Produktionstechnik und Automatisierung „Jeder Transport über die Straße ist ein Verlust“

Energiesparen wird in der Industrieproduktion wichtiger. Je höher der Wirkungsgrad einer Maschine, desto größer der Wettbewerbsvorteil. Der Fortschritt kommt aber nur in kleinen Schritten, beklagt Engelbert Westkämper, Leiter des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung.

Herr Professor Westkämper, im Maschinenbau spielt das Thema Energieeffizienz eine zunehmend wichtige Rolle. Bringt die Finanz- und Wirtschaftskrise all diese Bemühungen nun ins Stocken, oder ist sie sogar ein Anreiz, noch ressourcenschonender zu produzieren?

Das ist schwer zu beantworten. Im Grundsatz senkt Energieeffizienz die Kosten der Herstellung. In der Krise aber kämpfen viele Firmen ums Überleben und haben nicht die notwendigen Mittel, um neue Entwicklungen zu finanzieren. Andererseits ist es eine Zeit, in der man hofft, Neues und insbesondere ressourceneffiziente Techniken entwickeln zu können, um dann, wenn es wieder aufwärtsgeht, mit den richtigen Technologien in den Markt zu kommen. Man muss aber nüchtern festhalten: Wenn die Krise länger dauert, werden diese Bemühungen erlahmen.

Was heißt länger?

Mehr als ein Jahr, dann wird es kritisch. Weil dann die Mittel fehlen, um noch an technische Neuerungen heranzugehen, so vielversprechend sie auch sein mögen.

Manche Maschinenbauer sagen, ihre Entwicklungsingenieure könnten sich jetzt wieder auf ihre eigentliche Aufgabe konzentrieren, statt mithelfen zu müssen, den Auftragsbestand abzuarbeiten.

Solange die Auftragsrückgänge nur 20 Prozent gegenüber den Auftragsspitzen betragen, kann man diese Haltung akzeptieren. Aber wir haben es inzwischen mit einem 40- bis 50-prozentigen Rückgang gegenüber dem Vorjahr zu tun. Das hat es so noch nie gegeben.

Wie gut gerüstet sind die Maschinenbauer tatsächlich, um diese Dürrestrecke zu überstehen?

Diese Branche ist überwiegend geprägt durch kleine und mittlere Unternehmen, von denen sehr viele noch eigentümergeführt sind. Die Eigenkapitalquote ist im Schnitt höher als in vielen anderen Sektoren, und dadurch ist diese Industrie schon etwas robuster. Sorgen macht mir, dass Banken ihre Finanzierungsbedingungen verschärfen. Gerade der Maschinen- und Anlagenbau braucht die Unterstützung durch die Banken in seinem Geschäft, weil er viele Anlagen vorfinanzieren muss. Selbst vorhandene Aufträge können nicht durchgeführt werden, wenn die Kreditzusagen der Banken fehlen.

In einer aktuellen Fraunhofer-Broschüre heißt es, das Ziel der Branche müsse künftig lauten: „Maximaler Gewinn aus minimalem Ressourceneinsatz“ statt: „Maximaler Gewinn aus minimalem Kapitaleinsatz“. Ist diese Denkweise in den Unternehmen denn schon verbreitet?

Der richtige Einsatz von Menschen und Material war schon immer eine wichtige Größe im Maschinenbau. Ressourcen verzehren Kapital. Bei der Energie hat man es dagegen nicht immer so ernst genommen, weil es kein direkter Kostenfaktor war. Es gibt viele Bereiche im Maschinenbau, wo sich der Energieverbrauch nicht direkt im Produktionsprozess niederschlägt, sondern in der Fabrik als solches: in der Beleuchtung, der Klimaanlage, der Luftreinhaltung. Diese Kosten konnten nicht direkt auf das Endprodukt zugerechnet werden, deshalb verschwanden sie in den Gemeinkosten. Erst vor etwa drei Jahren ist hier ein Umdenken in Gang gekommen.

Es ist doch unmittelbar einsichtig, dass eine bessere Energieverwendung auch niedrigere Produktionskosten bedeutet.

