Biologisch-inspirierte nachhaltige Produktion der Zukunft (BioSusPro)

Problemstellung
In Unternehmen sind Werkzeugmaschinen derzeit durchschnittlich zu 34 Prozent ausgelastet. Dies liegt vor allem an dem hohen Anteil an gering ausgelasteten KMU. In großen Konzernen liegt die Arbeitslast durch die flexible Zuteilung von Aufträgen bei bis zu 72 Prozent. Dies ist die Zielgröße für das Projekt. Insbesondere metallverarbeitende kleine und mittelständische Unternehmen sind weit von einer nachhaltigen Gestaltung ihrer Wertschöpfung entfernt. Dies äußert sich häufig in einem bislang noch zu wenig bedachten Nachhaltigkeits- und Klimaschutzkonzept. Grund dafür ist insbesondere die Intransparenz der Wertschöpfungsketten der metallverarbeitenden KMU, in denen oft mit kleinen bis sehr kleinen Losgrößen gearbeitet wird. Die Produktionsprozesse sind, anders als in der (Groß-)Serienfertigung, als einzelne, nicht verkettete Fertigungsprozesse charakterisiert, die häufig von Lohnherstellern, auch in Billiglohnländern, ausgeführt werden. Aktuell wird der Lieferantenprozess für diese Unternehmen zudem manuell sowie sehr statisch gesteuert.

Projektziel
Ziel des Forschungsvorhabens BioSusPro ist daher, die Wertschöpfungsketten metallverarbeitender KMU hinsichtlich der Zielgröße der Nachhaltigkeit zu optimieren. Unternehmen sollen in Bezug auf ihre Wertschöpfung nicht länger als abgegrenzte Entitäten fungieren, sondern vielmehr als regionale Partner eines Wertschöpfungsnetzwerks agieren. Als solche müssen sie über alle notwendigen Informationen verfügen, um Ressourcen (hier Maschinen- und Anlagenkapazitäten) flexibel austauschen und intelligent nutzen zu können. Sie sollen zukünftig mit Einzellern vergleichbar sein, die in der Lage sind, sich an Umweltbedingungen anzupassen, untereinander zu einer Zellkolonie zusammenzuschließen, und so einzelne Aufträge im Verbund zu bearbeiten. Neben der Erforschung der erforderlichen Grundvoraussetzungen wird dazu ein digitaler Demonstrator entwickelt, welcher als Prototyp dieses bio-inspirierte nachhaltige Wertschöpfungssystem plattformbasiert abbildet.

Vorgehensweise
Anfangs werden die Anforderungen zur selbstgesteuerten Kooperation von metallverarbeitenden KMU sowie zur technischen Umsetzbarkeit der Plattform erhoben. Neben einem Gestaltungsmodell zur Abbildung aller Grundvoraussetzungen auf Basis der biologischen Prinzipien des Einzellers, der Symbiose sowie nach dem Vorbild der Kommunikation der Bienen wird ein Geschäftsmodell für das Netzwerk entwickelt, um die Öko-Effizienz des geplanten Wertschöpfungsnetzwerks sicherzustellen. Die zu erarbeitende notwendige System- und Datenstruktur wird abschließend mithilfe eines Demonstrators in Form einer digitalen Plattform für das nachhaltige Wertschöpfungsnetzwerk dargestellt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Zunächst wird das Geschäftsmodell innerhalb des Partnernetzwerks der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie sowie dessen Lieferanten ausgerollt und validiert. Die teilnehmenden Unternehmen werden in die Lage versetzt, ihre Anlagenkapazitäten deutlich höher als bisher auszulasten und damit ihre Wertschöpfung nachhaltig zu erhöhen. Nach der Testphase sollen die Ergebnisse in Fachmedien, sozialen Medien sowie durch Auftritte auf Messen öffentlichkeitswirksam verbreitet werden. Im dritten Schritt ist eine Ausweitung des Geschäftsmodells auf weitere Branchen der Einzel- und Kleinserienfertigung mit ähnlichen Charakteristika, wie z. B. dem Maschinen- und Anlagenbau, vorgesehen.

• i2solutions GmbH
• RWTH Aachen
• WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH