Netzentgelte für Verbraucher und Unternehmen somit weiter anziehen werden.
  • EU-Gebäuderichtlinie (EPBD): Die am 12.03.2024 beschlossene Energy Performance for Buildings Directive (EPBD) verpflichtet die Mitgliedsstaaten, bis 2030 die energetisch schlechtesten 16 Prozent und bis 2033 die schlechtesten 26 Prozent der Nichtwohngebäude zu modernisieren. Die entsprechenden Schwellenwerte werden in den Mitgliedsstaaten z. B. in Primärenergieverbrauch in kWh/(m2·a) angegeben. Für Gebäudeeigentümer, die ab 2030 bzw. 2033 keinen entsprechenden Energieausweis vorlegen können, kann dies Folgen auf die Vermietungs- und Verkaufsmöglichkeit der Objekte haben.
  • Technische Vorgaben: Smart Meter Rollout und Steuerbarkeit nach §14a EnWG: Steuerbare Verbrauchseinrichtungen wie Wärmepumpen und Ladeeinrichtungen für
    E-Autos belasten das Netz stärker als herkömmliche Haushaltsgeräte. Der flächendeckende Rollout von intelligenten Messsystemen und Gateways zum Monitoring im Niederspannungsnetz (GNDEW) und die angestrebte Steuerbarkeit von Verbrauchern gemäß §14a des Energiewirtschaftsgesetzes sind technische Maßnahmen, die zur Effizienz und Stabilität des Netzes beitragen sollen. Sie erfordern jedoch mittelfristig eine hardwareseitige Nachrüstung der Netzanschlusspunkte und ggf. weitere Steuereinheiten.[5]
  • Auslaufen der EEG-Förderung: Die Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) für unternehmenseigene Photovoltaikanlagen läuft nach 20 Betriebsjahren aus. In den kommenden drei Jahren werden das laut Marktstammdatenregister im Schnitt Anlagen mit ca. 800 Megawatt und fünf Jahre später bereits 6,4 Gigawatt jährlich sein, die diese Grenze erreichen (Abbildung 1). Viele gewerbliche Anlagenbetreiber müssen sich erstmalig nach neuen Vermarktungsmöglichkeiten umsehen. Dies erfordert neue Geschäftsmodelle und gegebenenfalls technische Nachrüstungen, um den wirtschaftlichen Weiterbetrieb dieser Anlagen zu gewährleisten. Und dieser kann sich durchaus lohnen: Erste Langzeitdaten zeigen bisher geringe Leistungsabfallraten für Photovoltaikanlagen von 2-3 Prozent nach über 15 Jahren.[6]
Abbildung 1: Installierte Erzeugungsleistung nach Anmeldejahr laut Marktstammdatenregister (MaStR), extrahiert mit openMaStR (Quelle: ee-status.de)

Auch wenn diese Entwicklungen zunächst große Herausforderungen mit sich bringen, so bieten sie dennoch bedeutende Chancen für Unternehmen, die bereit sind, sich anzupassen und die Transformation des Energiesystems als Teilnehmer mitzugestalten.

Flexibilität und Elektrifizierung als Chance

Dabei erstrecken sich die neuen Handlungsoptionen für Unternehmen im Wesentlichen auf zwei Bereiche: Automatisierte, zeitliche Verschiebungen des Energieverbrauchs (Elektrische Flexibilität) sowie datenbasierte und sektorenübergreifende Planung bei Maßnahmen zur Dekarbonisierung der Nicht-Strom-Sektoren:

Elektrische Flexibilität:

  • Intelligente Energiemanagement- und Automations-Systeme: Vorausschauende Stromspeicher und steuerbare Verbraucher können nach den seit 2023 teilweise und ab 2025 flächendeckend verfügbaren dynamischen Stromtarifen optimiert werden. Dies spart Kosten durch eine Leistungsaufnahme bei günstigen (oder sogar negativen) Strompreisen. In Abbildung 2 ist auf Basis der Börsenstrompreise von 2022 dargestellt, dass Einsparungen von bis zu 20 Prozent möglich gewesen wären, wenn man jederzeit 1-20 kW um 1-14 Stunde(n) hätte verschieben können. Darüber hinaus können teure Lastspitzen durch clevere Steuerung von Verbräuchen reduziert werden, was zu Kosteneinsparungen im jährlichen Leistungspreis führt.
Abbildung 2: Potenzielle jährliche Einsparungen eines gewerblichen Lastprofils (ca. 300.000 kWh/a) in Prozent bei optimaler Lastverschiebung auf Basis der Börsenstrompreise von 2022

 

  • Reduzierte Netzentgelte: Die Implementierung neu installierter steuerbarer Verbrauchseinrichtungen nach §14a EnWG ist zwar seit 2024 verpflichtend, bietet aber auch erhebliche Einsparmöglichkeiten bei den Netzentgelten. Betreiber können zwischen einer pauschalen Reduzierung des Netzentgelts (zwischen 110 und 190 Euro pro Jahr) oder einer prozentualen Reduzierung um 60 Prozent des jeweiligen Netzentgelts wählen. Zusätzlich wird ab 2025 ein zeitvariables Netzentgelt eingeführt, das Anreize für die Verlagerung von Verbrauchszeiten bietet, um Lastspitzen zu vermeiden und die Netzstabilität zu erhöhen.
  • Virtuelle Kraftwerke und Aggregation: Die Flexibilität wird kleinteiliger und dezentraler. Zwar ist die Teilnahme am Regelleistungsmarkt der Übertragungsnetzbetreiber erst ab 1 MW Leistung möglich, aber bereits jetzt bietet die Teilnahme an einem virtuellen Kraftwerk auch kleineren Einheiten die Möglichkeit ihre Flexibilität zu vermarkten. Zukünftig könnten auch andere sogenannte Aggregatoren (z. B. Quartiers-Management-Systeme) zur Stabilisierung des Verteilnetzes durch Flexibilitäten beitragen.

Voraussetzung um an solchen Systemen zu partizipieren ist dabei immer, dass bei Installation oder Umrüstung der lokalen Steuereinheiten auch die technische Anschlussfähigkeit der unterstützten Kommunikationsprotokolle beachtet wird. Bei Energiemanagement-Systemen (EMS) ist außerdem auf die Integrationstiefe der Lösungen zu achten. Während manche EMS vor allem Daten erfassen, speichern und als Zeitreihen und Statistiken visualisieren können (Monitoring) bieten etwa die EMS der jeweiligen Anlagen (z. B. Batterie-EMS) schon eine integrierte PV-Eigenverbrauchsoptimierung an. Noch weitergehende Gebäudeautomationssysteme sind in der Lage sämtliche Geräte innerhalb der technischen oder benutzerspezifischen Rahmenbedingungen auch zu- und abzuschalten und damit alle finanziellen Anreize wie Preissignale der Netzbetreiber oder die Vergütungen durch Aggregatoren oder lokale Energiemärkte auszuschöpfen.

Durch eine technische Vorbereitung auf die Aktivierung von Flexibilitäten, können bereits jetzt Betriebszeiten geeigneter Anlagen auf günstige oder negative Strompreise abgestimmt werden. Da diese bereits 24 Stunden im Voraus bekannt sind, können Fahrpläne in vorgegebenen Grenzen und automatisiert werden. Bei technischen Nach- und Umrüstungen sollte überlegt werden auch den Netzanschluss mit einem Smart-Meter-Gateway (SMGW) auszustatten, da der Rollout-Ablauf bis Ende 2032 bereits beschlossen ist und zukünftig die entsprechenden digitalen Dienste von sogenannten „aktive Externen Marktteilnehmer“ (aEMT) nur über das SMGW zur Verfügung stehen.

Der zweite große Aktionsbereich betrifft vor allem bauliche Maßnahmen, bei denen Entscheidungen naturgemäß langfristig und möglichst zukunftsweisend gestaltet werden. In Zukunft ist hier allerdings die gleichzeitige Betrachtung aller Sektoren sowie die Energievermarktung und die dafür notwendige technische Ausgestaltung in Bezug auf die beschriebenen Flexibilitätspotenziale von entscheidender Bedeutung.

Dekarbonisierung der Nicht-Strom-Sektoren:

  • Elektromobilität: Wie oben zur Flexibilität ausgeführt, bietet auch die Integration von Elektromobilität ein enormes Potenzial zur Lastverschiebung. Einsparungen durch netzdienliches Verhalten beim Laden des Fuhrparks oder der Fahrzeuge von Mitarbeiter:innen können bei smarter Abstimmung auf das Nutzungsverhalten bis zu 20 Prozent der Stromkosten betragen. Der Betrieb von öffentlichen Ladepunkten bietet darüber hinaus einen zusätzlichen Vermarktungskanal für Photovoltaikanlagen und ungenutzter Flächen.
  • Ersatz fossiler Wärmeerzeugungsanlagen: Zukünftige steigende Betriebskosten fossiler Anlagen können durch den Einsatz stromgetriebener Lösungen wie Wärmepumpen gesenkt werden. Durch die Trägheit moderner und gut gedämmter Wärmespeichersysteme und eine Wetterprognosen-basierte Steuerung wird der Anteil von nutzbarem Solarstrom dabei immer größer. Insbesondere in Verbindung mit abgeschriebenen und förderlosen EE-Anlagen kann dann jede selbstgenutzte kWh zusätzlich Stromkosten sparen. Für den restlichen Strom aus dem Netz, führt der Ausbau erneuerbarer Energien langfristig zu günstigeren Preisen (besonders zu Geschäftszeiten), auch wenn Netzentgelte weiter steigen könnten (siehe oben).
  • EU Energy Communities und EU RED II: Neue gesetzliche Rahmenbedingungen, wie die Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (EU RED II), bieten erhebliche Chancen für gemeinschaftliche Energieprojekte und Eigenversorgung. Unternehmen können durch die Teilnahme an Energiegemeinschaften die Energiekosten deutlich senken und die Versorgungssicherheit erhöhen. Diese Gemeinschaften bieten Unternehmen und Bürger:innen die Möglichkeit, gemeinsam in erneuerbare Energien zu investieren und von kollektiven Einsparungen sowie von erhöhter Energieunabhängigkeit zu profitieren.
  • Nahwärmenetze: Moderne Prosumer-Wärmenetze der vierten und fünften Generation nutzen eine Vielzahl erneuerbarer Energiequellen und ermöglichen es Nutzer:innen, sowohl Wärme zu beziehen als auch zu liefern. Somit könnten beispielsweise Technologien zur Abwärmenutzung und Wärmerückgewinnung (etwa in Rechenzentren oder Serverräumen) dem Netz und damit mehreren Gebäuden zur Verfügung stehen. Dadurch kann die Energieeffizienz erheblich gesteigert, Investitionskosten auf mehrere Objekte verteilt und letztlich die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert werden. Durch frühzeitige Konzeption und deren Abstimmung mit lokalen Behörden, kann eine Berücksichtigung in der gesetzlich neu vorgeschriebenen kommunalen Wärmeplanung gewährleistet werden.

Gerade wenn es um Tiefbau- und Erdarbeiten für Heizzentralen und die Verlegung von Mittelspannungs- oder Wärmeleitungen geht, können schnell hohe Kosten anfallen. Hier sollte also auf Basis einer belastbaren Datengrundlage geplant und entschieden werden, um redundante Arbeitsschritte möglichst zu vermeiden. Bei jeder baulichen Maßnahme sollten die oben aufgelisteten Flexibilitätspotenziale mitgedacht und bei der Entscheidung auf eine Interoperabilität der Komponenten geachtet werden.

Vorsprung durch Digitalisierung

Die Vielzahl der möglichen Handlungsoptionen in beiden Handlungsfeldern führt zu sehr komplexen Fragestellungen und macht es schwer bis nahezu unmöglich ohne spezialisierte Hilfsmittel und Fachkenntnisse eine auch für die Zukunft optimale Lösung zu identifizieren. Technisch gibt es dabei oft konkurrierende, teils proprietäre Systeme der OEMs und für eine Zusammenführung unterschiedlicher Anlagen fehlen die entsprechenden Standards und Datenmodelle für eine generalisierte Informationsverarbeitung.

Die sehr dynamische Entwicklung und zunehmende Digitalisierung im Bereich der Gebäude bietet dabei allerdings eine große Chance. Im Folgenden werden einige grundlegende Paradigmen aufgelistet, die sowohl für die Entscheidungsfindung als auch für den Betrieb vernetzter Energieanlagen einen entscheidenden Durchbruch bringen.