Man kann aber auch anders argumentieren. Wenn die Maschinen schneller laufen und deshalb mehr Energie verbrauchen, wenn die Taktzahlen erhöht werden bei gleichzeitiger Senkung der Lohnkosten, dann erreicht man eine höhere Produktivität. Erst vor dem Hintergrund stark steigender Energiekosten hat sich das Bewusstsein in den Unternehmen gewandelt. Uns fehlen aber in vielen Bereichen die technischen Lösungen für eine bessere Energieverwertung, etwa in der Lackiererei oder beim Schweißen und Fügen. Es gibt zur heutigen Schweißtechnik, die sehr viel Energie verbraucht, oft keine Alternative.

Aber es wird daran geforscht?

Man sucht nach Ansätzen, wie mit weniger Energie produziert werden kann. Viele Maschinen verbrauchen ja ein Drittel der Energie dann, wenn sie nichts tun. Sie müssen oft über Stunden anlaufen. Wir erzeugen also immer noch sehr viel Verlustenergie, um die sogenannte thermische Stabilität einer Maschine zu erreichen. Aber wie soll man das ändern? Gegen die Grundgesetze der Physik kann auch der Maschinenbau nichts unternehmen. Er kann sie aber nutzen, um die Wirkungsgrade zu erhöhen.

Immerhin heißt es in der Fraunhofer-Studie, 25 bis 30 Prozent an Energie könnten in moderner Produktion eingespart werden.

Da geht sogar noch mehr, aber die Lösungen fallen nicht vom Himmel. Energie wird ja nicht nur in der Produktion verbraucht, vieles hängt auch mit dem Versorgungssystem in den Fabriken zusammen. Man braucht dort Licht, Wärme, Heizung, Druckluft. Und viele unserer Fabriken sind nicht auf eine hohe Energieeffizienz ausgerichtet.

Neu gebaute Fabriken auch nicht?

In neuen Fabriken ist die Bilanz besser. Aber wir müssen nach weiteren Einsparmöglichkeiten suchen, nach Überwachungssystemen, um die Energieflüsse in den Unternehmen überhaupt zu erfassen. Zu Hause haben wir überall Zähler an den Heizungen, aber ich kenne keine Maschine, die einen Wärmezähler hat.

Es gibt viele Ansätze, um Ressourcen effizienter einzusetzen: möglichst wenig Ausschuss produzieren, Maschinenlaufzeiten optimieren, die Materialverwendung und das Recycling verbessern sowie die gesamte Prozesssteuerung verfeinern. Welcher Bereich spielt denn die wichtigste Rolle dabei?

Es kommt alles zusammen. Wir benötigen eine Bewegung, die wir „Total Energy Management“ genannt haben. Entscheidend ist alles, wo der Mensch den Energieverbrauch beeinflussen kann. Durch das Verhalten der Menschen kann man den ersten großen Brocken an Energieeinsparung erreichen, ohne dass es weiterer Investitionen bedarf.

Das ist der klassische Aufruf zum Energiesparen.

Ja, und es gibt viele gelungene Beispiele dafür. Ein Unternehmen aus der Nähe von Heilbronn hat zwischen Weihnachten und Neujahr all seine Stand-by-Geräte abgeschaltet. Das allein hat ihm 70 000 bis 80 000 Euro an Kosten eingespart.

Und darüber hinaus?

Wir brauchen die Technik, um den Wirkungsgrad der Maschinen zu verbessern. Da ist noch vieles machbar. Daran können die Konstrukteure arbeiten, etwa indem sie versuchen, mit Wärmetauschern Energie in den Maschinen einzusparen. Das sind keine Durchbruchsinnovationen, aber das entwickelt sich Schritt für Schritt. Und dann gibt es noch die lokale Energieversorgung ganzer Fabriken: die Nutzung von Erdwärme und Solarenergie, von Bioheizkraftwerken und anderem.

Ab welcher Betriebsgröße lohnt sich das?

Wir haben das in einem Betrieb in Stade mit 800 Mitarbeitern exemplarisch durchgeführt, und es hat sich gut gerechnet. Es hängt natürlich davon ab, um welchen Bereich des Maschinenbaus es geht. Bei der Energieversorgung kompletter Fabriken ist das auch schon bei wesentlich kleineren Unternehmen lohnend. Dieser Wandel wird aber lange dauern, weil die Infrastruktur einer Fabrik im Schnitt nur alle 20 Jahre verändert wird. Da gibt es noch einen sehr großen Nachholbedarf. Aber auf diesem Feld können die deutschen Maschinenbauer auch sehr gute Geschäfte machen. Und der dritte Bereich ist dann der Energieeinsatz in den Produktionsprozessen.

