Okosabb, tisztább, zöldebb: Miként támogatja az Ipar 4.0 a fenntarthatóságot? Az Ipar 4.0 forradalma új dimenziókat nyit meg a fenntarthatóság terén. A digitális technológiák integrálása lehetővé teszi a hatékonyabb erőforrás-gazdálkodást, csökkenti a hu

Az ipar 4.0 fogalmát gyakran az automatizálás, a mesterséges intelligencia és az intelligens gyártási rendszerek körül forog, legtöbbször a gyártás hatékonyságának növelése érdekében. Azonban van egy másik, legalább ennyire lényeges aspektus is, amelyet ritkábban említenek: a technológiák szerepe a környezeti fenntarthatóság elősegítésében. Az elmúlt években számos kutatás foglalkozott e hatásokkal, és az eredmények biztató képet festenek. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy ha ezeket a fejlesztéseket nem megfelelően, vagy csak felszínesen alkalmazzák, akkor kifejezetten a fenntarthatóság ellenében is hathatnak.

A gyártóüzemek az egyik legnagyobb energiafogyasztók közé tartoznak: a Nemzetközi Energia Ügynökség szerint 2022-ben az ipar felelt az összes energiafelhasználás 37 százalékáért, míg a teljes szén-dioxid-kibocsátás negyedéért. Jelentésük szerint történnek ugyan biztató lépések az energiahatékonyság javítása vagy az emissziócsökkentés terén, például a megújuló energiaforrások egyre szélesebb körű felhasználásával vagy a kutatás-fejlesztés segítségével, ám a folyamatok túl lassan haladnak.

Ahhoz, hogy 2030-ra valódi előrelépést érjünk el a nettó zéró kibocsátási célok terén, elengedhetetlen a hatékonyabb anyag- és energiafelhasználás, az alacsony szén-dioxid-kibocsátású üzemanyagok gyorsabb elterjedése, valamint a közel zéró kibocsátású gyártási folyamatok felgyorsított fejlesztése és alkalmazása. Ide tartozik például a szén-dioxid leválasztásának, hasznosításának vagy tárolásának technológiája, valamint a hidrogén fűtőanyagként való fokozottabb kihasználása. A kormányzati intézkedések, mint például az innovatív technológiák kockázatainak csökkentése állami támogatások révén, vagy kötelező szén-dioxid-kibocsátás-csökkentési előírások bevezetése, jelentősen felgyorsíthatják ezt a folyamatot. Ugyanakkor még a fenntarthatóság élharcosának tekintett Európai Unióban is komoly hátrányban vagyunk.

A kibocsátás csökkentésében az ipar 4.0 innovatív megoldásai kulcsszerepet játszhatnak, de ahhoz, hogy valódi hatást gyakoroljanak, be kell épülniük a napi operatív tevékenységekbe és a vezetői döntéshozatali folyamatok szerves részévé kell válniuk – hangsúlyoz egy tavalyi kutatás. Az okoseszközök és érzékelők, valamint a digitális vezérlőrendszerek lehetővé teszik az energiafogyasztás valós idejű monitorozását. Ha ezeket a gépi tanulással és prediktív analitikával kombináljuk, akkor nemcsak a gyártási folyamatok optimalizálására nyílik lehetőség, hanem az energiapazarlás jelentős csökkentésére is.

Egy gyártósor optimalizálása során az adatelemzések révén lehetőség nyílik arra, hogy a termelési ütemezés úgy alakuljon, hogy az energiaigény a csúcsidőszakokon kívülre kerüljön, illetve a gépek működése ne legyen felesleges. Ezen megoldások alkalmazásával akár 20-30 százalékkal is mérsékelhető az energiafogyasztás. Az Audi Hungária legújabb környezetvédelmi jelentése alapján a győri gyár energiafelhasználása 2023-ban 27 százalékkal, míg vízfogyasztása 37 százalékkal csökkent a 2014-es bázisévhez képest, ráadásul a gyár teljes mértékben karbonsemlegesen üzemel.

