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Projekte

Kompetenzzentrum Wald und Holz 4.0

Laufzeit

15.04.2018 – 14.07.2021

Kurzbeschreibung

Ziel des Projekts ist die Schaffung der Voraussetzungen für die initiale Einrichtung eines Kompetenzzentrums und dessen Etablierung im Cluster Wald und Holz, dessen wesentlichen Aufgaben die Verbreitung der Vision und die zur praktischen Nutzung von Wald und Holz 4.0 notwendigen Weiterbildungsmaßnahmen ebenso wie Beratungs- und Consultingdienstleistungen sind.  Im Rahmen dieses Projekts sollen dazu die notwendigen Organisations- und Infrastrukturen geschaffen, die notwendige kritische Masse an Know-how aufgebaut und in konkreten Wald und Holz 4.0-Komponenten in neuen Smart Forest Labs umgesetzt werden.

Herausforderungen

Der Cluster Wald und Holz unterscheidet sich auf den ersten Blick grundlegend von der klassischen produzierenden Industrie. Er liefert diverse „Produkte", welche i.d.R. als Koppelprodukte entstehen (Holz, Wild/Jagd, CO²-Speicherung, Schutz-, Erholungs- und weitere Ökosystemleistungen und Waldfunktionen, etc.), und verfügt entsprechend über diverse „Produktionsprozesse" (z.B. die biologische und technische Produktion sowie gesellschaftliche und Ökosystemdienstleistungen) mit typischerweise längeren Lieferketten. Der Produktionsvorgang ist auf der biologischen Seite weitgehend den Wirkungskräften der Natur unterworfen. Alle Produktionsschritte sind ortsgebunden und erstrecken sich über große Flächen und diverse Akteure/Akteursgruppen mit unterschiedlichem Organisationsgrad, unterschiedlichen Zielsetzungen, Interessenlagen und Geschäftsmodellen. Zudem ist eine verlässliche Kommunikationsinfrastruktur im Wald - elementar für das Internet der Dinge und Dienste - wahrscheinlich noch auf Jahre hinaus problematisch.

Ziel

Es existieren verschiedene Arbeiten zu einzelnen Aspekten von Industrie 4.0 (intelligente Sensoren, dezentrale Datenerfassung, Standardisierung u.ä.), ein umfassender Ansatz und ein konzertiertes Vergehen, wie es aktuell mit den Industrie 4.0-Aktivitäten im Bereich der produzierenden Industrie beobachtet werden kann und welches die Vielschichtigkeit und Heterogenität sowie die speziellen Anforderungen des Clusters Wald und Holz in einem übergreifenden Konzept berücksichtigt, fehlt jedoch. Genau diese Lücke soll mit einem Kompetenzzentrum Wald und Holz 4.0 geschlossen werden.

Diese Vision verfolgt das Ziel, die im Rahmen von Industrie 4.0 entwickelten Ansätze auf die Verhältnisse im Cluster Wald und Holz zu übertragen, weiterzuentwickeln und auf diese Weise dessen strukturelle Nachteile durch ein neues, aus intelligenten und dezentral agierenden Komponenten und Diensten bestehendes Internet der Dinge und Dienste zu überwinden.

Vorgehen

Als Grundlage für die Arbeiten wird in Kooperation mit maßgeblichen Stakeholdern des Clusters Wald und Holz sowie dem Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF) eine langfristige „Umsetzungsstrategie Wald und Holz 4.0" erarbeitet und fortgeschrieben. Alle entwickelten Komponenten (Technologien, Standards, Orchestrierung von Prozessen, etc.) werden mit dem hochkomplexen Wertschöpfungsnetzwerk Wald und Holz kombiniert und in reale und simulierte/virtuelle Smart Forest Labs eingebracht. Diese stellen Testfelder bereit, in denen Wald und Holz 4.0 praktisch erprobt und erlebt werden kann, in denen die aus einer branchenübergreifenden Zusammenarbeit entstehenden Synergien bewertet und als Grundlage für neue Geschäftsmodelle genutzt werden können, und in denen die Stakeholder die Entwicklung von Wald und Holz 4.0 und die hierzu notwendigen Standardisierungsarbeiten mitgestalten können.


Schematische Darstellung des ersten Umsetzungskonzepts für Wald und Holz 4.0: Ein Kompetenzzentrum stellt die notwendige Infrastruktur bereit, um in unterschiedlichen F&E-Tätigkeiten miteinander interagierende Anwendungsszenarien umzusetzen.

Methoden

Industrie 4.0-Konzepte können u.a. zur Vernetzung komplexer Lieferketten zu ganzen Netzwerken beitragen, dezentral ablaufende Prozesse ohne die Notwendigkeit für zentraler Datenaustauschplattformen mittels definierter Kommunikationswege und -schnittstellen integrieren, Planungsgrundlagen durch semantische Informationsmodelle und Planungsmethoden bereitstellen, die Produktivität steigern, ökologische und gesellschaftliche Anforderungen in der Produktion berücksichtigen, ungenutztes Holzpotenzial identifizieren und die Arbeit im Wald sicherer machen.

Die Bandbreite reicht von intelligenten Sensoren, Menschen, Maschinen und Wäldern („Smart X") und deren Vernetzung in dezentralen IT-Infrastrukturen über neue Wartungs- und Dienstleistungsangebote (z.B. „Predictive Maintenance" oder „Predictive Forest Management") sowie neue Informations-, Planungs- und Steuerungssysteme bis hin zu neuen Geschäftsmodellen und Dienstleistungsformen. Die entwickelten Konzepte werden in realen und virtuellen Testumgebungen, den Smart Forest Labs, an realen Anwendungsfällen getestet, verifiziert, demonstriert, und vermittelt.

Fördergeber und Förderkennzeichen

Programm:  OP EFRE NRW, EFRE 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“

Förderkennzeichen: EFRE-0200459