Digitalisierung & Ultraeffizienz

Digitalisierung & Ultraeffizienz - für eine zukunftsfähige urbane Produktion.
Auf Basis der Landesstrategie "Ressourceneffizienz Baden-Württemberg" zielt das Förderprogramm darauf ab, durch die Digitalisierung der Produktion diese emissionsfrei, abfallfrei, hocheffizient und dynamisch – kurz ultraeffizient - zu gestalten. Die Umsetzung erfolgt in einem Zentrum für Ultraeffizienzfabriken mit Demonstratoren in verschiedenen Reallaboren.

Die Landesregierung nimmt sich der Gestaltung der Digitalisierung mit voller Kraft an und hat sich ein klares Ziel gesetzt: Baden-Württemberg soll in den kommenden Jahren bundes- und EU-weit die Leitregion des digitalen Wandels werden. Dabei wird Digitalisierung als „Innovations- und Nachhaltigkeitsmotor“ gesehen, um unser Wirtschafts- und Gesellschaftsmodell unter ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekten weiterzuentwickeln.
Erster Stichtag: 15. Februar 2019

Ziel der Ausschreibung

Ziel der Ausschreibung ist, die Digitalisierung zu nutzen, um die innerbetriebliche und überbetriebliche Material- und Energieeffizienz weiter zu erhöhen und zu einer ganzheitlichen Steigerung der Nachhaltigkeit im digitalen Wandel beizutragen Die Ausschreibung ordnet sich damit den Zielen der vom Ministerrat in 2016 verabschiedeten Landesstrategie Ressourceneffizienz Baden-Württemberg unter: das Wirtschaftswachstum vom Ressourcenverbrauch unter Beibehaltung der baden-württembergischen Wirtschaftsstruktur zu entkoppeln, die Rohstoffproduktivität gegenüber 1994 zu verdoppeln, eine nachhaltige Versorgung der Wirtschaft mit Primär- und Sekundärrohstoffen zu sichern sowie Baden-Württemberg zu Leitmarkt und Leitanbieter von Ressourceneffizienztechnologien zu entwickeln.

Konkret wird das Ziel verfolgt, durch die Digitalisierung der Produktion diese emissionsfrei, abfallfrei, hocheffizient und dynamisch – kurz ultraeffizient - zu gestalten. Basierend auf dem vom Umweltministerium entwickelten Leitbild der Ultraeffizienzfabrik im urbanen Raum soll die Umsetzung in einem Zentrum für Ultraeffizienzfabriken mit verschiedenen Reallaboren erfolgen. Das Zentrum soll ein Kompetenzzentrum für die Integration der Digitalisierung in die Produktion unter Berücksichtigung der Wert-schöpfungskette bilden. Hintergrund einer ultraeffizienten Produktion im urbanen Raum ist, dass zukünftige Produktion in hochindustrialisierten und dichtbesiedelten Region wie Baden-Württemberg nur durch eine Re-Integration von Produktion und urbanen Leben erfolgen kann. Dies setzt eine ultraeffiziente Produktion voraus, die auch zu zusätzlichen Synergieeffekten führt.

Förderbaustein A:
Ultraeffizienz-BW – Zentrum für Ultraeffizienzfabriken

Das gesamtheitliche Leitbild einer ultraeffizienten Produktion im urbanen Raum umfasst die Handlungsfelder:

  • Energie
  • Material
  • Emission
  • Mensch/Personal
  • Organisation

in den Betrachtungsebenen:

  • Prozess
  • Produktion
  • Fabrik
  • Urbanes Umfeld
  • Baden-Württemberg / Region
  • Global

Zielsetzung ultraeffizienter Fabriken ist es, den Einsatz an Material, Energie, Personal und Kapital so zu gestalten, dass effiziente und effektive Wertschöpfungsprozesse entstehen, durch die Abfall, Abluft und Abwasser eliminiert und damit der Nutzungsgrad der eingesetzten Produktionsfaktoren maximiert wird.
Hierzu sollen Projektvorschläge eingereicht werden, die z.B. folgende Aspekte aufgreifen:

  • Aufbau eines Kompetenzzentrums für eine ressourcenleichte und energieeffiziente Produktion unter ganzheitlichen Nachhaltigkeitsgesichtspunkten (=Steigerung der Nachhaltigkeit unter Betrachtung des gesamten Lebenswegs von Produkten und der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt)
  • Reale Umsetzung des Zentrums mit ersten Demonstratoren
  • Das Zentrum soll selbst den Ultraeffizienzkriterien entsprechen, auch hinsichtlich der Green-IT
  • Realisierung eines hybriden Systems –einer Kombination aus Reallaboren mit Maschinentechnik und deren Simulation und Modellierung mit Echtzeitdaten unter Einbindung von KI
  • Weitergabe von Informationen über die Wertschöpfungskette in Echtzeit
  • Nutzung neuer digitaler Technologien, wie AR, VR, Blockchain- und Distributed-Ledger-Technologien
  • Einbindung in den urbanen Raum