A termelési folyamatok virtuális modellezése, más néven digitális ikrek alkalmazása a tervezési szakaszban kulcsszerepet játszik a finomhangolásban. Ennek köszönhetően jelentősen csökkenthetők az üresjáratok és a selejt mennyisége, ami a nyersanyagokkal való takarékoskodást és a hulladéktermelés minimalizálását eredményezi. Az automatizált hibadetektáló rendszerek, amelyek a gyártás során valós időben azonosítják a hibás termékeket, hozzájárulnak az energia- és anyagfelhasználás hatékonyságának növeléséhez. Ezen túlmenően, a körforgásos gazdaságot támogató technológiák, mint például a szenzorok, precízen nyomon követik a nyersanyagok útját, ezáltal biztosítva, hogy az újrahasznosítható elemek ne veszjenek el a gyártási lánc során. Az érzékelők emellett folyamatosan figyelik az üzem szén-dioxid- és vízfogyasztását, lehetővé téve a szükséges beavatkozásokat az erőforrások hatékonyabb felhasználása érdekében. Például a vízhasználat gyakran meghaladja a szükséges mértéket, de a fogyasztási adatok alapján kialakított zárt rendszerek segítségével jelentősen csökkenthető a pazarlás.

A digitalizált ellátási láncok lehetővé teszik a pontos előrejelzést, így könnyedén meghatározható, mikor, hol és mennyi alapanyagra vagy félkész termékre van szükség. Ez a megközelítés segít elkerülni a fölösleges termelést és a szállítási költségeket. Emellett az üzemeken belüli logisztikai folyamatok optimalizálásához hozzájárulnak az automata irányított járművek, amelyek csak szükség esetén aktiválódnak, biztosítva, hogy mindig a megfelelő mennyiségű anyag jusson a megfelelő helyre. Ez a hatékony rendszer jelentős költségcsökkentést eredményezhet a gyárak számára.

Más megközelítésből nézve, a fejlett automata eszközök alkalmazása önmagában rendkívül energiaigényes folyamat. Noha a cél a hatékonyság növelése, a technológia bevezetése gyakran jelentős energiafelhasználással jár. Az adatok nagyszabású elemzését és az MI-modellek mélytanulási folyamatait általában hatalmas, felhőalapú adatközpontok végzik, amelyek működése szintén óriási energiaigényt támaszt. Ráadásul ezek a központok gyakran fosszilis tüzelőanyagokkal üzemelnek, így a környezetszennyezés nem tűnik el, csupán áthelyeződik. Ezt a "háttérfogyasztást" a vállalatok fenntarthatósági jelentései gyakran figyelmen kívül hagyják. Bár az adatalapú optimalizáció rövid távon energiamegtakarítást hozhat, ha nem párosul zöld energiaforrásokkal, a rendszer összesített ökológiai terhelése akár növekedhet is.

Az ipar 4.0 világában egy komoly kihívást jelent az eszközök viszonylag gyors elavulása. Az új készülékek cseréje nem mindig jár együtt a megfelelő hulladékkezeléssel, különösen a fejlődő országokban, ahol a szakszerű újrahasznosítás gyakran elmarad. Ha a technológiai hulladék lerakókba vagy illegális újrahasznosítókhoz kerül, az komoly környezeti és egészségügyi problémákhoz vezethet. Éppen ezért elengedhetetlen, hogy az ilyen folyamatok a körforgásos gazdaság elveit követve valósuljanak meg.

Egy 2022-es tanulmány rávilágít arra, hogy az ipari fenntarthatóság kulcsteljesítmény-mutatóinak (KPI) jelenlegi állapotában hiányzik a globálisan elfogadott, egységes keretrendszer. Ennek következtében sok vállalat vagy saját megoldásokat alkalmaz, vagy kizárólag belső indikátorok alapján méri teljesítményét. Ez a helyzet megnehezíti, hogy összehasonlítsuk a különböző gyártók teljesítményét, különösen akkor, ha eltérő mutatókat használnak. Ráadásul, ha nem léteznek közösen elfogadott mércék, a cégek hajlamosak lehetnek manipulálni fenntarthatósági adataikat, ami fokozza a zöldre mosás (greenwashing) mértékét. A kutatás végkövetkeztetése az, hogy az ipar 4.0 és a fenntarthatóság szorosan összefonódik: a digitalizáció biztosítja a szükséges eszközöket, míg a mérhetőség és a transzparencia mutatja meg az utat. Egy egységesített KPI-rendszer, mint egy „fenntarthatósági műszerfal”, csak akkor lehet hatékony, ha azt folyamatosan figyelemmel kísérik és aktívan használják.