Zirkuläre Wertschöpfung braucht Daten. Eine neue Expertise zeigt, wie Industrie 4.0-Technologien Unternehmen beim Umbau linearer Prozesse unterstützen können.
In der neuen Expertise „Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung“ des Forschungsbeirats Industrie 4.0 zeigt das PTW der TU Darmstadt, wie digitale Technologien Unternehmen bei der Umsetzung von Kreislaufwirtschaft unterstützen können.Symbolbild - KI-generiert
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Summary: Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 zeigt gemeinsam mit dem PTW der TU Darmstadt, wie digitale Technologien zirkuläre Wertschöpfung ermöglichen können. Die Expertise untersucht Einsatz, Mehrwert und Hemmnisse von Industrie 4.0-Technologien in Unternehmen. Besonders relevant sind Traceability, Sensorik, KI und Datenanalysen, während fehlende Lieferkettendaten und unklare Regulierung den Fortschritt bremsen.
Zirkuläre Wertschöpfung gilt als ein zentrales Zukunftsthema für Industrieunternehmen, die ihre bisher überwiegend linearen Wertschöpfungsprozesse schrittweise in geschlossene Kreisläufe überführen wollen. Knappere Ressourcen und steigende Nachhaltigkeitsanforderungen erhöhen den Druck, Produkte, Komponenten und Materialien länger nutzbar zu machen und Rückführungsprozesse effizienter zu organisieren.
Die Expertise „Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung“ ist hier zum Download verfügbar.
Wie der Forschungsbeirat Industrie 4.0 in der neuen Expertise „Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung“ mitteilt, können digitale Technologien dabei eine Schlüsselrolle übernehmen. Erstellt wurde die Expertise vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie Industrie 4.0-Technologien Unternehmen bei der Umsetzung von Kreislaufwirtschaft unterstützen können.
Die Untersuchung betrachtet den aktuellen Einsatz digitaler Technologien, deren Mehrwert für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse sowie bestehende Hemmnisse und Handlungsbedarfe. Industrie 4.0-Technologien gelten dabei als Enabler, weil sie die Erfassung, Auswertung und den Austausch von Daten entlang des Produktlebenszyklus ermöglichen.
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„Zirkuläre Wertschöpfung ist für mich der Nordstern“, erklärt Gisela Lanza (Karlsruher Institut für Technologie und wbk Institut für Produktionstechnik), Mitglied im Forschungsbeirat Industrie 4.0. „Wir erreichen ihn erst, wenn unser dominantes Wirtschaftsmuster wirklich zirkulär ist und nicht nur in der Nische funktioniert wie heute.“
Digitale Transparenz als Schlüssel für die Kreislaufwirtschaft
Die Expertise zeigt, dass Großunternehmen Industrie 4.0-Technologien deutlich häufiger einsetzen als kleine und mittelständische Unternehmen. Unabhängig von der Unternehmensgröße kommen vor allem Traceability-Technologien sowie Sensorik in Maschinen oder Produkten zum Einsatz. Damit rücken Daten zur Herkunft, Nutzung, Qualität und zum Zustand von Produkten stärker in den Fokus industrieller Wertschöpfung.
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Als besonders wertvoll bewerten die befragten Unternehmen digitale Technologien in der Produktionssteuerung, der Qualitätsprüfung und der Produktnutzung. Zustands- und Nutzungsdaten können dazu beitragen, rückgeführte Produkte genauer zu analysieren und schneller für weitere Wertschöpfungsprozesse aufzubereiten. Gerade bei zirkulären Modellen ist diese Transparenz entscheidend, weil sie belastbare Informationen über den tatsächlichen Zustand von Produkten und Komponenten liefert.
Auffällig ist zudem, dass Unternehmen Anwendungen mit Künstlicher Intelligenz künftig eine hohe Bedeutung beimessen. KI und Datenanalysen können dabei helfen, komplexe Datenbestände nutzbar zu machen und Entscheidungen in zirkulären Prozessen zu unterstützen. Die Verwaltungsschale spielt laut Expertise bislang dagegen nur eine untergeordnete Rolle.
Trotz der erkennbaren Potenziale zeigt die Untersuchung deutliche Herausforderungen. Unternehmen nennen insbesondere die eingeschränkte Verfügbarkeit von Daten aus der Lieferkette, unklare gesetzliche Rahmenbedingungen sowie komplexe Zulassungs- und Zertifizierungsanforderungen als zentrale Hemmnisse.
