DigiTech4CE - Digitale Schlüsseltechnologien für die kreislaufbasierte Produktion

Status

Abgschlossen (01/2021-07/2022)

Ausgangssituation, Inhalte und Ergebnisse

Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, für die Herstellung von Produkten so wenig natürliche Ressourcen wie möglich zu verbrauchen, Produkte und Materialien so lange wie möglich und sinnvoll im Kreislauf zu halten, Abfall und Verschmutzung zu vermeiden und das natürliche Ökosystem zu schützen. Es handelt sich um eine ganzheitliche Betrachtung der Wertschöpfung, die durch die Verlängerung der Produktlebensdauer - durch beispielsweise Teilen, Wiederverwenden, Reparieren oder Wiederaufbereiten - und der Verlagerung von „Abfall" vom Ende der Wertekette an den Anfang erreicht wird. Digitalisierung stellt dabei einen wesentlichen Treiber, wenn nicht gar einen Erfolgsfaktor dar. Denn digitale Technologien schließen Informationslücken, zeigen Verbesserungsmöglichkeiten im Prozess-, Produkt- und Komponentendesign und ermöglichen die Implementierung innovativer Geschäftsmodelle.

Die Studie DigiTech4CE wurde im Rahmen der nationalen FTI-Initiative Kreislaufwirtschaft als F&E Dienstleistung „Digitale Schlüsseltechnologien für die kreislaufbasierte Produktion" ausgeschrieben. Ziel ist es, digitale Schlüsseltechnologien für die industriellen Kreisläufe in der Produktion zu analysieren, Handlungsfelder darzustellen und Handlungsempfehlungen für eine kreislaufbasierte Produktion in Österreich abzuleiten.

Dabei werden Fragen beantwortet wie: Wer sind die an der Kreislaufwirtschaft teilnehmenden Akteur:innen? Was ist der Mehrwert für Produzierende und was sind die wettbewerblichen Nachteile einer kreislaufbasierten Produktion? Welche regulatorischen Rahmenbedingungen braucht es? Und welche Rolle spielt die Digitalisierung bei dieser Transformation; welche sind die Schlüsseltechnologien dabei und wie ist der Innovationsbedarf zu stemmen?

Die an der Kreislaufwirtschaft Teilnehmenden sind mannigfaltig. Neben den klassischen Rollen wie Material- oder Maschinenlieferant:in, Produzent:in und Nutzer:in gewinnen neue Akteur:innen wie Servicestellen, Reparaturdienste, Prosumenten oder Rückgewinnungsmanager an Bedeutung. Charakteristisch für die zirkuläre Wertschöpfung ist, dass die Teilnehmenden und ihre Geschäftsmodelloptimierungen nicht isoliert betrachtet werden können. Wertschöpfungsketten sind in Wertschöpfungskreisläufe umzuwandeln. Dadurch bilden sich zirkuläre Ökosysteme, wobei sich die Rollen der an der Wertschöpfung Teilnehmenden ergänzen, was wiederum eine ganzheitliche Betrachtung der Kreislaufwirtschaft unumgänglich macht.

Der wahrgenommene Mehrwert für Produzierende reicht von einem ökonomischen Mehrwert durch Ressourceneinsparung und Erschließung neuer Märkte durch neue Dienstleistungsmodelle, über eine höhere Resilienz durch die Reduzierung der Abhängigkeit von Primärrohstoffen und damit verbundenen Lieferkettenproblemen, bis hin zur Stärkung der Innovationskraft, was wieder zu einer höheren Attraktivität als Arbeitgeber und einer intensiveren Kundenbindung führt. Für österreichische Produktionsbetriebe liegt der größte Mehrwert im Beitrag zur Nachhaltigkeit, gefolgt von Ressourceneffizienz und dem wahrgenommenen Wettbewerbsvorteil durch Differenzierung.
Wettbewerbliche Nachteile, die die Umsetzung von zirkulären Geschäftsmodellen erschweren, sind hohe Investitionskosten für Infrastruktur, Personal und Vorleistungen, mögliche Kannibalisierungseffekte durch eigene preisgünstige wiederaufbereitete Produkte und der schnelle Preisverfall durch beschleunigte Innovationszyklen. Hinderlich wirken des Weiteren ein mangelndes Bewusstsein bei Unternehmen, was Kreislaufwirtschaft im Detail bedeutet, welche Strategien zu entwickeln sind und welche Wichtigkeit dem Produkt-Design beigemessen werden muss. Als erschwerend erweisen sich zusätzlich die Intransparenz der Lieferkette, der Aufbau von gegenseitigem Vertrauen zwischen den Partnern in der Lieferkette und das Entwickeln eines gemeinsamen Werteverständnisses.