  • Internet of Things (IoT): Stark gefallene Kosten für IoT-fähige Sensoren erleichtern die Datenaggregation und somit die Informationsbasis und Skalierbarkeit von Energiemanagementsystemen. Eine solide Datenbasis unterstützt die effiziente Echtzeitüberwachung und -steuerung von Energieverbrauchern und dient als Entscheidungsgrundlage für weitere Maßnahmen. Von einigen Kommunen wird bereits eine LoRa-Infrastruktur für die Gerätevernetzung zur Verfügung gestellt, was die Installation eigener Gateways spart. Smarte, datenbasierte Steuerung hat bereits das Potenzial, kurzfristig Einsparungen von bis zu 30 Prozent der Energiekosten zu ermöglichen, indem beispielsweise Räume nach individueller Nutzung beheizt werden.
  • Digitale Open-Source Tools: Kostengünstige Open-Source-Frameworks können einen niederschwelligen und kostengünstigen Einstieg in die Umsetzung ermöglichen. Mittlerweile weit verbreitete Energiemanagement- und Heimautomations-Systeme, wie openEMS, openHAB oder HomeAssistant ermöglichen eine Überwachung des Energieverbrauchs und sind in der Lage einzelne Geräte anzusteuern. Diese freien und kontinuierlich weiterentwickelten Werkzeuge bieten gut dokumentierte Schnittstellen für weitere Energiedienste und können Unternehmen relativ schnell in die Lage versetzen individuell ihre Energieeffizienz zu steigern und damit Kosten zu senken. Einmal aufgesetzt, sind individuelle Erweiterungen und zusätzliche Hardwareintegrationen mit geringem Aufwand zu integrieren.[7]
  • Offene Datenbasis: Bei der Erstellung von ganzheitlichen Konzepten – insbesondere im Bereich Quartiere und Wärme – überschneiden sich oft verschiedene Planungsaufgaben: Städtebauliche Aspekte und Bebauungspläne, Wasserwirtschaft, Fernwärme- und Verteilnetzplanung, Kommunaler Wärmeplan und Flächennutzungspläne. Frühzeitige Abstimmungen aller Beteiligten auf Grundlage einer gemeinsamen Datenbasis können Projektlaufzeiten verkürzen und die Genehmigungsprozesse beschleunigen, was den Aufwand für Maßnahmen auf allen Seiten reduzieren kann. Hier kommen viele Open-Data-Initiativen zum Tragen, die vereinzelt bereits Geodaten bereitstellen (z. B. Open Data Bayern).[8] Über europäische und nationale Ansätze zu ganzheitlichen Energy Data Spaces wird versucht diese Daten semantisch anzureichern und zu verknüpfen, um sie für weiterentwickelte Dienste noch besser nutzbar zu machen (siehe z. B. Projekt NEED).[9]
  • Standardisierung und semantische Interoperabilität: Immer mehr Hersteller haben bereits erkannt, dass sich eine flächendeckende Integration der smarten Energieanlagen und die daraus entstehenden Potenziale nur erschließen lassen, wenn die Anlagen in der Lage sind automatisiert miteinander zu kommunizieren. Hier gibt es bereits verschiedene Ansätze auf europäischer Ebene über generische Schnittstellen (z. B. EE-Bus, OPC UA), energiebezogene Ontologien (SAREF4ENER, Open Energy Ontology) oder neue Datenmodelle für Flexibilitäten von dezentralen Ressourcen (openADR sowie der kommende S2-Standard EN-50491-12-2).[10]

Die Veränderungen als Chance nutzen

Durch die Veränderten regulatorischen und technischen Rahmenbedingungen wird manches komplexer und KMU müssen sich neben ihrem Kerngeschäft in Teile der Energiewirtschaft eindenken. Einerseits steigt der Druck Emissionen zu reduzieren, andererseits sind bereits heute klare Anreize gesetzt bei der Transformation wichtige Synergien zu erschließen.

Für kleine und mittlere Unternehmen lohnt sich der Umbau zu einer nachhaltigen und zunehmend autonomeren Energieversorgung bereits finanziell. Wenn frühzeitige und informierte Entscheidungen getroffen werden, können Unternehmen nicht nur Kosten senken, sondern sich durch Klimaschutz auch langfristige Wettbewerbsvorteile und Energieunabhängigkeit sichern. Die Digitalisierung spielt dabei eine entscheidende Rolle, um Planungssicherheit zu gewährleisten und die richtigen Weichen für die Zukunft zu stellen. Die größte Herausforderung bleibt hier die richtigen Partner zu finden, da sich der Markt momentan noch stark konsolidiert.

Der Forschungs- und Wissenstransfer über Netzwerke wie das Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg und Pilotprojekte mit Forschungsinstituten ist eine gute Möglichkeit, um die individuellen Möglichkeiten und deren technische Machbarkeit herauszuarbeiten.

[1]https://www.bundesverfassungsgericht.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2021/bvg21-031.html
[2]https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11850/publikationen/09_2024_cc_ets_2_supply_and_demand.pdf
[3]https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/Aktuelles_enwg/14a/start.html
[4]https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Allgemeines/Veranstaltungen/240118/start.html
[5]https://www.recht.bund.de/bgbl/1/2023/133/VO.html
[6]P. Olczak, Applied Energy, Vol. 343, August 2023
[7]EILE-Projekt (https://digitalzentrum-augsburg.de/zukunftsprojekt-eile/)
[8]https://open.bydata.de
[9]https://need.energy/
[10]https://s2standard.org/

Entdecken Sie in unserer Schulung, wie digitale und nachhaltige Transformationen Hand in Hand gehen. Unsere Expertinnen Lara Schmidt und Hannah Wangemann vom Fraunhofer IIS zeigen Ihnen, wie Sie ein zukunftsorientiertes Geschäftsmodell entwickeln, das beide Megatrends integriert und welche Synergien sich daraus ergeben.

Wir bieten einen Überblick über den Aufbau eines Geschäftsmodells und dessen Transformationsmöglichkeiten und führen Sie in Strategien zur Umsetzung einer zirkulären Wirtschaft ein.

Nutzen Sie diese Gelegenheit für neue Eindrücke, Inspiration und praxisorientierte Ansätze, um Ihr Unternehmen auf den Weg in eine digitale und nachhaltige Zukunft zu führen.

Die Schulung findet in Kooperation mit der Digitalen Gründerinitiative Oberpfalz (DGO) im Rahmen des EU-Projekts Digital Innovation Ostbayern (DInO) statt.​ Zur Anmeldung

Inhalte

  • Grundlage: Was ist ein Geschäftsmodell?
  • Einfluss von Digitalisierung auf mein Geschäftsmodell und den Zusammenhang zur zirkulären Wirtschaft verstehen
  • Einführung in anwendungsbezogene zirkuläre Strategien
  • Praxisbeispiele anhand echter Unternehmensgeschichten

Vorteile für die Teilnehmenden​

  • Sie erhalten ein konkretes Verständnis von Geschäftsmodellen in der digitalen Welt und deren zirkulärer Potenziale
  • Sie erlernen Werkzeuge zur Beschreibung Ihres aktuellen sowie zur Entwicklung eines neuen Geschäftsmodells

Zielgruppe

Die Veranstaltung richtet sich an Geschäftsführende oder Mitarbeitende produzierender Unternehmen aus den Bereichen Strategie, Business Development und Innovationsmanagement, die Interesse an Digitalisierung haben und einen Fokus auf nachhaltiges Wirtschaften setzen.

In Kooperation mit:

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Im Alltagsgebrauch wird „Optimierung“ meist mit „etwas besser machen“ gleichgesetzt. Mathematische Optimierung meint hingegen „das nachweisbar Beste machen“. Maßgeschneiderte Optimierungsalgorithmen ermöglichen es für individuelle Problemstellungen die optimale Lösung zu finden, um Ressourcen effizient einzusetzen und die Nachhaltigkeit von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu stärken. Die Anwendungen solcher Optimierungsalgorithmen sind vielfältig und reichen von Planungsprozessen aus der Produktion bis hin zur Entscheidungsunterstützung in der Logistik.