Förderbaustein B:
Betriebliche Materialflusskostenanalyse (MFCA)

Hierzu sollen Projekte eingereicht werden, die Ansätze erarbeiten, wie neben betrieblichen und wirtschaftlichen Informationen auch Ressourcen- und Umweltinformationen innerhalb der Digitalisierung ausreichend eingebunden und berücksichtigt werden können. Hierzu könnten z.B. folgende Aspekte aufgegriffen werden:

  • Nutzung der Chancen der Digitalisierung von Produkten (digital twin)
  • Sichere Speicherung aller notwendigen Informationen von der Konstruktion, über Produktion und Nutzungsphase bis zur Entsorgung
  • Verbesserung des Verständnisses über reale Energie-und Materialströme im Unternehmen und über die Wertschöpfungskette
  • Nutzung von Realdaten als Basis, um weitere Ressourceneffizienzpotentiale im Unternehmen zu heben und das Ressourcenoptimum über die Wertschöpfungskette hinweg zu finden, zum Beispiel durch Virtualisierung und dadurch erkannte Prozessverbesserungen
  • Integration in bestehende Betriebliche Umweltinformationssysteme (BUIS) und Betriebliche Ressourcenplanungssystem (ERP)
  • Vergleich des Optimums einer ressourcenleichten Produktion über die Wertschöpfungskette mit dem betrieblichen Optimum

Förderbaustein C:
Kreislaufwirtschaft 4.0

Mit der weiteren Umsetzung und breiteren Aufstellung der industriellen Demontagefabrik sollen Recyclingquoten, insbesondere bei kritischen und wirtschaftsstrategischen Rohstoffen, auch mit Blick auf die wirtschaftspolitische Zukunftsgestaltung gesteigert werden. Hierzu eingereichte Projektvorschläge könnten beispielsweise folgende Aspekte aufgreifen:

  • Demontagefabrik für weitere strategische Bau- und Produktgruppen
  • Neue Technologien zur Rückgewinnung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe
  • Neue Konzepte der Kreislaufwirtschaft unter Einsatz der Digitalisierung, wie selbstlernende Maschinen, KI, Robotertechnik, AR, VR, Blockchain- und Distribu-ted-Ledger-Technologien
  • Neue Konzepte der Kreislaufwirtschaft für die Digitalisierung (z.B. Green-IT)
  • Demontage als strategisches Element für eine Wiederverwertung von kritischen oder wirtschaftsstrategischen Rohstoffen sowie der wirtschaftlichen Schließung von Stoffkreisläufen
  • Aufkonzentrierung von Stoffteilströmen für eine wirtschaftliche Verwertung
  • Kennzeichnung/Markierung von Materialien und Stoffströmen für eine digitale Identifikation
  • Aufbau einer globalen Kreislaufwirtschaft unter Einbindung neuer Nutzungskonzepte und Geschäftsmodelle

Förderbaustein D:
Lernnetzwerke für Unternehmen

Im Rahmen dieses Förderbausteins sollen Projekte gefördert werden, die Lernnetz-werke zum Themenkomplex „Digitalisierung und Ressourceneffizienz“ für Unternehmen mit virtuellen Lern- und Informationsangeboten unter Nutzung digitaler Medien entwickeln und aufbauen und dabei möglichst bestehende regionale (Ressourceneffizienz-) Netzwerke einbeziehen.

  • Aufbau von Lernnetzwerken und digitalen Wissensplattformen für Unternehmen unter Nutzung digitaler Medien
  • Digitales Wissensmanagement und Verbreitung von Informationen zur Digitalisierung und Ressourceneffizienz
  • Erfahrungen und Ergebnisse des Vorhabens verständlich und direkt verfügbar machen
  • Nutzung von virtuellen Lern- und Informationsangeboten (z. B. e-Learning)
  • Erarbeitung eines Gesamtkonzepts unter dem Dach des Ultraeffizienz-BW Zentrums

Ansprechpartner

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Projektträger Karlsruhe
Baden-Württemberg Programme (PTKA-BWP)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Dipl. Ing. agr. Silke Bohrmann
Telefon: +49 (0) 721-608-25294
Fax: +49 (0) 721-608-992003
E-Mail: silke.bohrmann@kit.edu

Dr.-Ing. Stefan Wigger
Telefon: +49 (0) 721-608-25190
Fax: +49 (0) 721-608-992003
E-Mail: stefan.wigger@kit.edu 

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
info@ptka.kit.edu

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt