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Energiemanagement in der Industrie und Industrie 4.0: Produktion auf Nachhaltigkeit und den digitalen Produktpass vorbereiten

Energiemanagement in der Industrie beschränkt sich längst nicht mehr darauf, die Stromrechnung zu prüfen und ein Diagramm des Hauptzählers auszuwerten. Heute ist es ebenso wichtig zu wissen, wie viel Energie ein Prozess, eine Produktionslinie, ein Auftrag oder eine Charge verbraucht und wie dieses Ergebnis mit dem zusammenhängt, was tatsächlich in der Fertigung passiert ist. Solche Daten helfen dabei, Energieintensität und Kosten zu kontrollieren und gleichzeitig Informationen zu strukturieren, die später für digitale Produktpässe benötigt werden können.

Damit treffen Industrie 4.0, industrielle Nachhaltigkeit, Energiemanagement in der Industrie und der digitale Produktpass in der Fertigung in einem gemeinsamen Themenfeld aufeinander. Verbunden werden sie durch Daten über Prozesse, Materialien, Maschinen und Produkte sowie durch die Fähigkeit, diese Informationen zuverlässig über verschiedene Produktionsschritte hinweg miteinander zu verknüpfen.

Ein Teil dieser Informationen entsteht direkt in der Fertigung, andere Daten stammen aus ERP-Systemen, Qualitätssystemen, technischer Dokumentation oder von Lieferanten. Je detaillierter die Berichtspflichten werden, desto wichtiger wird die Möglichkeit, diese Quellen miteinander zu verbinden, ohne die Produkthistorie jedes Mal manuell rekonstruieren zu müssen.

Ein Zähler allein zeigt noch nicht, wie die Produktion arbeitet

Eine Produktionslinie hat 12 MWh verbraucht. Das ist eine konkrete Zahl, doch allein auf dieser Grundlage lässt sich das Ergebnis nur schwer bewerten, denn im gleichen Zeitraum könnte das Werk entweder eine große Charge bei hoher Auslastung produziert oder deutlich weniger Stück mit häufigen Anläufen, Umrüstungen und Stillständen gefertigt haben.

Deshalb wird Energiemanagement in der Industrie erst dann wirklich aussagekräftig, wenn sich Messwerte mit dem tatsächlichen Produktionsverlauf verknüpfen lassen. Chargengröße, Produkttyp, Zykluszeit, Maschinenzustand und Ausschussquote spielen dabei eine Rolle, und statt lediglich den Gesamtverbrauch einer Linie zu beobachten, kann der Energieeinsatz pro Stück, Tonne, Charge oder tatsächlicher Betriebsstunde berechnet werden.

Diese Logik wird durch ISO 50001:2018 unterstützt. Die Norm beschreibt den Rahmen für Energiemanagementsysteme und für die kontinuierliche Verbesserung der energiebezogenen Leistung einer Organisation. ISO hat diese Fassung 2024 erneut überprüft und bestätigt, sodass sie weiterhin als aktueller Referenzstandard gilt.

Im Produktionsalltag besteht ein erheblicher Unterschied zwischen einer reinen Messung und einer Information, die tatsächlich für Entscheidungen genutzt werden kann. Ein Zähler zeigt den Verbrauch, während erst die Verknüpfung dieses Messwerts mit einem Prozess und einem Auftrag erklärt, warum sich ein Ergebnis verändert hat und ob tatsächlich Handlungsbedarf besteht.

Industrie 4.0 gibt Energiedaten den Produktionskontext

Die benötigten Informationen sind in vielen Unternehmen bereits vorhanden, allerdings meist auf unterschiedliche Systeme verteilt. Netzanalysatoren liefern Energiedaten, SPS und SCADA beschreiben den Zustand von Anlagen, ein MES kennt den Verlauf von Produktionsaufträgen und das ERP enthält Informationen zu Produkten, Materialien und Planung.

Arbeiten diese Quellen getrennt voneinander, muss für die Auswertung einer bestimmten Charge der Produktionszeitraum mit den Messwerten abgeglichen und anschließend geprüft werden, was genau auf der Linie passiert ist. Industrie 4.0 ermöglicht es, diese Ebenen zu verbinden und den Energieverbrauch konkreten Produktionsereignissen zuzuordnen, anstatt Energiedaten als isolierten Informationsstrom zu behandeln.

Nehmen wir ein einfaches hypothetisches Beispiel: Ein Prozessofen verbraucht bei der Herstellung einer Charge von 700 Stück insgesamt 420 kWh. Daraus ergibt sich ein Verbrauch von 0,6 kWh pro Stück, während bei der nächsten vergleichbaren Charge 0,75 kWh pro Stück gemessen werden.

Allein diese Abweichung beweist noch nicht, dass die Anlage fehlerhaft arbeitet, denn möglicherweise haben sich die Auslastung, die Prozessdauer, die Anzahl der Anfahrvorgänge oder technologische Parameter verändert. Erst die Kombination dieser Informationen ermöglicht es, die tatsächliche Ursache zuverlässig zu bestimmen.

Ein solches Energiemanagement in der Industrie trennt einen steigenden Gesamtverbrauch von einer Verschlechterung der Energieintensität. Ein Werk kann mehr Energie verbrauchen, weil es mehr produziert hat, und gleichzeitig weniger kWh pro hergestelltem Stück benötigen, was zu einer völlig anderen betrieblichen Bewertung führt als der alleinige Blick auf eine höhere Stromrechnung.

Industrielle Nachhaltigkeit muss gemeinsam mit der Produktion betrachtet werden

Nach Angaben des polnischen Statistikamts GUS verbesserte sich die Energieeffizienz in Polen zwischen 2014 und 2024 durchschnittlich um 1,2 % pro Jahr, während die durchschnittliche Verbesserung in der Industrie bei 2,8 % pro Jahr lag. Im gleichen Zeitraum stieg der Endenergieverbrauch der polnischen Volkswirtschaft von 60,2 auf 69,2 Mtoe, wobei diese Werte die gesamte Volkswirtschaft betreffen und deshalb nicht direkt auf ein einzelnes Werk übertragen werden können.

Die Zahlen zeigen jedoch einen für die Fertigung wichtigen Zusammenhang: Ein höherer Gesamtenergieverbrauch bedeutet nicht automatisch eine schlechtere Effizienz. Ein Unternehmen kann seine Produktionsmenge steigern und gleichzeitig weniger Energie pro Tonne, Charge oder Stück einsetzen, weshalb der Gesamtverbrauch immer im jeweiligen Produktionskontext bewertet werden sollte.

Industrielle Nachhaltigkeit erfordert zunehmend, Umweltinformationen mit operativen Daten zu verknüpfen. Der monatliche Energieverbrauch ist ein sinnvoller Kontrollwert, doch für die Bewertung eines Prozesses wird zusätzlich ein Ergebnis benötigt, das mit der tatsächlich produzierten Menge und den jeweiligen Produktionsbedingungen in Beziehung steht.

Diese Informationen sind auch außerhalb der Fertigung wertvoll, denn der Finanzbereich kann Energiekosten genauer Produkten zuordnen, Nachhaltigkeitsverantwortliche können auf dieselben Ausgangsdaten zurückgreifen und Produktionsteams die Energieintensität vergleichbarer Chargen ohne separate Auswertungen vergleichen. Eine gemeinsame Datengrundlage reduziert zudem das Risiko, dass verschiedene Abteilungen ähnliche Kennzahlen nach unterschiedlichen Methoden berechnen.

Ein digitaler Produktpass beginnt früher als beim QR-Code

Der Digital Product Passport, kurz DPP, ist einer der Mechanismen, die mit der Ecodesign for Sustainable Products Regulation, also der ESPR 2024/1781, eingeführt werden. Ziel ist es, bestimmte Produktinformationen über relevante Phasen des Produktlebenszyklus hinweg in strukturierter digitaler Form verfügbar zu machen.

Die konkreten Anforderungen hängen von der jeweiligen Produktkategorie und den dazugehörigen Rechtsvorschriften ab. Die ESPR sieht unter anderem vor, den Umfang der Informationen, den Datenträger sowie die Ebene festzulegen, auf der ein Produktpass erstellt wird, beispielsweise für ein Modell, eine Charge oder einen einzelnen Artikel.

Aus Sicht eines Herstellers ist der digitale Produktpass in der Fertigung daher vor allem eine Aufgabe der Datenorganisation. Ein QR-Code oder NFC-Tag kann später den Zugang zum Pass ermöglichen, doch zuvor müssen die erforderlichen Informationen dem richtigen Produkt zugeordnet und in der geforderten Struktur gepflegt werden.

Nicht alle diese Daten entstehen direkt auf dem Shopfloor, denn Prozessinformationen können aus MES und Automatisierung stammen, Materialdaten aus dem ERP und bestimmte Angaben zur Herkunft von Komponenten aus der Lieferkette. Das polnische Ministerium für Entwicklung und Technologie weist darauf hin, dass der DPP unter anderem Informationen zur Herkunft von Rohstoffen, zu Herstellungsprozessen, zur Lieferkette, zu Reparaturen, Recycling und zur Behandlung des Produkts am Ende seiner Lebensdauer umfassen kann, wobei der genaue Datensatz von den Vorschriften für die jeweilige Produktgruppe abhängt.

Die Fertigung bleibt dennoch eine der wichtigsten Datenquellen, weil hier ein wesentlicher Teil der operativen Produkthistorie entsteht. Wenn später die Historie einer Charge oder die Bedingungen ihrer Herstellung nachvollzogen werden sollen, ist es wesentlich einfacher, eine eindeutige Datenzuordnung direkt bei der Entstehung der Informationen sicherzustellen, als Monate später die gesamte Historie nachträglich zusammenzusetzen.

Das DPP-Register ist bereits verfügbar, speichert aber nicht den gesamten Pass

Im September 2026 befindet sich der DPP bereits in der Phase der technischen Umsetzung, und die Europäische Kommission stellt ein offizielles Register sowie eine Testumgebung zur Verfügung. Organisationen können sich registrieren und mit den Funktionen des Systems arbeiten, während die technische Infrastruktur parallel zu den sektorspezifischen Anforderungen weiterentwickelt wird.

Dabei ist es wichtig, zwischen dem Register und dem eigentlichen Produktpass zu unterscheiden, denn das EU-DPP-Register fungiert als gemeinsamer Index und speichert unter anderem eindeutige Identifikatoren, Registrierungsdaten und Metadaten. Es handelt sich jedoch nicht um eine zentrale Datenbank, in der die vollständige detaillierte Dokumentation jedes betroffenen Produkts abgelegt wird.

Die vollständigen Daten verbleiben in einem dezentralen Modell und werden vom zuständigen Wirtschaftsakteur oder von einem DPP-Dienstleister gepflegt. Das Register ermöglicht ihre Identifizierung und den Zugriff entsprechend den jeweils geltenden Vorschriften und ist zudem für die Nutzung durch Zoll- und Marktüberwachungsbehörden vorgesehen.

Diese Unterscheidung ist für Unternehmen wichtig, die ihre Datenarchitektur planen, denn die Vorbereitung auf den digitalen Produktpass in der Fertigung bedeutet nicht, sämtliche Produktdokumentation in eine einzige Datenbank der Europäischen Kommission hochzuladen. Hersteller benötigen weiterhin eigene Datenquellen, klare Verantwortlichkeiten, Integrationsmechanismen und einen zuverlässigen Prozess zur langfristigen Pflege der Informationen.

