Vor dem Hintergrund eines global steigenden Ressourcenverbrauchs verfolgt der Ansatz des Adaptiven Remanufacturing in "ReLIFE" das Ziel, die Ressourceneffizienz durch eine Verlängerung des Lebenszyklus von Investitionsgütern zu steigern. Dazu wird der Einsatz von Instandhaltungs-maßnahmen technisch, ökonomisch sowie ökologisch optimiert. Die Steuerung der Maßnahmen erfolgt basierend auf Auswertungen von Sensorik-Applikationen mit dem Ziel, ein definiertes Produktivitätsniveau der Maschine zu erhalten.
Ressourceneffiziente Lebenszyklusverlängerung
Das Forschungsprojekt "ReLIFE" zielt auf eine Erhöhung der Ressourceneffizienz durch die Verlängerung des Lebenszyklus von Investitionsgütern. Dazu wird der innovative Ansatz des Adaptiven Remanufacturing entwickelt. Dieser beschreibt eine adaptive Instandhaltungsstrategie, die basierend auf Sensorik-Auswertungen unter technischen, ökonomischen sowie ökologischen Gesichtspunkten den optimalen Zeitpunkt und Umfang von Instandhaltungs-maßnahmen bestimmt. Im Zuge von "ReLIFE" wird die prototypische Anwendung an einem realen Investitionsgut erarbeitet. Weiterhin werden auf dem Adaptiven Remanufacturing basierende Geschäftsmodelle entwickelt, die es Unternehmen ermöglichen, Wettbewerbsvorteile zu generieren. So werden die Voraussetzungen für die erfolgreiche Implementierung des Ansatzes in der Industrie geschaffen.
Innovation des Adaptiven Remanufacturing
Der innovative Charakter des Adaptiven Remanufacturing liegt in der zeitlichen sowie inhaltlichen Anpassungsfähigkeit des Verfahrens. Basierend auf dem sensorisch überwachten Verschleißzustand von Komponenten werden präventive, situativ abgestimmte Remanufacturing-Maßnahmen vorge-schlagen. Die dadurch sichergestellte Leistungsfähigkeit der Investitionsgüter bildet die Grundlage für innovative Geschäftsmodelle zur Gewährleistung langfristiger Produk-tivität. Beispielhaft können Verschleißteile wie Filter oder Lager sensorisch überwacht und bei Bedarf instandgesetzt werden, um die vereinbarte Mindestleistung der Maschine zu erhalten.
Parallel zur Entwicklung von Remanufacturing-Ansätzen werden Richtlinien für ein Produktdesign mit dem Fokus auf integrierter Sensortechnologie entwickelt und in einem Demonstrator implementiert. Darauf aufbauend wird ein Modell zur Entscheidungsunterstützung hinsichtlich des optimalen Einsatzes von Remanufacturing-Maßnahmen konzipiert und in einer Software-Applikation umgesetzt. Simultan werden Geschäftsmodelle auf Basis des Adaptiven Remanufacturing entwickelt.
Ergebnisse (Stand Juni 2022)
Im bisherigen Projektverlauf wurden Remanufacturing- und Instandhaltungsmaßnahmen bestimmt, in einem Katalog aggregiert und bewertet. Es wurden Remanufacturing-relevante Komponenten des
Demonstrators auf Basis einer detaillierten Produktstrukturanalyse identifiziert. Für diese Komponenten wurde ein Sensorkonzept entwickelt und am Demonstrator zwecks Zustandsüberwachung implementiert. Für Remanufacturing-relevante Komponenten wurden technisch anwendbare Maßnahmen identifiziert und in einer Vorauswahl eingegrenzt. Pro Maßnahme und Komponente wurden ökonomischen Kennzahlenwerte in Euro angegeben auf Basis von Personalkosten, Materialkosten sowie potenzieller Stillstandskosten ermittelt. Es wurden zudem
ökologische Kennzahlenwerte in Form von CO2 Äquivalenten im Rahmen eines Life Cycle Assessments festgelegt.
