E²-Design

Energieeffizienz in der strategischen Gestaltung von Produktions- und Logistiknetzwerken

Energieeffizienz als Zielgröße

Das Gesamtziel des Projektes E²-Design liegt in der Befähigung von Unternehmen, neben den klassischen Leistungs- und Kostengrößen die Energieeffizienz als weitere Zielgröße bereits in der Phase der strategischen und taktischen Planung von Wertschöpfungsnetzwerken angemessen zu berücksichtigen. Hierzu soll ein Baukasten für die energieeffiziente Gestaltung von Produktions- und Logistiknetzwerken entwickelt und einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.  Die Module ermöglichen sowohl eine Evaluation der Energieeffizienz in einzelnen Produktions- und Logistikszenarien als auch eine Optimierung des Energiebedarfs über die gesamte Supply Chain.

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© Fraunhofer IML

Steigende Nachfrage nach fossilen und nachwachsenden Rohstoffen

Energie und Rohstoffe bilden die grundlegende Basis für die produzierende Wirtschaft sowie für eine konsumierende Gesellschaft. Die Wettbewerbsfähigkeit von produzierenden Unternehmen ist damit auch immer eng an die Verfügbarkeit sowie die Nachfrage nach Energie und Rohstoffen gekoppelt. Sinkende Vorräte fossiler Energieträger, ein weltweit steigender Energiebedarf und eine ebenfalls stark steigende weltweite Nachfrage nach fossilen und nachwachsenden Rohstoffen stellen Unternehmen daher zunehmend vor wirtschaftliche Herausforderungen. Ökologische Betrachtungen und Ziele nehmen daher einen immer größer werdenden Raum in Produktions- und Logistiknetzwerken ein.

Energieeffizienz und Ökologische Ziele

In den vergangenen Jahren hat ein Umdenken der Unternehmen eingesetzt und ökologische Ziele werden zunehmend in den Unternehmensstrategien verankert. Dabei setzen sich Unternehmen nicht nur mit der Energieeffizienz der zu produzierenden Güter, sondern auch mit den Energieeffizienzpotentialen ihrer wertschöpfenden Tätigkeiten in Produktion und Logistik auseinander. Im vergangenen Jahrzehnt haben bereits erste Forschungsarbeiten und Entwicklungen im Bereich der energetischen Bewertung und Ausrichtung von Produktions- und Logistikprozessen stattgefunden. Die dabei erzielten Ergebnisse finden jedoch nur in Ansätzen Eingang in die betriebliche Praxis.

Diesen Herausforderungen möchten die Projektpartner begegnen und zukünftigen Nutzern handhabbare Methoden und Werkzeuge zur Evaluation der Energieeffizienz in Produktions- und Logistikszenarien bzw. zur Optimierung des Energiebedarfs über die gesamte Supply Chain zur Verfügung stellen. Damit die Energieeffizienz jedoch in den operativen Prozessen eine Rolle spielen kann, muss sie bereits in der strategischen Planung der Netzwerke berücksichtigt werden. Hier setzt das Forschungsprojekt E²-Design ein.

Integration der Energieeffizienz mit Hilfe einer Energiedatenbank

Globale Unternehmen sind durch wachsende, komplexe Wertschöpfungsnetzwerke zunehmend mit unvollständigen Informationen konfrontiert, die eine Bewertung von Beschaffungsbeziehungen auf energetischer Basis unmöglich machen. E²-Design zielt darauf ab, eine Energiedatenbank aufzubauen, in welcher Schritt für Schritt Datensätze in der Beschaffung, Produktion und dem Transport ausgewertet und aggregiert werden. Diese Energiedatenbank reicht von der Bauteilebene bis auf die Rohstoffebene hinunter. In einem weiteren Schritt muss zur strategischen Ausgestaltung von Supply Chains auch die zukünftige Nachfragesituation als Planungsgrundlage eingebunden werden.

