Industrie 4.0-Anwendungen zur Erhöhung der Energie- und Materialeffizienz am Beispiel der Eisen- und Stahlindustrie

Ein hoher Energie- und Materialverbrauch sind kennzeichnend für die Eisen- und Stahlindustrie. Aufgrund des volatilen Stahlmarktes, den steigenden Energiepreisen sowie der CO2-Themtik, wird die Energie- und Materialeffizienz zunehmend ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für europäische Unternehmen der Eisen- und Stahlindustrie. Industrie 4.0-Anwendungen bieten neue Möglichkeiten, die Ressourceneffizienz zu steigern, um demnach die Wettbewerbsfähigkeit der Stahlunternehmen zu sichern. Diese Arbeit stellt Potenziale und Herausforderungen von Industrie 4.0 für die Eisen- und Stahlindustrie dar und soll zeigen, welchen Beitrag Industrie 4.0 zur Steigerung der Energie-und Materialeffizienz in der Eisen- und Stahlindustrie liefern kann. Zu diesem Zweck wurden aufbauend auf einer detaillierten Literaturstudie leitfadengestützte Experteninterviews mit Personen aus dem Umfeld der Eisen- und Stahlindustrie durchgeführt. Zusätzlich wurden Best Practice-Beispiele von Industrie 4.0-Anwendungen, welche die Energie- und Materialeffizienz in der Stahlindustrie verbessern, ermittelt und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Verbesserung der Energie- und Materialeffizienz in den Prozessen der Eisen- und Stahlindustrie mit Industrie 4.0-Anwendungen, hauptsächliche über eine Reduzierung von Ausschuss, Steigerung der Ausbringung und durch eine optimale Prozessführung mittels Modelleinsatz und Simulation erreicht wird. In den identifizierten Industrie 4.0-Anwendungen finden überwiegend Big Data-Technologien sowie Modelleinsatz und Simulation ihre Anwendung. Es sei jedoch anzumerken, dass bei der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Stahlindustrie hauptsächlich die Optimierung der Produktqualität im Vordergrund steht und eine Verbesserung der Ressourceneffizienz oftmals nur einen positiven Nebeneffekt darstellt. Obwohl ein direkter Zusammenhang zwischen Industrie 4.0-Anwendungen und Ressourceneffizienz derzeit noch schwer darzustellen ist, stellt die Energie- und Materialeffizienz einen wichtigen Faktor zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit dar. Als Hindernisse bei der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Eisen- und Stahlindustrie, konnten die geringe Akzeptanz der Mitarbeiter, die schwierige Einbindung digitaler Lösungen in bestehende Strukturen und die spezifischen Umgebungsbedingungen identifiziert werden. Bereits erste umgesetzte Industrie 4.0-Lösungen zeigen, dass die Eisen- und Stahlindustrie bereit und offen für Industrie 4.0 ist. Dennoch gibt es entlang den verketteten Prozessen der Eisen- und Stahlindustrie genug Handlungsbedarf für die Umsetzung von Industrie 4.0-Anwendungen zur Erhöhung der Energie- und Materialeffizienz.