Auf Basis dieser Vorarbeiten erfolgte die Entwicklung des Entscheidungsmodells. Im Kern erzeugt das Entscheidungsmodell im ersten Schritt eine Empfehlung zur Bestimmung der technisch, ökonomisch und ökologisch idealen Maßnahme. Dies erfolgt auf Basis der Erkenntnisse über den ökologischen und ökonomischen Aufwand, sowie der Wirkdauer einzelner Maßnahmen. Im zweiten Schritt generiert das Entscheidungsmodell Empfehlungen zur Terminierung der Maßnahmenumsetzung basierend auf Real-Time und historischen Sensordaten sowie entwickelten Prognosealgorithmen. Das Entscheidungsmodell wurde im Rahmen einer browser-basierten Softwareapplikation erfolgreich umgesetzt und datentechnisch an den Demonstrator angebunden. Der Funktionsumfang beinhaltet die Auswahl und Terminierung geeigneter Maßnahmen zusätzlich zur visuellen Zustandsüberwachung. Parallel wurden für das Konzept des Adaptiven Remanufacturing drei Product-Service-System orientierte Geschäftsmodelle entwickelt. Unterschieden werden diese drei Geschäftsmodelle besonders in der Eigentums- und Verantwortungsstruktur für das Investitionsgut sowie der Wertschöpfungsarchitektur im Kontext der Softwareapplikation zusätzlich zum physischen Investitionsgut. Die Analyse von Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken führten zu einer Abschätzung der Anwendbarkeit der drei Geschäftsmodelle. Besonders bei dem nutzungsorientierten sowie ergebnisorientierten Geschäftsmodell überwiegt das finanzielle Risiko durch langfristig ausgelegte Zahlungen, weshalb im Rahmen des Projektes der Fokus auf das klassische produktorientierte Modell gelegt wurde. Im weiteren Projektverlauf sind das Geschäftsmodell sowie die Benutzerfreundlichkeit und Potentiale der Softwareapplikation zu validieren. Ein weiterer Erfolg ist die Teilnahme an der 29th CIRP Conference on Life Cycle Engineering mit zwei Publikation zum Stand der Projektergebnisse
Konsortium aus Forschung und Wirtschaft
Die entwickelten Remanufacturing-Maßnahmen werden in einem Katalog konsolidiert. Zur prototypischen Anwendung
des Adaptiven Remanufacturing wird eine Produktionsmaschine mit digital vernetzter Sensorik zu
einem Demonstrator aufgerüstet. Das zu entwickelnde Entscheidungsmodell wird in einer Software-Applikation umgesetzt. Die Kombination aus physischem Demonstrator und Software-Applikation ermöglicht die Validierung des Adaptiven Remanufacturing. Die aufbauenden Geschäftsmodelle werden parallel entwickelt und in einem Business Model Canvas dokumentiert.
Die Ergebnisse werden gemeinsam durch die Konsortialpartner erarbeitet. Das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen ist Konsortialführer des Projektes und übernimmt schwerpunktmäßig die Entwicklung von Remanufacturing-Maßnahmen sowie die Konzeption des Entscheidungsmodells zum Einsatz dieser Maßnahmen. Der Fokus des Lehrstuhls für International Production Engineering and Management (IPEM) der Universität Siegen liegt auf der Entwicklung Remanufacturingbasierter Geschäftsmodelle. Die Achenbach Buschhütten GmbH & Co. KG ist maßgeblich am Aufbau des Demonstrators mit integrierter Sensorik beteiligt.
Die Ergebnisse des Projekts können in der Forschung sowie von nationalen, internationalen und insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen genutzt werden, um durch die proaktive Lebenszyklusoptimierung ihrer Investitionsgüter ökonomische Potenziale zu heben.
Publikationen
Adaptive remanufacturing for lifecycle optimization of connected production resources – A literature review (Juli 2020)
Projektflyer der Fördermaßnahme (deutsch / englisch) (März 2021)
Die Projektflyer bieten einen Einblick in die Inhalte und Ziele der ReziProK Projekte und stellen jeweils erste Ergebnisse vor.
Projektblätter der Fördermaßnahme (deutsch) (August 2019)
Die Projektblätter bieten eine Kurzübersicht über die einzelnen Projekte und deren Ziele.
Beiträge zu der ReziProK Transferkonferenz im Juni 2022
Poster (Juni 2022)
Präsentation (Juni 2022)
Beiträge zu der ReziProK Kick-off Veranstaltung im Dezember 2019
Poster (Dezember 2019)
Präsentation (Dezember 2019)
Bildnachweis: WZL