Die Anforderungen werden schrittweise eingeführt

Nach Angaben des polnischen Ministeriums für Entwicklung und Technologie hat die Umsetzung der Vorschriften und der technischen DPP-Infrastruktur bereits begonnen. Für das vierte Quartal 2026 ist die Verabschiedung eines delegierten Rechtsakts mit sektorspezifischen Anforderungen für Eisen und Stahl vorgesehen, während weitere Arbeiten unter anderem Textilien, Reifen, Aluminium, Möbel, Matratzen und ICT-Produkte betreffen sollen.

Dabei handelt es sich um einen Zeitplan für die Entwicklung der Anforderungen und nicht um einen einheitlichen Termin, ab dem der DPP für die gesamte Industrie verpflichtend wird. Unternehmen sollten deshalb die Vorschriften für ihre eigenen Produktkategorien verfolgen, anstatt ihre Vorbereitungen auf die allgemeine Annahme zu stützen, dass alle DPP-Pflichten pauschal im Jahr 2027 beginnen.

Die erste klar definierte Passpflicht betrifft Batterien. Ab dem 18. Februar 2027 muss jede LMT-Batterie, jede Industriebatterie mit einer Kapazität von mehr als 2 kWh sowie jede Batterie für Elektrofahrzeuge, die in Verkehr gebracht oder in Betrieb genommen wird, über einen Batteriepass verfügen. Diese Verpflichtung ergibt sich aus Artikel 77 der Verordnung (EU) 2023/1542.

Wird der Energieverbrauch im DPP enthalten sein?

Hersteller können derzeit nicht davon ausgehen, dass jedes Unternehmen den genauen Energieverbrauch veröffentlichen muss, der auf die Herstellung eines einzelnen Produkts entfällt. Für den DPP gibt es keinen einheitlichen Datensatz, der für alle Produkte gilt, denn der Umfang der erforderlichen Informationen hängt von der jeweiligen Produktkategorie und den sektorspezifischen Anforderungen ab.

Diese Unterscheidung ist wichtig, weil beide Themen leicht zu eng miteinander verknüpft werden. Energiemanagement in der Industrie kann Daten für Umweltberechnungen oder Prozessbeschreibungen bereitstellen, doch ein einzelner kWh-Wert wird dadurch nicht automatisch zu einem verpflichtenden Feld in jedem digitalen Produktpass.

Ein Werk, das lediglich den monatlichen Energieverbrauch des gesamten Standorts kennt, hat nur begrenzte Möglichkeiten, wenn die Auswirkungen eines bestimmten Prozesses ermittelt werden sollen. Deutlich hilfreicher sind Messwerte, die mit einem konkreten Vorgang, seiner Ausführungszeit und einem Auftrag verbunden sind, weil sie später für Kostenanalysen, Prozessvergleiche und die Aufbereitung bestimmter Produktinformationen genutzt werden können.

Vom Energiezähler zu produktbezogenen Daten

Der Zustand der eigenen Daten lässt sich am besten anhand eines einzelnen Produkts oder einer Produktfamilie prüfen, anstatt von Anfang an das gesamte Portfolio abzudecken. So wird schnell sichtbar, welche Informationen bereits automatisch miteinander verbunden werden können und an welchen Stellen noch manuelle Arbeit erforderlich ist.

Eine sinnvolle Entwicklung lässt sich in fünf Stufen darstellen:

Stufe	Was das Unternehmen feststellen kann
1. Messung	Wie viel Energie das Werk, eine Produktionslinie oder eine Maschine verbraucht hat
2. Prozesskontext	Was während des jeweiligen Energieverbrauchs produziert wurde
3. Rückverfolgbarkeit	Welche Charge und welches Produkt eine bestimmte Operation durchlaufen haben
4. Integration	MES, EMS, ERP und Automatisierungssysteme tauschen die benötigten Informationen aus
5. Produktdaten	Das Unternehmen kann einen Datensatz erstellen, der dem richtigen Produkt zugeordnet ist

Ein Werk kann über sehr genaue Messsysteme verfügen und dennoch auf der ersten oder zweiten Stufe bleiben, wenn die Messwerte nicht mit einem Produktionsauftrag verknüpft werden können. In diesem Fall ist der Nutzen der Energiedaten auf Produktebene begrenzt, selbst wenn die Messinfrastruktur technisch sehr weit entwickelt ist.

Auch die umgekehrte Situation ist möglich, denn ein MES kann den Produktionsverlauf sehr genau abbilden, während Energiedaten nur für den gesamten Standort verfügbar sind. Dann ist die Produkthistorie zwar bekannt, doch der Messung fehlt die notwendige Granularität, um den Verbrauch zuverlässig mit einem konkreten Prozess oder Produkt zu verbinden.

Nicht jede Maschine braucht einen eigenen Energiezähler

Der Umfang der Messung sollte davon abhängen, wie die Daten später genutzt werden sollen, und nicht davon, wie viele Messpunkte technisch möglich wären. Bei einer stabilen Konfiguration einer Produktionslinie kann ein gemeinsamer Zähler ausreichen, um die Energieintensität des gesamten Prozesses zu vergleichen und relevante Veränderungen über die Zeit zu erkennen.

Eine separate Messung ist vor allem bei Anlagen sinnvoll, die einen großen Anteil am Gesamtverbrauch haben, unabhängig arbeiten oder deutlich unterschiedliche Energiezustände aufweisen. In solchen Fällen kann der Messwert sowohl für die produktbezogene Zuordnung als auch für die Analyse des Maschinenverhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen genutzt werden.

Alles zu messen, nur weil es technisch möglich ist, erhöht schnell die Kosten der Infrastruktur und die Menge der zu pflegenden Daten. Sinnvoller ist es, zunächst die Messpunkte auszuwählen, die für konkrete Produktionsentscheidungen relevant sind, und die Infrastruktur dort zu erweitern, wo zusätzliche Detailtiefe einen nachvollziehbaren Nutzen schafft.

Für Energiemanagement in der Industrie bedeuten mehr Daten deshalb nicht automatisch bessere Daten, denn ihr Wert hängt von Kontext, Qualität und der Möglichkeit ab, Messwerte mit Produktionsereignissen zu verbinden. Ziel sollte es sein, Informationen in einer Detailtiefe zu erfassen, die konkrete operative, finanzielle oder nachhaltigkeitsbezogene Entscheidungen unterstützt.

Welche Rolle spielt das EMS in dieser Architektur?

Ein Energy Management System, kurz EMS, ist für die Energiedatenebene verantwortlich, erstellt jedoch nicht den gesamten digitalen Produktpass, weil benötigte Informationen auch aus MES, ERP, Qualitätssystemen, technischer Dokumentation und von Lieferanten stammen können. Seine Funktion ist daher Teil einer umfassenderen Datenarchitektur in der Fertigung.

Nach der Integration mit Produktionssystemen kann ein EMS den Energieverbrauch mit einer Produktionslinie, der Betriebszeit, einem Auftrag oder einer Charge verknüpfen. Das MES liefert den operativen Kontext, das ERP Informationen zu Produkt und Materialien und weitere Systeme ergänzen die übrigen Daten, während unser EMS dafür ausgelegt ist, Energiedaten von Maschinen, Produktionslinien und Standorten zu erfassen und zu analysieren.

In einer solchen Architektur unterstützt Energiemanagement in der Industrie eine breitere Datenumgebung, anstatt als isolierte Monitoring-Anwendung zu funktionieren. Es schafft die Verbindung zwischen Energieverbrauch und tatsächlichem Produktionsgeschehen und macht Energiedaten dadurch sowohl für operative Analysen als auch für produktbezogene Auswertungen besser nutzbar.

Der DPP sollte nicht in der Verantwortung einer einzigen Abteilung liegen

Produktinformationen entstehen in unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens, weshalb der DPP nicht realistisch als Aufgabe eines einzelnen Teams betrachtet werden kann. Die Produktion kennt den Ablauf der Prozesse, Instandhaltung und Energiemanagement verantworten einen Teil der Messungen, IT und OT kümmern sich um die Integration, Qualitätsteams verwalten Prozessinformationen und Einkauf sowie Lieferanten liefern einen Teil der Daten zu Materialien und Komponenten.

Das bedeutet nicht, dass eine einzige Person für alles verantwortlich sein muss. Viel wichtiger ist es, Verantwortlichkeiten für konkrete Daten festzulegen, sodass jede Information eine definierte Quelle, einen Eigentümer und eine festgelegte Aktualisierungsmethode hat.

Die gleiche Disziplin unterstützt auch das Energiemanagement in der Industrie, denn wenn Produktion, Finanzen und Nachhaltigkeitsverantwortliche dieselbe Kennzahl verwenden, sollte sie auf derselben Berechnungsmethode basieren. Andernfalls können zwei Abteilungen Werte melden, die jeweils korrekt berechnet wurden, aber aufgrund unterschiedlicher Annahmen dennoch voneinander abweichen.

Ein konsistentes Datenmodell erleichtert zugleich die industrielle Nachhaltigkeit, weil operative, ökologische und finanzielle Entscheidungen auf denselben Ausgangsinformationen basieren können. Dadurch sinkt der Aufwand für manuelle Abstimmungen und zukünftige Berichtspflichten lassen sich leichter bedienen.

Mit einem Produkt beginnen und seinen Weg durch das Werk verfolgen

Für den Einstieg ist weder eine unternehmensweite DPP-Plattform noch ein Energiezähler an jeder Maschine erforderlich. Wählen Sie ein Produkt oder eine Produktfamilie aus und verfolgen Sie den Weg durch die Fertigung einschließlich Bearbeitungszeiten, eingesetzter Anlagen und Energieverbrauch, während Sie gleichzeitig prüfen, welche Informationen automatisch erfasst und welche noch manuell rekonstruiert werden müssen.

Wenn sich diese Informationen automatisch miteinander verbinden lassen, verfügt das Unternehmen bereits über eine gute Grundlage für die weitere Entwicklung. Sind dagegen mehrere Exporte, ein manueller Abgleich von Zeitstempeln und die Zusammenführung von Daten in Excel nötig, ist es sinnvoller, zunächst die Integration zu verbessern und erst anschließend den Bedarf an weiteren Messpunkten, einer Erweiterung des EMS, einer MES-Anbindung oder einer spezialisierten Lösung für den digitalen Produktpass in der Fertigung zu bewerten.

Energiemanagement in der Industrie bietet den größten Nutzen, wenn sich der Verbrauch einem konkreten Prozess und Produkt zuordnen lässt. Heute hilft dies dabei, Energieintensität und Kosten zu kontrollieren, während die gleiche Datenqualität bei zukünftigen DPP-Pflichten den manuellen Aufwand für die Aufbereitung von Produktinformationen reduzieren kann.

Der digitale Produktpass beginnt deshalb deutlich früher als beim QR-Code, denn für einen Hersteller beginnt er dort, wo sich Informationen darüber, woraus ein Produkt besteht, wo und wann es hergestellt wurde und unter welchen Bedingungen die Produktion stattgefunden hat, noch zuverlässig miteinander verbinden lassen. Genau an diesem Punkt treffen auch Industrie 4.0, industrielle Nachhaltigkeit und der digitale Produktpass in der Fertigung zusammen: bei der Fähigkeit, verlässliche Produktionsdaten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zu erfassen, zu verknüpfen und zu pflegen.

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