Kreislaufwirtschaft bietet neue Chancen für Maschinen- und Anlagenbau

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September 2022 – Produktionsmaschinen & Automatisierungssysteme

Die Kreislaufwirtschaft bietet Innovationspotenzial, welches Schweizer Unternehmen leider noch zu selten nutzen. Mithilfe dieses Modells könnten sie erstens ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen. Es wäre ihnen auch möglich, zweitens zukünftigen Ressourcenengpässen proaktiv zu begegnen und drittens neue, profitable Geschäftsmodelle zu entwickeln. Im Maschinen- und Anlagenbau ist hierbei ein Schlüssel zum Erfolg, das Produkt-Portfolio in einem entsprechend gestalteten Baukasten abzubilden. Basierend auf langjähriger Erfahrung und erprobter Methodik kann Helbling ihre Kunden dabei optimal unterstützen.

Konsumenten und Geschäftskunden fordern vermehrt nachhaltige Produkte und Dienstleistungen. Damit geben sie der Notwendigkeit von mehr Nachhaltigkeit in allen Bereichen der Gesellschaft und Wirtschaft Ausdruck. Von einer Umsetzung sind bei Unternehmen jedoch nicht nur Teilbereiche betroffen: Häufig bedarf es einer ganzheitlichen Betrachtung. Gerade im Maschinen- und Anlagenbau gilt es, komplexen Anforderungen zu genügen und Strukturen neu zu denken. Helbling berät in diesem Bereich schon seit Jahren erfolgreich Kunden auf dem Weg zu nachhaltigeren Prozessen und Produkten im Sinne der Kreislaufwirtschaft. Dafür hat Helbling einen ganzen Werkzeugkasten für die spezifischen Bedürfnisse des Maschinen- und Anlagenbaus entwickelt.

Welchen Hürden begegnen Unternehmen auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft?

Eine aktuelle Studie der Konjunkturforschungsstelle der ETH Zürich[1] aus dem Jahr 2022 hat den Fortschritt Schweizer Unternehmen in der Transformation zu mehr Nachhaltigkeit und auch die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft untersucht. Das Modell der Kreislaufwirtschaft zielt auf die Reduktion des Ressourcenbedarfs im ganzen Lebenszyklus ab. Die Autoren identifizieren folgende drei Bausteine einer Kreislaufwirtschaft: «(a) die Erhöhung der Ressourceneffizienz durch den Einsatz von weniger Ressourcen pro Produkt, (b) die Verlangsamung von Ressourcenkreisläufen durch Verlängerung der Produktlebensdauer und (c) die Schliessung von Ressourcenkreisläufen durch Recycling und vor allem Wiederverwendung.» Ein grosser Effekt wird dabei durch die Wiederverwendung erzielt – diese tritt an die Stelle der Entsorgung oder des Recyclings. Gemäss der Studie sind viele Unternehmen in einer abwartenden Haltung. Einige haben bereits mit ersten Optimierungsmassnahmen begonnen, stossen aber an unterschiedliche Grenzen. In der Maschinenindustrie treten unter anderem häufig folgende Limiten auf:

  • Bestehende Prozesse dürfen aus Risiko- und Kostengründen nicht verändert werden, weil diese in einen Gesamtprozess eingebunden sind. So bleibt man oft bei Standard-Verfahren, anstatt neue, effizientere Technologien einzusetzen.
  • Um die Systeme nicht unnötig komplex zu machen, verzichtet man auf zusätzliche Funktionen, um beispielsweise Energie zu rekuperieren.
  • Auf Grund des hohen Preisdrucks wird auf den Einsatz von oft teureren, aber effizienteren Komponenten verzichtet, obwohl diese für den Endkunden auf längere Sicht günstiger wären.
  • Eine initiale Umstellung des Geschäftsmodelles auf Rücknahme, Auffrischung und Wiederinverkehrbringung von Komponenten oder dem kompletten System ist mit hohem logistischem und organisatorischem Aufwand verbunden.