Lernen Sie im Webinar von unseren Expert:innen Martina Kuchlbauer und Christopher Scholl vom Fraunhofer IIS die Grundlagen mathematischer Optimierung und unterschiedliche Anwendungskontexte in der Praxis kennen.

Außerdem bekommen Sie einen Einblick in unser selbst entwickeltes Online-Spiel „Planning Puzzle“, bei dem Sie Planungsaufgaben lösen können und das Ihnen verdeutlicht, warum es sich lohnt künstliche Intelligenz und mathematische Optimierung zu nutzen.
Zum Online-Spiel

Inhalte​ des Webinars

  • Kurze Begriffsklärung „Optimierung“ und „Nachhaltigkeit“
  • Anwendungskontexte für Optimierungsalgorithmen (u. a. Touren- / Produktions- / Personaleinsatzplanung)
  • Umsetzung in der Praxis und Mehrwert von Optimierungsalgorithmen 

Zielgruppe

  • Planungsfachkräfte für die Bereiche Logistik, Produktion, Einkauf oder Vertrieb
  • Verantwortliche aus den Bereichen Strategie, Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Entwicklung
  • Datenexpert:innen und IT-Fachkräfte
  • Personen mit einem Interesse an der Optimierung von Entscheidungen

Ergänzend zum Webinar bietet das Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg den Onlinekurs „Gut, besser, KI? Wie Optimierungsalgorithmen für mehr Nachhaltigkeit sorgen“ an. Lernen Sie, was man unter den Begriffen „Nachhaltigkeit“ und „Optimierung“ versteht und wie Optimierungsmodelle aufgebaut sind. Zum Onlinekurs

Für das Webinar werden keinerlei Vorkenntnisse benötigt. Melden Sie sich jetzt kostenfrei an!​ Die Zugangsdaten senden wir Ihnen vorher rechtzeitig per E-Mail zu.

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Eine Dreherei mit fünf Mitarbeitenden hat ihren Produktionsprozess nahezu vollständig digitalisiert, aber Geschäftsführer Michael Brunner möchte, dass die Reise weitergeht. In einer Potenzialanalyse mit dem Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg hat er seinen Reifegrad analysieren lassen. Im Interview gemeinsam mit Zentrumsexpertin Hannah Wangemann verrät er, was ihn motiviert, welche Herausforderungen ihm begegnen und wie Mitarbeitendensuche in der heutigen Zeit funktioniert.

Die BRUNNER Drehtechnik GmbH aus Röthenbach an der Pegnitz produziert mit fünf Mitarbeitenden Automatendrehteile in Stückzahlen von 500 bis zu mehreren Millionen für verschiedene Branchen. Ein eigenes Produkt wird nicht hergestellt, sondern nach Kundenzeichnung gefertigt. Michael Brunner, der das Unternehmen in dritter Generation führt, hat schon früh mit der Digitalisierung begonnen und durch einen Neubau im Jahr 2019 konnten die Geschäftsprozesse weiter angepasst werden.

Doch für Herrn Brunner geht noch mehr, deshalb hat er sich an das Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg gewandt, um den aktuellen Reifegrad messen zu lassen und zu erfahren, welche weiteren Potenziale in Sachen Digitalisierung vorhanden sind. Für die Potenzialanalyse war Mittelstand-Digital Expertin Hannah Wangemann vom Fraunhofer IIS mit zwei weiteren Kolleginnen vor Ort.

Firmengebäude der BRUNNER Drehtechnik GmbH in Röthenbach an der Pegnitz

Wie würden Sie den Stand der Digitalisierung in Ihrem Unternehmen beschreiben?

Michael Brunner: Vom Grundsatz her sind wir ein ganz modern aufgestelltes Unternehmen. Mit diesem klassischen Beruf vom Zerspanungsmechaniker, der an der Drehbank steht, an der Kurbel dreht und ein Teil herstellt, hat es eigentlich bei uns nicht mehr viel zu tun. Wir bekommen unsere Bestellungen und Zeichnungen, zwar noch nicht voll digitalisiert, aber per E-Mail als PDF. Die pflegen wir in unsere Software ein. Diese Software überspannt mit verschiedenen Modulen unseren kompletten Betrieb. Wir legen den Auftrag an und er kann digital über Tablets in der Fertigung eingesehen werden. Parallel ist das das Einzige, was noch mit Papier passiert, da der Mitarbeitende einen Papierfertigungsauftrag und die Zeichnung zur Sicherheit auch an die Maschine gelegt bekommt.

Aber ansonsten ist alles ziemlich durchdigitalisiert. Die Auftragsbestätigungen, die Produktion selbst, da wird ein Auftrag digital an- und abgestempelt und Material digital gebucht. Die Messwerte, die die Qualitätssicherung prüft, werden digital dokumentiert. Am Schluss kriegt der Kunde eine digitale Rechnung, nur noch der Lieferschein ist in Papierform.

Wieso sind Sie dann auf das Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg zugekommen?

Brunner: Grundsätzlich bin ich solchen Sachen gegenüber offen, weil man immer irgendetwas mitnimmt. Das ist mir schon immer ein Anliegen gewesen und ich halte meine Augen und Ohren offen, was man bei uns umsetzen kann.

Was war der Fokus der Potenzialanalyse von Brunner Drehtechnik und dem Mittelstand-Digital Zentrum Augsburg?

Hannah Wangemann: Wir haben eine digitale Reifegradmessung durchgeführt. Das ist wie ein Rundum-Check und hat für Unternehmen den Vorteil, auch mal eine externe Perspektive zu haben, die das eigene Unternehmen mit dem Hintergrundwissen, wie der Stand bei anderen KMU ist, vergleichen und bewerten kann. Nach einer ersten virtuellen Absprache waren wir einen halben Tag vor Ort und haben eine Produktions- und Unternehmensführung gemacht. Im Nachgang haben wir uns mit Herrn Brunner über verschiedene Teilbereiche seines Unternehmens unterhalten und nach Herausforderungen, die er auch noch sieht, gefragt.

Wir haben schnell festgestellt, dass Herr Brunner sehr offen ist. Dadurch konnten wir unsere Handlungsempfehlungen weiter fassen, d. h. mit starker Zukunftsperspektive. Denn Digitalisierung ist nur bis zu einem gewissen Grad intern und auf die eigenen Prozesse bezogen. An irgendeinem Punkt geht man darüber hinaus und betrachtet übergreifende Strukturen, auch unabhängig von der Unternehmensgröße. Und das konnten wir hier tun. Wir haben beispielsweise Szenarien besprochen, wie man mit Kunden kollaborativ Bauteile designen oder mit welchen Plattformlösungen man die Produktdaten und Lieferscheine proaktiv digital bereitstellen könnte.

