Um die Produktion in Unternehmen fit für Industrie 4.0 zu machen, lassen sich viele Maschinen aufrüsten. Die aktuelle Studie „Ökologische und ökonomische Bewertung von Retrofit-Maßnahmen im Bereich der Industrie 4.0 an Werkzeugmaschinen“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz (VDI ZRE) zeigt mögliche Maßnahmen und liefert eine ökonomisch-ökologische Bewertung für ein Referenzbauteil.
Nachrüsten mit Retrofit statt Neukauf
Für eine Umstellung auf Industrie 4.0 müssen nicht immer neue Maschinen gekauft werden. Bestehende Anlagen oder andere Betriebsmittel können durch Erweiterung bzw. Nachrüstung von Sensorik und Kommunikationsschnittstellen in eine vernetzte Produktionsumgebung eingebunden werden. Ergebnisse dieses Retrofits können u. a. eine Lebensdauerverlängerung der Fertigungsanlage, eine Steigerung des Produktionsvolumens oder eine Senkung der produktionsbezogenen Umweltwirkungen sein.
In der Studie des VDI ZRE steht die spanende Fertigung im Fokus. In diesem Bereich kann ein Retrofit von Anlagen für Industrie 4.0 mit verschiedenen Ansätzen erfolgen: z.B. dem Schwingungs- und Vibrationsretrofit, um Bauteilqualitäten zu verbessern, den Betrieb der Anlage zu optimieren und Ausfälle vorherzusagen. Das Energie-Retrofit kann zu optimierten Prozessketten oder energetisch verbesserten Betriebszuständen beitragen. Und das Condition-Monitoring-Retrofit trägt zur ganzheitlichen Erfassung der Umgebungsdaten einer Anlage bei. Im Zusammenspiel der Maßnahmen entsteht eine Strategie zum Nachrüsten der Sensorik.
Ökonomisch-ökologische Bewertung
Lohnt sich allerdings der Aufwand die Anlagen nachzurüsten? Für eine ökonomisch-ökologische Bewertung von Retrofit wurde im Rahmen der Studie ein Testszenario umgesetzt. Das Szenario bezieht sich auf Außenrundschleifen eines Lagerrings als Referenzbauteil. Zu Versuchszwecken wurde eine Werkzeugmaschine nachgerüstet. Der Fokus lag dabei auf einer möglichst einfach zu implementierenden und kostengünstigen Soft- und Hardwarelösung, um mit der Studie ein breites Anwendungsspektrum sowie insbesondere kleine und mittlere Unternehmen des produzierenden Gewerbes zu adressieren.
Für die ökologische Bewertung von Retrofit-Maßnahmen wurde der Aufwand an den natürlichen Ressourcen Energie, Rohstoffe, Wasser und Boden über den gesamten Lebenszyklus der Werkzeugmaschine berücksichtigt. Die Bewertung wurde anhand von Umweltindikatoren für die einzelnen Ressourcengruppen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die ökologischen Indikatoren überwiegend für die Einführung der betrachteten Retrofit-Maßnahmen sprechen. Für eine ökonomische Beurteilung wird in der vorgenommenen Betrachtung deutlich, dass der aktuelle Strompreis ein wesentlicher Faktor für die Rentabilität ist. Darüber hinaus sollten weitere Vorteile, wie eine mögliche Verlängerung der Lebensdauer und der Erhalt bestehender Maschinen, berücksichtigt werden.
Quelle: VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
