Bevor die erste Schraube sitzt: HARTING berechnet Energieverbrauch und CO₂ schon im Engineering
Wer heute eine Produktionsanlage bestellt, fragt nicht mehr nur nach Taktzeit und Preis. Immer öfter kommt die Zusatzfrage gleich mit: Wie viel Energie verbraucht die Anlage später im Betrieb und wie groß ist ihr Product Carbon Footprint (PCF), also der CO₂-Fußabdruck? HARTING reagiert darauf im it’s OWL Projekt GoProZero mit einem Ansatz, der Nachhaltigkeit im Engineering messbar macht, bevor die erste Schraube sitzt.
Im Sondermaschinenbau entwickelt die HARTING Applied Technologies als Teil der HARTING Technologiegruppe automatisierte Fertigungslinien für interne und externe Kunden. Die Anlagen entstehen häufig als Losgröße 1, also als individuelle Lösungen. Genau das macht Nachhaltigkeitsbewertungen bisher schwierig: Das Unternehmen konnte den Energieverbrauch früher erst messen, wenn die Anlage erstmals in der Halle stand und produzierte. Für Verbesserungen kam diese Erkenntnis zu spät.
„Früher haben wir den Energieverbrauch erst gemessen, wenn die Anlage das erste Mal bei uns in Betrieb stand. Dann bleibt kaum noch Spielraum, um bei der Ressourceneffizienz nachzusteuern. Deshalb wollen wir diese Kennzahlen künftig schon aus unseren Entwicklungsdaten ableiten.“
Sarah Brüggemann, Research Engineer bei HARTING Applied Technologies.
„Früher haben wir den Energieverbrauch erst gemessen, wenn die Anlage das erste Mal bei uns in Betrieb stand. Dann bleibt kaum noch Spielraum, um bei der Ressourceneffizienz nachzusteuern. Deshalb wollen wir diese Kennzahlen künftig schon aus unseren Entwicklungsdaten ableiten“, sagt Sarah Brüggemann, Research Engineer bei HARTING Applied Technologies.
Bislang entscheidet das Engineering bei HARTING vor allem nach Kosten, Lieferzeiten und technischen Rahmenbedingungen. Nachhaltigkeit spielte im Entwicklungsprozess kaum eine Rolle, auch weil Methoden und Vorgehensweisen fehlen, um Komponenten fundiert nach Nachhaltigkeitsaspekten zu bewerten.
Im Leuchtturmprojekt von GoProZero will das Unternehmen deshalb Nachhaltigkeitsbewertungen in den bestehenden Systems-Engineering-Ansatz integrieren und den Mitarbeitenden praktische Methodiken an die Hand geben.
MBSE als Datenbasis: Nachhaltigkeit wird berechenbar
Die Grundlage bildet Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE). Dabei beschreiben Entwickler:innen ein System in Modellen und hinterlegen zentrale Informationen, zum Beispiel geplante Sensoren und Aktoren, deren Zusammenspiel sowie Prozesszeiten. Das macht HARTING bereits seit 2022.
Nun will das Unternehmen ie vorhandenen Entwicklungsdaten im Projekt mit neuen Berechnungsmethoden anreichern, um Energieverbrauch und PCF-Kennwerte frühzeitig abzuleiten. Entscheidend ist dabei der Automatismus: Bei Losgröße 1 müssen die Aufwände so niedrig bleiben, dass die Berechnung im Alltag mitläuft.
Verwaltungsschale, Python und API: Datenkette ohne Medienbrüche
Technisch sieht HARTING einen durchgängigen Datenfluss vor: Zuliefererdaten sollen mithilfe der Industrie-4.0-Verwaltungsschale, ein standardisierter digitaler Steckbrief für Komponenten, in das MBSE-Tool importiert werden.
Ein Python-Skript greift anschließend über die API-Schnittstelle des MBSE-Tools auf relevante Daten zu, führt die Berechnungen außerhalb des Tools aus und spielt die Kennzahlen wieder zurück. So können Entwickler:innen direkt im gewohnten Umfeld Vergleichs- und Trade-off-Analysen nutzen.
Reuse und Repair: Von der Einzelanlage zu Modulen
Wenn die Kennzahlen früher vorliegen, lässt sich nicht nur effizienter planen. Für HARTING öffnet das auch die Tür zur Kreislaufwirtschaft. Im Projekt stehen dafür zwei Prinzipien im Fokus: Reuse und Repair.