Aber wir waren überrascht von dem Fortschritt, den wir bei einem Unternehmen von dieser Größe so bisher nicht gesehen haben. Den digitalen Leitstand und die Tablets in der Produktion und auch die Qualitätsmanagement-Software, die direkt mit dem ERP-System verbunden ist. Auch das Thema Nachhaltigkeit kam zur Sprache, hier hat Herr Brunner schon erste Projekte bei sich umgesetzt und will das auch weiter vorantreiben. Also so ein Rundumpaket. Das war für uns als Zentrum der Beweis, dass Digitalisierung auch Kleinstunternehmen und nicht nur Konzerne können, solange man das richtige Mindset hat und offen und neugierig ist.

Brunner: Das Hauptproblem, auf das ich stoße, ist, dass die Welt nach meinem Gefühl noch nicht so weit ist. Auf der einen Seite haben wir das Thema Maschinen, da hätten wir gerne mehr Daten, deshalb haben wir unsere Maschinen nachgerüstet. Aber Daten im wirklichen Sinne bekommen wir nicht. Wir kriegen, ich nenne das mal Impulse, ob die Maschine läuft oder nicht und einen Takt, in dem die Teile fertig gestellt werden. Natürlich bieten moderne Maschinen zwischenzeitlich Schnittstellen, die aber nicht herstellerübergreifend sind und wenn große Konzerne in ihren Pflichten- und Lastenheften dies fordern, wird einiges realisiert. Um dies für uns zu fordern, sind wir aber leider zu klein. Genauso ist es bei den Lieferanten. Wenn ich sagen würde, wir binden uns softwaretechnisch zusammen, wird nur der Kopf geschüttelt.

Intern kann man viel machen, wenn man selbst eine gewisse Einstellung hat. Aber dann bremst einen die Realität aus. Man muss alle in einen Topf bekommen, sonst haben wir keinen digitalen Durchsatz. Ob sich das in den nächsten Jahren ändert, weiß ich nicht. Vielleicht ist die Thematik KI auch ein treibender Motor, sodass die Unternehmen merken, sie können nicht mehr anders. Aber es bräuchte mehr bzw. es muss eigentlich in der Gesellschaft und in den Firmenkulturen Durchdringung geben und die fehlt mir momentan noch ein wenig.

Halle bei der BRUNNER Drehtechnik GmbH

Was kam sonst noch bei der Potenzialanalyse heraus?

Wangemann: Ein Thema, das sehr anwendungsnah ist, war die Empfehlung einer Wissensdatenbank für die Mitarbeitenden, in der die Werkzeugnutzung festgehalten wird, also welche Werkzeuge für was verwendet werden. Die Perspektive lag hier auf dem Anlernen und autonomen Arbeiten. Und das sollte mit dem Dokumentenmanagement-System verknüpft werden, um auch auf die Zeichnungen zugreifen zu können. Eine andere Sache waren die Tablets. Die könnten eigentlich schon die Leistung erbringen wie gerade noch das Papier an den Maschinen. Theoretisch notwendig wäre das Papier nicht mehr.

Brunner: Genau ja, aber das ist das Grundsätzliche bei der Digitalisierung. Man muss die Leute mitnehmen, sonst verliert man die Akzeptanz. Der Mitarbeitende darf nicht das Gefühl bekommen, jetzt bin ich mit mehr Bürokratie beschäftigt, als mir das Ding nutzt. Deswegen liegt der Hauptfokus darauf, Digitalisierung da einzuführen, wo der Mitarbeitende am Schluss des Tages merkt, es nimmt mir nicht meine Arbeit weg, sondern es nimmt mir Arbeit ab. Zum Beispiel wird in diesem Dokumentenmanagement der Rechnungseingang bald ein großes Thema sein. Eingangsrechnungen kommen, werden geprüft, gehen im Workflow weiter, werden automatisch ausgelesen und es erfolgt ein Zahlungsfluss oder Zahlungsauftrag, ohne dass die Rechnung fünfmal geprüft werden muss. So wird an diesem Punkt eine Erleichterung geschaffen.

Wie reagieren Ihre Mitarbeitenden, wenn es wieder etwas Neues gibt?

Brunner: Bei Neuerungen muss ich schon überzeugen, aber ich führe es nur so ein, dass der Aufwand nicht so groß ist, dann wird es auch akzeptiert und sie merken, dass es ihnen etwas bringt. Beispielsweise beim automatisierten Wareneingang haben sie durch das Einscannen der Lieferzettel eine Zeitersparnis, das ist etwas, was sie direkt tangiert.

Bei vielen anderen Sachen bin meistens ich der Nutznießer, weil ich auf irgendwelche Daten zugreife, die mir zur Verfügung gestellt werden. Aber solange man es niederschwellig hält, funktioniert es auch. Und wenn sie etwas nicht gut finden, merke ich das an der Laune. Das ist der Vorteil bei einem kleinen Betrieb, dass ich nah an der Basis bin.

Woher kommt Ihre Motivation?

Brunner: Der Hauptgrund ist, dass ich ein Anhänger davon bin, das Unternehmen zu digitalisieren und modern zu halten, um mit dem Wettbewerb mithalten zu können. Allgemein, um Abläufe zu optimieren, um kostengünstiger produzieren zu können bzw. effizientere Wertschöpfung zu haben. Um somit für die Zukunft gerüstet zu sein und als Arbeitgeber attraktiv und modern auf Kandidaten zu wirken. Also natürlich spielt auch das Thema Fachkräftemangel eine Rolle. Es ist eine Mischung aus verschiedenen Punkten.

Sie bilden auch aus. War es schwierig einen Auszubildenden zu finden und generell neue Mitarbeitende zu finden?

Brunner: Ja auf jeden Fall, deshalb haben wir diesen Prozess auch digitalisiert und Instagram- und Facebook-Kampagnen mit Videos gestartet. Seit wir es nutzen haben wir viel mehr Bewerbungen, was wir so in der Menge noch nie gehabt haben. Jetzt muss man zwar abziehen, dass ca. 90 Prozent die Anforderungen überhaupt nicht erfüllen. Aber man merkt, jetzt kommen ein paar Personen, die wirklich Industriemechaniker und Zerspaner sind.

Wie wichtig ist Außendarstellung auch für ein kleines Unternehmen?

Brunner: Sehr wichtig. Das Hauptproblem, jemanden zu finden, lag daran, dass wir einfach nicht präsent waren. Mit den Videos sehen die Leute, wie wir sind und können sich etwas darunter vorstellen. Vorher war es dieser altbackene, nicht mehr hippe Beruf des Zerspanungsmechanikers und jetzt merken die Leute selbst, dass wir digitalisiert sind und hier etwas vorwärts geht.

Einen Personaldienstleister kann ich mir eigentlich nicht leisten, deshalb habe ich diesen direkten Weg gewählt. Ich habe für die Videos zwar auch jemanden engagiert, aber der Vorteil von der Geschichte ist, ich nutze es nicht nur als Stellenanzeige, sondern präsentiere die Firma und mache sie dadurch bekannt. Und wenn wir sagen, wir haben genug Mitarbeitende, kann man das Ganze umswitchen und die Suche nach neuen Kunden zum Hauptziel machen und Werbebudget in diese Richtung streuen. So sind wir flexibler. Das sind die Medien der Gegenwart und der Zukunft. Auf TikTok sind wir noch nicht, aber das wird wahrscheinlich irgendwann kommen.

Gab es irgendwelche Hürden, die Ihnen seit Beginn Ihres Digitalisierungsvorhabens begegnet sind?

Brunner: Eigentlich nicht. Es waren immer kleine Schritte, aber der absolute Push kam durch die Förderung von „Digital Jetzt“*, weil wir dann ins Volle gehen konnten. Das Finanzielle ist natürlich immer ein Unsicherheitsfaktor.

Auch wenn ich mich zum Beispiel vor 14 Jahren für eine andere Warenwirtschafts-Software entschieden hätte, wäre jetzt vielleicht alles ganz anders. Wir haben damals unsere Messmaschine gekauft und wollten die Messwerte von der Maschine digitalisieren und wir wollten auch eine Warenwirtschafts-Software. Es gab den einen Hersteller, der konnte beide Module bieten mit der Schnittstelle für diese Messmaschine. Wir haben also nicht nach der besten Software gesucht, sondern es quasi von hinten aufgezäumt. Und es war die richtige Entscheidung. Andernfalls hätten wir vielleicht noch mehr Software von anderen Herstellern gebraucht und wahrscheinlich gesagt, den Aufwand machen wir uns nicht und lassen das mit der Digitalisierung.

Wangemann: So eine modulare Software bringt gewisse Vorteile mit sich, vor allem für kleinere Unternehmen, damit man sich je nach Entwicklung des Unternehmens und finanzieller Lage und auch der Digitalisierungsstrategie, einfach Dinge dazu buchen kann, ohne das ganze System wieder umwerfen zu müssen.

*Anmerkung: Investitionsförderprogramm des BMWK, das bis 31.12.2023 lief

Als Abschluss noch die Frage, was bedeutet Digitalisierung für Sie?

Brunner: Für mich ist Digitalisierung nicht das Ziel, sondern eigentlich der Weg und bedeutet immer Veränderung. Es ist ein täglicher Begleiter und auch wenn man ein kleiner Betrieb ist, kommt man um das Thema nicht herum und kann seine Vorteile daraus ziehen. Von daher dürfen sich die Kleinen nicht so verstecken.

Die Vermeidung von Treibhausgasemissionen zur Eindämmung des Klimawandels ist eine Voraussetzung zur langfristigen Sicherung und gerechten Verteilung des globalen Wohlstands. Daher gewinnt ökologische Nachhaltigkeit in der Dimension der Klimawirkung in unserer Gesellschaft, wie auch in gesetzlichen und marktlichen Rahmenbedingungen für die Industrie, weiter an Relevanz. In produzierenden Unternehmen, und damit auch in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), gehört die Produktion zu den maßgeblichen Verursachern von Treibhausgasemissionen. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie durch gezielte Entscheidungen in der Produktionsplanung und -steuerung die ökologische Nachhaltigkeit Ihrer Produktion steigern können.

Die weltweite Zunahme der Klimaschutzgesetzgebung stellt Unternehmen und damit auch KMU vor eine Vielzahl an Herausforderungen. Gesetze wie das Klimaschutzgesetz in Deutschland oder Verordnungen wie die Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) auf EU-Ebene nehmen Unternehmen bezüglich der Berichterstattung hinsichtlich ihrer klimawirksamen Emissionen und deren Reduktion konkret in die Pflicht. Bis 2028 wird die Zahl der berichtspflichtigen Unternehmen stufenweise erhöht. Auch kapitalmarktorientierte KMU fallen dann unter die Berichtspflicht. Voraussichtlich werden 13.000 bis 15.000 deutsche Unternehmen die neuen CSRD-Vorgaben direkt erfüllen müssen. Auch wenn nicht kapitalmarktorientierte kleinste, kleine und mittlere Unternehmen davon nicht direkt betroffen sind, ist zu erwarten, dass die Anforderungen von größeren und berichtspflichtigen Unternehmen entlang von Lieferketten weitergegeben werden.

Gleichzeitig sorgt das den rechtlichen Rahmenbedingungen zugrundeliegende Ziel der Eindämmung des menschengemachten Klimawandels für nachhaltigkeitsorientiertes Denken in der Gesellschaft. Dieses äußert sich auch in bewussterem Konsumverhalten von Endverbrauchern, das wiederum durch die Weitergabe von Berichts- und Reduktionszielen entlang von Wertschöpfungsketten auf alle beteiligten Unternehmen Auswirkungen hat. Unternehmen aller Größenklassen setzen sich daher Dekarbonisierungsziele und fordern zunehmend Nachweise des CO2-Fußabdrucks von ihren Lieferanten. Der CO2-Fußabdruck umfasst hier neben CO2 auch alle weiteren Treibhausgasemissionen. Eine nachgewiesen klimawirkungsorientierte Produktion, in der Schritte zur Reduktion des CO2-Fußabdrucks unternommen werden, wird sich daher bei der Auftragsvergabe und Unternehmensfinanzierung zukünftig immer stärker vorteilhaft auswirken. Grundsätzlich lässt sich festhalten: Ökologische Nachhaltigkeit in Form eines geringen CO2-Fußabdrucks von Unternehmen und Produkten lohnt sich bereits heute und wird sich zukünftig immer stärker auszahlen – auch für KMU.

Viele Verursacher industrieller Treibhausgasemissionen in der Produktion

Das Greenhouse Gas Protocol (GHG) teilt relevante Bestandteile des CO2-Fußabdrucks von Organisationen in drei Scopes ein. Neben den organisationsinternen Emissionsquellen stehen dabei auch die entlang von vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsketten anfallenden Emissionen im Fokus. Abbildung 1 zeigt eine Übersicht der Scopes 1 und 2 sowie den Teil der vorgelagerten Wertschöpfungskette von Scope 3.

