Mit welchen Methoden wird Ressourceneffizienz erzielt?

In der Prozess- und der Ressourceneffizienzoptimierung werden oftmals die gleichen Methoden genutzt – aber mit verschiedenen Zielparametern. Letztlich kommt es für den Erfolg auf das Zusammenspiel von Lean Management, Ganzheitlichen Produktionssystemen und Ressourcennutzung an.

Mit welchen Methoden können Produktionsunternehmen ihre Fertigung so umstellen, dass sie wirkungsvolle Energieeffizienzmaßnahmen umsetzen? - Ergebnisse einer aktuellen Studie. Grafik: VDI-ZRE

Das Lean Management stellt einen verbindenden Ansatz dar. Wenn aber „alles Lean ist“ – ist Prozessoptimierung dann gleich Ressourceneffizienz oder gibt es Unterschiede? Wo die Gemeinsamkeiten liegen und inwieweit Lean Management und Ressourceneffizienz sich unterscheiden und angepasst werden müssen, wird in diesem Beitrag dargestellt.

Wie spielen die verschiedenen Methoden am besten zusammen?

Das Lean Management (LM) ist ein Managementansatz, der sich mit der Schaffung von Werten möglichst ohne Verschwendung befasst. [1] Die Lean Production (LP) im Speziellen leitet sich aus dem „Toyota Produktionssystem“ ab. [2] Diese Ansätze bilden die Basis für Ganzheitliche Produktionssysteme, die ein „methodisches Regelwerk zur umfassenden und durchgängigen Gestaltung der Unternehmensprozesse“ sind. [3] Ganzheitliche Produktionssysteme behandeln vorwiegend Themen der Prozessoptimierung. Als Zielparameter werden in der Regel Werte gewählt, die die Qualität steigern oder benötigte Zeit und Kosten senken.

Anders sieht dies bei der Ressourceneffizienz (RE) – als Verhältnis aus Nutzen und dem Einsatz natürlicher Ressourcen [4] – aus. Wesentliche Unterscheidungsmerkmale zum Lean Management sind hierbei die Anwendbarkeit auf weitere Bereiche außerhalb der Prozessoptimierung und der Fokus auf die Senkung des Verbrauchs von Material und Energie bei möglichst gleich bleibendem oder höherem Nutzen. Maßnahmen zur Reduzierung der eingesetzten Ressourcen können allerdings auch in einer besseren Qualität oder einer Senkung der Kosten resultieren. Damit weist die RE im Hinblick auf diese zwei Zielparameter wesentliche Schnittmengen mit dem LM auf.

Strategien für Ressourceneffizienz und Lean Produktion in einem Produktionssystem

Viele Maßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz lassen sich auch in der LP anwenden. Hier eine Auswahl von Strategien der VDI 4800 – 1 [4]:

Vermindern von geplantem Verlust: Reduzierung von technisch bedingtem Materialverlust z. B. bei der Formänderung.
Vermindern des Energieverbrauchs: Reduzierung z. B. durch Identifikation und Aussortierung von Verbrauchern oder Anpassung der bereitgestellten Energie an den realen Energiebedarf.
Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen: Einsparung von Ressourcen durch Aufbereitung und Wiederverwendung von Betriebsstoffen, Materialverlusten und Ausschussteilen.
Kreislaufführung von Produkten und Bauteilen: Reduktion der eingesetzten Ressourcen durch Aufbereitung von Altbauteilen oder -produkten zu neuwertigen Bauteilen und Produkten.
Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse: Senkung des Ressourcenbedarfs durch eine ganzheitliche ressourceneffiziente Planung der Fertigungsprozesse. Eignung insbesondere bei der Anschaffung und Dimensionierung neuer Anlagen sowie Anpassung bestehender Anlagen.

Wie RE-Strategien durch Gestaltungsprinzipien und Lean-Methoden umgesetzt werden können

In einem Ganzheitlichen Produktionssystem können verschiedene Gestaltungsprinzipien verwendet werden, siehe Abbildung. Jedes dieser Prinzipien bietet Chancen, Ressourcen einzusparen. Wichtig für Unternehmen ist es daher, bei der Wahl der Gestaltungsprinzipien für das Ganzheitliche Produktionssystem die möglichen Einsparpotenziale zu analysieren und unterstützende Strategien und Methoden zu wählen. Dies macht es möglich, Werte zu schaffen und dabei Verschwendung zu vermeiden.