Reuse bedeutet Wiederverwendung. HARTING will Produktionsanlagen künftig weniger individuell entwickeln. Statt für jeden Kunden bei null zu starten, sollen häufiger Module entstehen, die in mehreren Anlagen bei unterschiedlichen Kunden eingesetzt werden können.
„Erst wenn wir in Modulen denken, können wir überhaupt überlegen, Module zurückzunehmen und bei einem anderen Kunden wieder einzusetzen. Dafür müssen wir konsequent auf unsere Entwicklungsdaten zugreifen und sie nutzbar machen“, sagt Brüggemann.
Damit Reuse im Alltag funktioniert, plant HARTING zudem eine KI-gestützte Analyse: Auf Basis des MBSE-Modells sollen Entwickler:innen Hinweise bekommen, welche Prozesse, Funktionen und Komponenten in ähnlicher Form bereits umgesetzt wurden. So lassen sich wiederverwendbare Module gezielter identifizieren.
Repair meint Reparatur statt Austausch. Hier hängt für HARTING viel an Standardisierung: Heute gibt es eine große Vielfalt an Zulieferern und Komponenten. Wenn künftig mehr wiederverwendbare Module und Standardkomponenten zum Einsatz kommen, lohnt sich Reparatur eher, weil klarer wird, wo eine instandgesetzte Komponente wieder passt.
Wirtschaftlichkeit: Kennzahlen helfen beim Gespräch mit dem Kunden
HARTING sieht ressourceneffiziente Anlagen als notwendige Voraussetzung, um am Markt zu bestehen. Kunden verlangen die Informationen, also muss HARTING sie liefern. Dabei bietet die Kreislaufwirtschaft auch Einsparpotenziale für das Unternehmen: Wiederverwendbare Module können Entwicklungs- und Umsetzungskosten senken, weil Teams Komponenten und typische Fehlerbilder bereits kennen. Gleichzeitig bleibt ein Spannungsfeld: Standardmodule können teurer sein oder Komponenten „überdimensionieren“. HARTING will dieses Risiko bewusst eingehen und die Vorteile, etwa mehr Flexibilität im Betrieb, aktiv erklären.
Damit rückt Kommunikation stärker in den Mittelpunkt. HARTING will Kunden nicht nur Kennzahlen geben, sondern auch erläutern, was sie bedeuten, welche Szenarien dahinterliegen und wie sich das langfristig auswirken kann. Der Vertrieb spielt dabei eine Schlüsselrolle, weil er den intensiven Austausch mit Kunden ohnehin über die reine Angebotsphase hinaus pflegt.
Mehr über das Projekt ‚GoProZero‘
Das Projekt ‚GoProZero‘ vereint Partnern aus Wissenschaft und Industrie, die ihre Expertise in die Entwicklung zirkulärer Produktentstehungssysteme einbringen.
Unter der Konsortialführung der Universität Paderborn sind Forschungseinrichtungen wie die Universität Bielefeld, die Hochschule Bielefeld, die Technische Hochschule OWL und das Fraunhofer IEM und das Fraunhofer IOSB-INA beteiligt. Zusätzlich bringen führende Unternehmen wie CLAAS, DENIOS, GEA, HARTING, WAGO und Weidmüller ihre praktischen Erfahrungen und spezifischen Herausforderungen in die Leuchtturmprojekte ein.
Warum GoProZero und it’s OWL für HARTING „Gold wert“ sind
Für HARTING war das Forschungsprojekt auch eine strategische Entscheidung: Neue Themen rutschen im Tagesgeschäft leicht nach hinten. GoProZero bietet die Möglichkeit, früh einzusteigen, obwohl intern noch wenig Expertise vorhanden ist. Brüggemann betont den Wert der Forschungspartner und den Austausch mit anderen Unternehmen, gerade weil man Dinge ausprobieren kann, ohne sofort unter Kunden- oder Preisdruck zu stehen.
„Für uns war das Forschungsprojekt die Chance, früh in ein Thema einzusteigen, in dem wir noch keine Expertise hatten. Die Unterstützung der Forschungspartner und der Austausch mit anderen Unternehmen sind dafür wirklich Gold wert“, sagt Brüggemann.
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