Abbildung 1: Scopes 1, 2 und 3 des GHG-Protocol

Scope 1 umfasst vor Ort anfallende direkte Emissionen von Treibhausgasen in mobilen und stationären Anlagen, also Verbrennungsabgase und flüchtige klimarelevante Gase.
In Scope 2 sind Emissionen aus der Erzeugung von eingekaufter Energie zusammengefasst. Enthalten sind hier beispielsweise extern bezogener Strom und Dampf, Fernwärme und Fernkälte.
Scope 3 beinhaltet alle anderen entlang der Wertschöpfungskette anfallenden Emissionen. Verursacher von Scope-3-Emissionen in der vorgelagerten Wertschöpfungskette sind gekaufte Waren und Dienstleistungen, Anlagegüter (wie Maschinen, Anlagen und Fahrzeuge), Geschäftsreisen, der Berufsverkehr der Mitarbeitenden, die Abfallentsorgung, die Nutzung von Mietobjekten, Transporte sowie Aufwände für die Förderung und Bereitstellung von Energieträgern und Brennstoffen. In die Scope-3-Emissionen der nachgelagerten Wertschöpfungskette fallen Transporte, getätigte Investitionen, Franchisevergaben, die Vermietung von Objekten, Transporte und Verwendung von produzierten Gütern, die Weiterverarbeitung von Produkten sowie deren Endverwertung. Hier wird deutlich, dass Scope-3-Emissionen aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihrer Entstehung, die teilweise außerhalb von Unternehmensgrenzen liegt, meist den am schwierigsten zu quantifizierenden und dementsprechend oft schwer beeinflussbaren Teil des Gesamt-CO2-Fußabdrucks von Unternehmen darstellen.

Im Rahmen der Organisation ihres eigenen Produktionsablaufs haben produzierende Unternehmen dennoch Möglichkeiten zur Einflussnahme auf die Emissionstreiber in allen drei Scopes. Die wichtigsten Ansätze sind dabei die gezielte Effizienzsteigerung und die flexible Anpassung der Nutzungsarten und Bezugsquellen von Energie und Material. Die Produktion stellt daher innerhalb produzierender Unternehmen ein zentrales Handlungsfeld für die Reduktion von Treibhausgasemissionen mit allen ihr zuarbeitenden peripheren Bereichen dar. Neben Produktionsanlagen zählen dazu auch die Energie- und Medienversorgung, die technische Gebäudeausstattung und Intralogistiksysteme. Die Nutzung vorhandener organisatorischer Potenziale zur Reduktion von Treibhausgasemissionen bietet gegenüber möglichen strukturellen Anpassungen an Energie- und Produktionssystemen und der Kompensation von CO2-Emissionen Vorteile. Diese sind in der Regel mit signifikanten Investitionskosten beziehungsweise laufenden Kosten verbunden. Die Kompensation von CO2-Emissionen sieht sich zudem zunehmend Zweifeln bezüglich ihrer Langfristigkeit und Validität ausgesetzt.

Organisatorische Maßnahmen im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung

Organisatorische Maßnahmen im Bereich der Anpassung des Produktionsablaufs können in der Regel ohne Investitionen durchgeführt und durch gezielte Entscheidungen im Betrieb des bestehenden Systems umgesetzt werden. Das organisatorische Mittel in diesem Kontext ist die Produktionsplanung und -steuerung (PPS). Ihre Kernaufgaben nach dem Aachener Modell beinhalten beispielsweise die Eigenfertigungsplanung und -steuerung mit Losgrößenrechnung, Feinterminierung, Ressourcenfeinplanung und Reihenfolgeplanung. Hier können Material- und Energieeffizienz sowie Energieflexibilität gezielt gesteuert und eingesetzt werden. Eine weitere Kernaufgabe ist die Fremdbezugsplanung und -steuerung, in der die Scope-3-Emissionen von Eingangsmaterialien beeinflusst werden können. Auch in den Querschnittsaufgaben Auftragsmanagement und Bestandsmanagement sowie den Netzwerkaufgaben (z. B. Netzwerkkonfiguration, also Lieferentenauswahl) ergeben sich Möglichkeiten zur gezielten Reduktion der in der Wertschöpfung entstehenden Klimawirkungen.

PPS-basierte Energieeffizienzmaßnahmen wirken sich im Allgemeinen positiv auf Scope-2-Emissionen aus. Eine höhere Materialeffizienz kann durch eine auf Materialhaltbarkeit
und -abfallvermeidung ausgerichtete PPS erreicht werden. So können Scope-3-Emissionen der vorgelagerten Wertschöpfungskette vermieden werden. Scope-3-Emissionen der nachgelagerten Wertschöpfungskette sind hingegen über die PPS in der Regel nicht beeinflussbar. Exemplarisch werden hier einige Möglichkeiten zur Reduktion der Klimawirkungen durch PPS aufgeführt:

  • Lange Warmhaltezeiten oder häufige Aufwärmvorgänge können durch optimierte Auftragsplanung reduziert und im Fall von direktbefeuerten Prozessen direkte Scope-1-Emissionen vermieden werden.
  • Durch energieflexible PPS kann der Anteil von eigenerzeugter regenerativer Energie aus Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) am eigenen Energieverbrauch erhöht werden, indem energieintensive Prozesse oder Aufträge in Zeiten hoher PV-Stromerzeugung geplant werden. Somit wird der Bezug von Netzstrom aus teilweise fossilen Quellen und Scope-2-Emissionen gesenkt.
  • Über Anpassungen des Aufkommens und Routenführung von Intralogistikprozessen in der PPS können Transportwege und damit Scope-1-Emissionen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor oder Scope-2-Emissionen von Elektrofahrzeugen eingespart werden.

Die konkreten anwendungsfallspezifischen Zusammenhänge zwischen organisatorischen Entscheidungen und den resultierenden Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen von Produktionssystemen sind stets stark von den jeweiligen Produktionsprozessen und deren Verkettung abhängig. Je nach Energie-, Medien- und Materialintensität steigt und fällt dabei auch die Bedeutung der Produktionsperipherie mit technischer Gebäudeausrüstung und Logistiksystemen. In jedem Fall ist zu beachten, dass PPS-Maßnahmen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen unter Umständen unerwünschte Auswirkungen auf ökonomische und logistische Ziele der Produktion haben können. Für die Nutzung von Nachhaltigkeitspotenzialen der PPS ist daher eine individuelle Betrachtung der Wechselwirkungen mit den logistischen Zielen der Produktion beziehungsweise den Zielen anderer Domänen und Stakeholdern erforderlich. Neben den genannten Möglichkeiten zur Einflussnahme in klassischen Produktionssystemen stellt die PPS auch einen wichtigen Bestandteil von zirkulären Systemen der Kreislaufwirtschaft dar.

Welche Einflussmöglichkeiten gibt es in meinem Produktionssystem?

Zur Identifikation und Auswahl der individuellen Stellhebel zur Reduktion der Klimawirkung über die PPS bietet sich ein mehrstufiges Vorgehen an. Zunächst müssen die individuellen Gegebenheiten des jeweiligen Anwendungsfalls durchleuchtet werden. Damit können Anforderungen, Randbedingungen und vor allem Informationsbedarfe definiert werden. Diese können im Anschluss durch gezielte Maßnahmen zu Transparenzschaffung, zum Beispiel durch Verknüpfung bestehender Produktions-, Material- und Energiedaten oder deren Erfassung durch Einrichtung kontinuierlicher sowie Durchführung einmaliger Messungen bedient werden. Relevante Bestandsdaten liegen beispielsweise in Enterprise-Resource-Planning-Systemen (ERP-Systemen) in Form von Einkaufs- und Verbrauchsmengen, Lieferanteninformationen, Materialdaten, Arbeitsplänen, Zeitmodellen, Stücklisten und Energierechnungen vor. Via Messung zu erfassende Daten können lokale Energie- und Medienverbräuche oder Ist-Bearbeitungszeiten sein. Die Erfassung der Energiedaten kann beispielsweise durch ein Energiemonitoring-System (EnMS) erfolgen. Ebenfalls denkbar ist die Einbindung von Prognosedaten aus internen oder externen Quellen.