In der Maschinenindustrie fehlt es oft an innovativen Konzepten, um diese Hürden zu überwinden. So sprechen die Autoren der Studie von einer «Innovations-Challenge»: Es fehlt an innovativen Leuchtturm-Projekten und intelligenten Konzepten zur Umsetzung. Dabei hätte die Schweiz durch ihre Innovationsstärke optimale Voraussetzungen für eine Vorreiterrolle. Zudem würden Ressourceneinsparungen einem ressourcenarmen Land wie der Schweiz zu höherer Unabhängigkeit im Kampf um Ressourcen führen.

[1] Stucki, T. und Wörter, M. (2021): Statusbericht der Schweizer Kreislaufwirtschaft – Erste repräsentative Studie zur Umsetzung der Kreislaufwirtschaft auf Unternehmensebene. Schlussbericht im Auftrag des Bundesamts für Umwelt und Circular Economy Switzerland. Berner Fachhochschule Wirtschaft, ETH Zürich, KOF Konjunkturforschungsstelle.

Wie kann die Innovations-Challenge überwunden werden?

Ein innovatives Produkt muss ein Kundenbedürfnis befriedigen, einen Gewinn generieren, technisch machbar und nachhaltig – also langfristig gut für Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft – sein.

Als unabhängiger Innovations- und Entwicklungspartner unterstützt Helbling mit der Erfahrung aus diversen Innovationsprojekten und leistet mit Hilfe der erprobten Methodik einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und zur Stärkung von Industrieunternehmen. Zudem ist es Helbling ein Anliegen, den Aspekt der Nachhaltigkeit in alle Projekte zu integrieren.

So führt Helbling in Entwicklungsprojekten zu Beginn eine Nachhaltigkeitsanalyse mittels einer Ecodesign-Checkliste und einer abschätzenden PCF-Analyse (Product Carbon Footprint Analyse) zur Bewertung von Konzepten durch. Damit werden mit geringem Aufwand die grössten Einflussfaktoren auf die Nachhaltigkeit ermittelt und mögliche Massnahmen abgeleitet. Im Bereich der Produktionsmaschinen und Automatisierungssysteme werden typischerweise in der Nutzungsphase am meisten Ressourcen (Energie, Material) verbraucht. Daher unterstützt Helbling ihre Kunden in Projekten in der Entwicklung von effizienteren Systemen, Verfahren und Prozessen.

Abbildung 1: Vergleichende PCF-Analyse mehrerer Konzepte für einen Produktionsprozess, gegliedert nach Lebenszyklusphasen. Abbildung: Helbling

Neben der Optimierung der Nutzungsphase gibt es einen weiteren grossen Stellhebel (im obigen Beispiel ca. 30 Prozent) zum nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. Investitionsgüter wie Produktionsmaschinen und Anlagen sind auf Grund ihrer Grösse, der langen Lebensdauer und den Anforderungen bezüglich Prozessstabilität oft robust und damit materialintensiv aufgebaut. Nach dem Ende der Nutzungsphase können diese Materialien mittels Recycling wiederverwendet werden, was aber grossen Aufwand bei einer Zerlegung und Materialsortierung bedeutet.

Eine viel wirksamere Methode ist die Wiederverwendung der Maschinen oder zumindest von Teilen. Idealerweise wird eine gebrauchte Maschine zurückgekauft, erneuert und wiederverkauft. Erste Unternehmen wie der Verpackungsmaschinenbauer MULTIVAC[2] kaufen gezielt eigene Gebrauchtmaschinen von Kunden zurück, erneuern und verkaufen diese an neue Kunden. Je nach Grad der Erneuerung wird damit 60 bis 90 Prozent des Neupreises erzielt. So kann neuen oder preissensitiven Kunden eine günstigere Maschine angeboten werden und diese werden zeitgleich an das eigene Unternehmen gebunden. Zudem reduziert der Rückkauf das Investitionsrisiko: Wird die Maschine früher als geplant nicht mehr benötigt, kann ein Teil der Investition amortisiert werden.

[2] https://ch.multivac.com/de/loesungen/gebrauchtmaschinen-von-multivac/

Wie ermöglicht der Produkt-Baukasten Kreislaufwirtschaft im Maschinen- und Anlagenbau?

Für eine effiziente und flexible Erneuerung von gebrauchten Maschinen und Anlagen empfiehlt Helbling den konsequenten Aufbau eines Produkt-Baukastens, aus welchem die nachgefragten Konfigurationen abgeleitet werden. Bei der Konzipierung des Baukastens werden die Anforderungen der Kreislaufwirtschaft berücksichtigt. Komponenten und Baugruppen mit langer Lebensdauer – wie Maschinenbette oder Grundgestelle – sollen standardisiert und mit den Schnittstellen versehen werden. Kurzlebige Funktionsträger wie etwa Software und Elektronik oder Technologieträger mit kurzen Innovationszyklen sollten möglichst flexibel und einfach austauschbar eingebaut werden. So werden die Wiederverwendung und ein Retrofit während der Lebensdauer vereinfacht.

Die Abbildung des Produkt-Portfolios in einem Baukasten bietet auch weitere Vorteile: Oft werden Komplexitätskosten reduziert, Skaleneffekte ausgenutzt, Durchlaufzeiten verkürzt und repetitive Arbeiten automatisiert.

Wird das Produktportfolio in einem Baukasten abgebildet, beeinflusst dies die ganze Wertschöpfungskette in einem Unternehmen. Die Marktbedürfnisse müssen richtig aufgenommen und im Sortiment abgebildet werden. Dadurch werden die Produktstruktur, die Prozesse und auch die Ressourcen und Abläufe in den Bereichen Operations und Service beeinflusst. Deshalb muss die Gestaltung hinsichtlich Standardisierung und Flexibilität sehr sorgfältig gemacht und die Wirtschaftlichkeit regelmässig geprüft werden.

Die Erfahrung zeigt, dass bei der Entwicklung eines Produkt-Baukastens die Zusammenarbeit mit einem externen Partner von Vorteil ist. Zum einen kann dieser die notwendige Erfahrung, die Methodik und die Tools für eine erfolgreiche Realisierung des Projekts mitbringen. Zum anderen kann er durch seine Unabhängigkeit den Prozess moderieren und erfolgreich zum Ziel führen.

Helbling hat zur Gestaltung von Baukästen im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus den Standard-Prozess aus der Literatur auf die Bedürfnisse der Industrie adaptiert und in den unterschiedlichsten Branchen angewendet: unter anderem in den Bereichen Lebensmittel- oder Automotive-Produktionsmittel. So können Vorhaben effizient und in einem überschaubaren Kosten- und Zeitrahmen durchgeführt werden.

Abbildung 2: Übersicht zum möglichen Vorgehen zur Erarbeitung des Baukastens mit symbolischer Darstellung von Projektinhalten. Abbildung: Helbling

Zusammenfassung: Helbling unterstützt Unternehmen bei der Überwindung der Innovationshürden

Optimierungen im Sinne der Kreislaufwirtschaft versprechen unter anderem grosse Ressourceneinsparungen. Bei der Umsetzung stossen aber nicht zuletzt Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau auf sogenannte Innovationshürden. Mithilfe von nachhaltigen Produkt-Baukästen hilft Helbling ihren Kunden dabei, diese zu nehmen. Zentral hierfür sind Helblings Erfahrungen aus diversen Baukasten-Entwicklungsprojekten in unterschiedlichen Industriesektoren. Hinzu kommen Kompetenzen im Bereich der Entwicklung von Business Cases und Geschäftsmodellen sowie der Verankerung der Nachhaltigkeit im Unternehmen. Mit Experten von Helbling kann in einem unverbindlichen Gespräch ein mögliches Vorgehen diskutiert werden.

 

Autoren: Stefan Huggenberger, Matthias Schmid

Hauptbild: iStock