Wie hoch sollte der Anteil am Forschungsbudget eines Unternehmens denn sein, der für das Thema Ressourceneffizienz verwendet wird?

So denken Unternehmen nicht. Sie werden so viel Geld in diesen Bereich investieren, wie sie glauben, in kurzer Zeit wieder erlösen zu können. Man kann das mit dem Thema Qualitätskontrolle vergleichen; diese Bewegung begann vor knapp 20 Jahren. Damals wurden die Kosten der Qualitätssteigerung ausgerechnet, und man führte Zertifizierungen ein. Es dauerte ungefähr zehn Jahre, bis das in den Betriebskosten richtig Wirkung zeigte. Wenn wir es beim Thema Energieeffizienz wieder so machen, werden die Auswirkungen vermutlich in fünf Jahren richtig zu sehen sein. Die Unternehmen werden dabei aber eher kleine, kurzfristige Schritte machen und keine großen budgetären Ansätze verfolgen.

Reicht das aus?

Ja, das funktioniert in kleinen Schritten sogar besser als nach großen Plänen.

Gerade der Maschinenbau schreibt sich ja auf die Fahnen, Geräte zu bauen, mit denen die Kunden Kosten und Material einsparen können.

Das ist ja der Wettbewerbsvorteil, den wir zu bekommen versuchen: wenn deutsche Maschinen einen höheren Wirkungsgrad erzielen als die Geräte der Konkurrenz. Beim Thema Materialverbrauch wurde schon viel erreicht. Aber vielleicht hat man bislang zu wenig beachtet, dass zwischen Materialverbrauch und Energieverbrauch Verbindungen bestehen. Das ist der eigentlich strategische Ansatz: Jedes Fehlteil, das wir vermeiden, senkt die Kosten für Energie, Zeit und Kapital. Dieses Verständnis in jede Stelle eines Betriebs hineinzubringen bringt uns die großen Effizienzschübe, viel mehr als zum Beispiel eine neue Materialart in der Produktion. Auch wenn das nicht sehr spektakulär klingt.

Und dieser Vorteil kann auch in der Produktion hier in Deutschland gesichert werden?

Die Kosten von Energie und Material beruhen weitgehend auf Weltmarktpreisen. Ich kann nicht erkennen, warum man in Indien oder China höhere Wirkungsgrade erreichen soll als in Deutschland. Die Unternehmen haben noch große Wertschöpfungspotentiale im eigenen Haus, von daher ist es richtig und sinnvoll, die Produktion sogar wieder zurückzuholen. Die räumliche Nähe der einzelnen Fertigungsschritte spielt eine ganz entscheidende Rolle für eine größere Effizienz. Jeder Transport auch nur über die Straße ist ein Verlust. Der Trend geht eindeutig dahin, in Multifunktionsmaschinen alles an einem Platz zu konzentrieren und den Aufwand für die Logistik zu verringern.

Wie wird in 20 Jahren dann eine neue Fabrik ausgestaltet sein?

Der entscheidende Faktor ist unser Wissen. Wir müssen uns also überlegen, wie wir das Wissen systematisch in die Maschinen hineinbekommen. Es wird eine völlig neue Generation von Produktionsanlagen geben, in denen die Maschinen wichtige Einstellungen speichern können und damit eine Art Gedächtnis bekommen. Die Maschine weiß dann selbst am besten, was sie tun muss, und sie wird mit anderen Geräten vernetzt. Das führt dazu, dass die Fabrik am Schluss zu jedem Zeitpunkt mit ihrer optimalen Auslastung und im Bereich optimaler energetischer Wirkungsgrade arbeitet.

Die Fabrik steuert sich also mehr oder weniger selbst.

Der Trend zur Automatisierung ist ungebrochen. Automatisierung benötigt Energie. Das heißt aber auch: Man wird in Zukunft größere Mengen auf weniger Fläche und mit weniger Ressourcen und Mitarbeitern produzieren.