Nach Schaffung ausreichender Transparenz können die Stellhebel identifiziert und hinsichtlich ihrer ökologischen, produktionslogistischen und ökonomischen Auswirkungen bewertet und priorisiert werden. Dafür können zunächst anwendungsfallspezifische energie- und nachhaltigkeitsbezogene Kennzahlen definiert werden. Die theoretische Basis für individuelle ökologische Kennzahlen bilden beispielsweise die Bewertungsgrößen Product Carbon Footprint (PCF) und Corporate Carbon Footprint (CCF). Entsprechende Berechnungsgrundlagen liefert unter anderem die Methode des Life Cycle Assessment (LCA). Die Bewertung ermöglicht eine fundierte Kosten-Nutzen-Analyse und gewährleistet, dass etwaige „Low-Hanging-Fruits“ identifiziert werden können. Außerdem können die Kosten für organisatorische Maßnahmen der PPS mit möglichen strukturellen und investitionsbehafteten Anpassungen oder Kompensationsprojekten abgeglichen werden.

Nach der initialen Identifikation und den ersten Umsetzungen von Einmal-Maßnahmen kann im nächsten Schritt die langfristige Operationalisierung der identifizierten Maßnahmen in der PPS erfolgen. Als Grundlage dafür müssen idealerweise kontinuierlich erfasste Daten in PPS-Systeme eingebunden und gegebenenfalls Datenverbindungen zwischen PPS-Systemen und weiteren bestehenden Datensystemen geschaffen werden. Eine ganzheitliche Digitalisierung der PPS ist dabei als Basis für die Transformationen zu einer nachhaltigen PPS (nPPS) ideal.

Wie kann nPPS konkret aussehen?

Ein anschauliches Beispiel für den Ablauf der Umsetzung von Maßnahmen im Rahmen der nPPS ist die lang- bis kurzfristige Anpassung des Strombedarfs der Produktion an eine vorhandene PV-Anlage. Durch intelligente Angleichung des Produktionsablaufs kann der Anteil an eigenerzeugter regenerativer Energie am Energiebedarf der Produktion erhöht werden. Bei Substitution von fossilem Netzstrom durch regenerativ erzeugten Strom werden Scope-2-Emissionen vermieden.

Dafür muss der vom Auftragsbestand und -volumen abhängige Bedarfslastgang des Produktionssystems an den wetter- und jahreszeitabhängigen Erzeugungslastgang der PV-Anlage angeglichen werden.

Dies kann durch verschiedene Anpassungen im Rahmen der PPS-Aufgaben erfolgen:

  • Langfristige Anpassungen des Produktionsprogramms an die saisonale Verfügbarkeit von eigenerzeugtem Strom, z. B. durch Planung der Fertigung energieintensiver Aufträge in den Sommermonaten
  • Mittelfristige Verschiebung energieintensiver Aufträge in die Mittagsstunden im Rahmen der Produktionsplanung auf Wochen- oder Tagesbasis, z. B. durch Anpassung der Produktionsreihenfolge, Anpassung der Kapazitätsplanung oder Anpassung von Schichtzeiten
  • Kurzfristige Eingriffe bei untertägiger geringer Sonneneinstrahlung bei Wolkenfronten o. Ä. im Rahmen der Produktionssteuerung, z. B. durch Unterbrechung von Aufträgen, Verschieben von Auftragsstarts oder Veränderung der Auftragsreihenfolge

Als Grundlage für die Entscheidung zu Art, Umfang und Zeitpunkt der Umsetzung solcher Maßnahmen sind verschiedene unternehmensinterne und externe Daten erforderlich. Beispielsweise können ein langfristiges Produktionsprogramm, der tagesbezogene Auftragsbestand und zugehörige Stammdaten aus ERP-Systemen sowie die detaillierte Auftragsreihenfolge und Maschinenbelegungsplanung aus Manufacturing-Execution- oder Advanced-Planning-and-Scheduling-Systemen zusammen mit Energieverbrauchskennwerten und CO2e-Emissionsfaktoren (Neben CO2 umfassen CO2-Äquivalente (CO2e) auch alle weiteren Treibhausgasemissionen) die Basis für die Eigenverbrauchssteigerung bilden.

Digitale Hilfsmittel wie Sensorik zur Erfassung der Ist-Verbräuche und -Erzeugung, Prognosetools, Energiedatenmodelle von Produktionsressourcen und Wetterdatenservices verbessern die vorhandenen Daten in Menge und Qualität. Sie bieten auch die Grundlage für die Erweiterung um ganzheitliche Optimierungsalgorithmen oder Anwendungen Künstlicher Intelligenz.

Nachhaltige Produktionsplanung und -steuerung kann Treibhausgasemissionen senken oder vermeiden

Im Rahmen der Aufgaben der PPS bieten sich vielfältige Möglichkeiten zur Steigerung der ökologischen Nachhaltigkeit. Organisatorische Energie- und Materialeffizienz, die flexible Anpassungen an das Angebot von Energie aus erneuerbaren Quellen, die Vermeidung von Abfällen oder Kreislaufwirtschaft sind hier konkrete Beispiele. Um in spezifischen Fällen geeignete Lösungen zu finden, müssen die individuellen Gegebenheiten des betreffenden Produktionssystems und seiner Peripherie erfasst, analysiert und entsprechend berücksichtigt werden. Die Zusammenarbeit mit Expert:innen für nachhaltige Produktionssysteme und Dekarbonisierung des Mittelstand-Digital Zentrums Augsburg ermöglicht es Unternehmen, hier von Fachwissen und Erfahrung zu profitieren.

Organisatorische Anpassungen können in verschiedenen Ausprägungen im System implementiert werden. Für eine langfristige Verankerung der Nachhaltigkeit in der PPS müssen entsprechende Kennzahlen und Mechanismen in bestehende Systeme und Software integriert beziehungsweise in entsprechenden Erweiterungen umgesetzt werden. Die Hinzunahme der Zielgröße CO2e-Emissionen steigert die Komplexität der PPS. Der Einsatz digitaler Lösungen kann Unternehmen dabei helfen, die Komplexität und entstehende zusätzliche Aufwände zu meistern und ein ganzheitlich nachhaltiges Ergebnis zu erzielen.