Gerade kleine und mittelständische Unternehmen stehen zusätzlich vor praktischen Hürden. Begrenzte personelle Ressourcen, fehlendes Fachwissen und hohe bürokratische Anforderungen erschweren den Einstieg in digitale Technologien für zirkuläre Wertschöpfung. Damit wird deutlich: Der technologische Nutzen ist vorhanden, doch seine Umsetzung hängt stark von Datenzugang, Know-how und verlässlichen Rahmenbedingungen ab.
Ein weiteres Ergebnis betrifft das Remanufacturing. Obwohl hier erhebliche Potenziale für digitale Technologien bestehen, wird dieser Bereich derzeit nur selten datenbasiert unterstützt. Gerade für die industrielle Wiederaufbereitung rückgeführter Produkte könnte eine bessere Datengrundlage jedoch entscheidend sein.
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Welche Handlungsempfehlungen die Expertise gibt
Für Unternehmen empfiehlt die Expertise einen schrittweisen Einstieg in die Nutzung von Industrie 4.0-Technologien für zirkuläre Wertschöpfungsprozesse. Besondere Potenziale werden im Aufbau von Datenökosystemen sowie im Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Datenanalysen gesehen.
Ein praxisorientierter Leitfaden soll konkrete Handlungsempfehlungen geben, wie diese Technologien schrittweise nutzbar gemacht werden können. Damit adressiert die Expertise insbesondere KMU, denen häufig das erforderliche Know-how zur Implementierung fehlt. Niederschwellige Unterstützungsangebote und operative Orientierungshilfen können helfen, den Einstieg in Industrie 4.0-Technologien zu erleichtern.
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Auch die Politik ist laut Expertise gefordert, Voraussetzungen für den Wandel zu schaffen. Förderinitiativen sollen Unternehmen ergänzend unterstützen und verlässliche Bedingungen für zirkuläre, digital gestützte Wertschöpfung ermöglichen.
„Unternehmen benötigen verlässliche und praktikable Rahmenbedingungen, um Investitionen in zirkuläre Wertschöpfung und digitale Technologien langfristig planen zu können“, betont Prof. Joachim Metternich, Institutsleiter am PTW und Leiter der Expertise.
Was Industrie 4.0 für zirkuläre Wertschöpfung leisten kann
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Die Expertise macht deutlich: Industrie 4.0-Technologien können zirkuläre Wertschöpfung nicht allein umsetzen, aber sie schaffen eine wichtige Grundlage. Daten aus Maschinen, Produkten und Lieferketten ermöglichen mehr Transparenz über den Produktlebenszyklus. Damit lassen sich Rückführung, Analyse, Qualitätsbewertung und Aufbereitung von Produkten besser unterstützen.
Für die Industrie liegt der Nutzen vor allem darin, zirkuläre Prozesse planbarer und operativ handhabbarer zu machen. Gleichzeitig bleibt der Aufbau entsprechender Datenstrukturen anspruchsvoll. Ohne verfügbare Lieferkettendaten, praktikable Regulierung und ausreichendes Fachwissen bleiben viele Potenziale ungenutzt.
Die Expertise ordnet digitale Technologien damit als wichtigen Hebel ein, um Kreislaufwirtschaft in der industriellen Praxis voranzubringen. Entscheidend ist jedoch, dass Unternehmen, Wissenschaft und Politik die Umsetzung gemeinsam vorantreiben.
• Was bedeutet zirkuläre Wertschöpfung in der Industrie? – Zirkuläre Wertschöpfung beschreibt den Übergang von linearen Prozessen zu Kreislaufsystemen, in denen Produkte und Ressourcen länger genutzt werden.
• Wie unterstützt Industrie 4.0 zirkuläre Wertschöpfung? – Industrie 4.0-Technologien ermöglichen die Erfassung, Auswertung und den Austausch von Daten entlang des Produktlebenszyklus.
• Welche Technologien sind für zirkuläre Wertschöpfung besonders relevant? – Besonders relevant sind Traceability-Technologien, Sensorik, Künstliche Intelligenz und Datenanalysen.
• Welche Hemmnisse bremsen zirkuläre Wertschöpfung? – Zentrale Hemmnisse sind fehlende Lieferkettendaten, unklare gesetzliche Rahmenbedingungen sowie komplexe Zulassungs- und Zertifizierungsanforderungen.
• Warum ist zirkuläre Wertschöpfung für KMU herausfordernd? – KMU verfügen häufig nur über begrenzte personelle Ressourcen, fehlendes Fachwissen und müssen hohe bürokratische Anforderungen bewältigen.