Gestaltungsprinzipien in Ganzheitlichen Produktionssystemen gemäß VDI 2870-1 [3; 5]. Grafik: VDI ZRE

Beim „Fließprinzip“ ergibt sich beispielsweise ein Einsparpotenzial dadurch, dass Lagerbestände und Bestände von unfertigen Erzeugnissen reduziert werden. Weiterführend kann aktiv nach Strategien und Methoden gesucht werden, diese Möglichkeiten besser zu erschließen. Dafür bietet sich die Strategie „Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse“ an. Dieses kann methodisch beispielsweise durch eine Wertstromplanung oder der Implementierung eines One-Piece-Flow umgesetzt werden.

Steigerung der RE durch LM mit Ansätzen der Digitalisierung in der Praxis

Dass ein Dreiklang von Werte schaffen, Verschwendung vermeiden und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten möglich ist, haben bereits einige Unternehmen unter Beweis gestellt. Beispielsweise hat ein Hersteller von Automatisierungs-, Handhabungs- und Aufspanntechnik seine Fertigungslinie durch die Einführung eines digitalisierten „One-Piece-Flow“ umgestellt, um so kundenindividuelle Produkte zu fertigen und Lagerbestände zu senken.

Ursprünglich wurde die Grundkonfiguration eines Greifers standardisiert hergestellt und zwischengelagert. Im Rahmen der Umstellung wurde jeder möglichen Produktkonfiguration ein digitaler Produktschlüssel zugeteilt. Mittels eines Konfigurators können Kunden bereits bei der Bestellung aus Millionen möglichen Varianten ihren individuellen Greifer zusammenstellen. Basierend auf dem digitalen Produktschlüssel werden die Fertigungsdaten direkt an die jeweiligen Produktionsanlagen gesendet. Dies ermöglichte eine fast vollständige Vermeidung der Lagerbestände und eine erhebliche Reduzierung der Lieferzeiten [6].

Die Maßnahmen führten zu Einsparungen beim Schaumstoff von 2,6 Tonnen bzw. 15 Tonnen CO2-Äquivalent pro Jahr. Beim Aluminium konnten 233 Kilogramm bzw. 7 Tonnen CO₂-Äquivalent pro Jahr eingespart werden [7].

Eine umfangreichere Betrachtung und weitere Praxisbeispiele bietet die kostenlose Kurzanalyse „Ressourceneffizienz durch Produktionsplanung und Lean Production“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz. Diese ist downloadbar unter www.ressource-deutschland.de/publikationen/. Die Kurzanalyse wurde im Auftrag des Bundesumweltministeriums erstellt.

Literatur

Reichert, D.; Cito, C., Barjasic, I.: Lean & Green: Best Practice – Wie sich Ressourceneffizienz in der Industrie steigern lasst. Wiesbaden: Springer-Verlag, 2018.
Weber, M. (2021): VDI ZRE Kurzanalyse Nr. 30: Ressourceneffizienz durch Produktionsplanung und Lean Production [online]. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, https://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/VDIZRE_Kurzanalyse_RE_Produktionsplanung_LeanProduction_barrierefrei_mit_Cover.pdf
VDI 2870 Blatt 1:2012–07: Verein Deutscher Ingenieure e.V., Ganzheitliche Produktionssysteme – Grundlagen, Einführung und Bewertung. Berlin: Beuth-Verlag.
VDI 4800 Blatt 1:2016–02: Verein Deutscher Ingenieure e.V., Ressourceneffizienz – Methodische Grundlagen, Prinzipien und Strategien. Berlin: Beuth-Verlag.
Dombrowski, U., Mielke, T. (2015): Ganzheitliche Produktionssysteme – Aktueller Stand und zukünftige Entwicklungen [online]. Berlin: Springer Vieweg-Verlag. VDI-Buch. http://search.ebscohost.com/login.aspxdirect=true&scope=site&db=nlebk&AN=1023063
Schebek, L.; Kannengießer, J.; Campitelli, A.; Fischer, J.; Abele, E.; Bauerdick, C.; Anderl, R.; Haag, S.; Sauer, A., Mandel, J.: (2017): Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 – Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH [abgerufen am 22.05.2019]. https://www.ressource-deutschland.de/publikationen/studien/
VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2017): Material sparen durch Industrie 4.0 bei der Entwicklung und Produktion. YouTube: https://www.ressource-deutschland.tv/themen/allgemeines/industrie-4-0-material-sparen-bei-der-entwicklung-und-produktion/