Innerhalb des Forschungsprojekts E²-Design werden validierte Optimierungs- und Simulationstools eingesetzt, die auf die erforderlichen energetischen Informationen aus der Energiedatenbank zurückgreifen. Mit der Simulation verschiedener Szenarien kann so eine Verbesserung der Energieeffizienz bei gleichzeitiger Erfüllung von vordefinierten Kosten- und Leistungszielen erreicht werden.

Anhand von zwei Pilotprojekten wird das Projekt getestet, auf industrierelevante Fragestellungen hin überprüft und zur Anwendung gebracht. Darüber hinaus strebt das Projekt in der verbleibenden Projektlaufzeit eine Kopplung der Simulation mit Ansätzen der künstlichen Intelligenz an. Methoden der KI können in dieser Phase eine Hilfe bei der Abwägung der konkurrierenden Zielgrößen bieten und beim Treffen von logistischen Entscheidungen unterstützen.

Industrielle Anwendung in Pilotprojekten

Im Anwendungsfall des Unternehmens BHTC steht der ökologische Fußabdruck der Endprodukte im Fokus. Im Zeichen der Nachhaltigkeit ist die Betrachtung und Rückverfolgung der gesamten Supply Chain im Hinblick auf ökologische Faktoren grundlegend, um die Wettbewerbsfähigkeit beizubehalten und auszubauen. Das Forschungsprojekt bietet dem Hersteller von Klimaendgeräten die Möglichkeit, Einflussgrößen auf die Energiebilanz seiner Endprodukte bis tief in die Beschaffungslieferkette zu identifizieren und quantifizieren sowie durch Anpassungen seiner Lieferkettenentscheidungen positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeit seiner Produkte auszuüben.

In einem zweiten Anwendungsfall werden die Erkenntnisse aus dem Projekt E²-Design bei thyssenkrupp Materials Services genutzt. Neben der Umgestaltung der Netzwerkstrukturen und -prozesse unter Einbeziehung von ökologischen Aspekten bietet das Projekt E²-Design die Möglichkeit die Einbindung und Entwicklung von digitalen Planungsinstrumentarien voranzutreiben.

Durch die Anwendungsfälle wird insbesondere die Notwendigkeit der weitestgehend noch nicht vorhandenen Transparenz und Integrationsfähigkeit von energetischen Kenngrößen deutlich, für welche die E²-Design Planungstoolbox eine methodische Grundlage bietet. Darüber hinaus hat die erste praxisnahe Anwendung innerhalb des Projekts deutlich gezeigt, dass durch eine frühe Berücksichtigung der Energieeffizienz im Planungsprozess das Energieeffizienzpotenzial innerhalb von Wertschöpfungsketten gesteigert werden kann, ohne einen signifikanten Verlust für ökonomische Kenngrößen zu bedeuten.

Innovation durch Energiereduktion

Durch den Transfer der im Forschungsprojekt E²-Design erzielten Ergebnisse in die Praxis soll mittel- bis langfristig ein Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz in Produktion und Logistik und damit eine Einsparung von Endenergie in Deutschland erreicht werden.

Die gebündelten Forschungsergebnisse (u. a. Leitfäden, Methoden, Vorgehensmodelle, IT-Demonstratoren) sollen sowohl von Betreibern großer Produktionsnetzwerke (i. d. R. Großunternehmen) als auch von den in diese Netzwerke eingebundenen KMU kooperativ genutzt werden, um die Energieeffizienz über die gesamte Supply Chain zu optimieren. Somit können die Ergebnisse des Forschungsvorhabens bspw. eine energieoptimierte Standortwahl oder energiesparende Versorgungsstrategien und Verkehrsträger im Netzwerk begünstigen und damit eine deutliche Reduzierung des Energieverbrauchs bei der Herstellung komplexerer Güter in Deutschland bewirken.

Partner

  • Behr-Hella Thermocontrol GmbH
  • LogProIT GmbH
  • thyssenkrupp Materials Services GmbH

Das Forschungsvorhaben wird im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

© BMWi

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