Einheitliche regulatorische Rahmenbedingungen sowohl betreffend Kreislaufwirtschaft als auch Datenkreisläufe sind meist nur unzureichend vorhanden, würden jedoch eine große Orientierungshilfe für die teilnehmenden Akteur:innen geben. Es besteht ein Bedarf an Qualitätsstandards für Produkte und Prozesse, interoperablen Datenstandards, an Regulierung zu Datenschutz, Datensicherheit und Open Data.

Digitalisierung ist ein wichtiges Werkzeug für die Kreislaufwirtschaft, denn im Idealfall werden nicht nur Materialströme im Kreis geführt, sondern auch Informationsströme. Digitale Technologien bilden ein Bindeglied zwischen den an der Kreislaufwirtschaft Teilnehmenden, ermöglichen den Austausch von Daten und unterstützen Transparenz und Zusammenarbeit. Weiters werden neue Geschäftsmodelle und Produkt- und Prozessinnovationen unterstützt, Nutzungs- und Kundenverständnis verbessert, und die Entwicklung neuer Arbeitsweisen ermöglicht. Digitalisierung ermöglicht etwa Kontroll- und Standortverfolgungsdienste, Verfolgung von Nutzungszyklen und Leistungsdaten, oder vorausschauende Wartung, Vorhersage von Ausfällen und optimiertes Ersatzteilmanagement.

In einem Technologiekatalog werden 15 digitale Schlüsseltechnologien über Technologieprofile beschrieben und klassifiziert. Dazu gehören unter anderem Industrial IoT, Artificial Intelligence, Distributed Ledger Technology oder Cyber Security. Sie werden Informationskategorien, Akteuren und zirkulären Strategien zugeordnet; weiters werden Hindernisse und Handlungsfelder aufgezeigt, sowie Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Branchen angeführt.

Die Transformation zur Kreislaufwirtschaft ist verbunden mit hohem Innovationsbedarf und mit weiter steigender Wichtigkeit von Forschung und Entwicklung beim Finden neuer Wege für nachhaltige Produkte und zirkuläre Wertschöpfung. Innovation ist der zentrale Hebel für Nachhaltigkeit; Kooperation, Design und Digitalisierung sind die wichtigsten Ingredienzien.
Daher zählt neben dem Neudenken von Wertschöpfung, der Beschleunigung der Umsetzung und der Schaffung digitaler Voraussetzungen, die Neuausrichtung der Innovation zu den vorrangigen Handlungsfeldern. Daraus resultieren Handlungsempfehlungen für die öffentliche Hand: Bewusstsein schaffen, Unsicherheit durch geeignete Rahmenbedingungen reduzieren, sowie Digitalisierung und Innovation vorantreiben. Gezielte, unterstützende Maßnahmen im Rahmen von nationalen FTI-Programmen können helfen, kreislaufbasierte Produktion in Österreich zu etablieren.
Die Politik steht in der Verantwortung, in den nächsten Jahren konsistente Zielbilder, verbindliche Vorgaben und attraktive Anreizsysteme sowohl für die digitale als auch die ökologische Transformation der Wirtschaft zu formulieren. Die Studie DigiTech4CE kann eine Basis für weitere strategiepolitische Maßnahmen seitens der öffentlichen Hand sein.

DigiTech4CE wurde von BRIMATECH Services in Kooperation mit Linz Center of Mechatronics durchgeführt.

Präsentationsunterlagen Vernetzungsworkshop, 06.05.2022

Projektleitung

• Johanna Berndorfer
  BRIMATECH Services GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner

• Linz Center of Mechatronics GmbH

BRIMATECH Services GmbH
Johanna Berndorfer
Lothringerstraße 14/3, 1030 Wien
Tel.: +43 664 9689424
E-Mail: jb@brimatech.at
Web: www.brimatech.at