14.000 Bauteile, ein PCF – Wie Uhlmann die Klimabilanz seiner Maschinen berechnet

Uhlmann Pac-Systeme ist ein weltweit führender Systemanbieter von Verpackungsmaschinen für die Pharmaindustrie mit Sitz in Laupheim. Je nach Konfiguration können solche Maschinen aus bis zu 14.000 verschiedenen Bauteilen bestehen und werden je nach Kundenauftrag individuell konfiguriert. Für jede Maschine einen akkuraten PCF zu erstellen: händisch kaum möglich. Wie das Unternehmen mit einer Excel-Tabelle startete – und heute für jeden Auftrag automatisiert einen PCF erstellen kann.

Für den ersten Product Carbon Footprint (PCF) hat Michael Schmid mit studentischer Unterstützung noch Daten in einer komplexen Excel-Tabelle aufbereitet. «Heute können wir für jeden Kundenauftrag, unter Anwendung unserer IT-Infrastruktur, einen individuellen PCF berechnen», sagt Michael Schmid, der als Produktmanager bei Uhlmann Pac-Systeme in Laupheim arbeitet. Uhlmann stellt Maschinen her, die Arzneimittel verpacken: Blistermaschinen verpacken Tabletten in Blister. Kartonierer verpacken Blister und Beipackzettel gemeinsam in einer Faltschachtel. Andere Maschinen befüllen Kunststoff- oder Glasfläschchen mit Tabletten oder Kapseln und etikettieren, verschließen und verpacken sie. Solche Maschinen können aus bis zu 14.000 unterschiedlichen Bauteilen bestehen und werden nach Kundenauftrag individuell konfiguriert. Für jede Maschine einen akkuraten PCF zu erstellen: eine Herausforderung.

Der erste PCF

Ein PCF ist die Klimabilanz eines Produktes. Der Betrachtungsrahmen «Cradle-to-gate» gibt mit dem Product Carbon Footprint an, wie viele Emissionen bei der Herstellung einer Maschine bis zur Auslieferung am Werkstor entstanden sind. Der Impuls zur PCF‑Bilanzierung entstand 2022/23 zum einen aus dem klaren strategischen Bekenntnis von Uhlmann zur Nachhaltigkeit und zum anderen aus den zunehmend konkreter werdenden Markt‑ und Kundenanforderungen. «Beide Aspekte – unser eigener Anspruch als nachhaltig orientiertes Unternehmen sowie die Erwartungen unserer Kunden aus dem Pharmamarkt – verstärkten sich dabei gegenseitig», sagt Michael Schmid. Er bekam den Auftrag, das Thema PCF-Erstellung in einem Proof of Concept (PoC) anzugehen. Gemeinsam mit studentischer Unterstützung und einem Kollegen aus dem R&D Engineering fing er an, den ersten PCF für eine Uhlmann-Maschine umzusetzen. Dazu wählte das Team eine Blistermaschine des Typs B 1440 aus dem aktuellen Maschinenportfolio. Sechs Meter lang, 4,5 Tonnen schwer, 6.000 unterschiedliche Bauteile.

«Wir haben schnell erkannt: das ist echtes Neuland für uns. Wir brauchen jemanden, der uns unterstützt», sagt Michael Schmid. «Wir haben dann das PoC-Projekt ausgeschrieben, um einen Dienstleister zu finden, der uns befähigt, Product Carbon Footprints zu bilanzieren.» ECOSPEED war dabei der überzeugendste Anbieter mit der Kombination eines transparenten Leistungsversprechens und der Fähigkeit, das komplexe Thema PCF-Bilanzierung verständlich zu erklären und die nötigen Schritte zu erläutern. «Das ist ähnlich wie Rechtssprache – die muss einem erst einmal jemand übersetzen», sagt Michael Schmid. Zusammen gab das den Ausschlag: Uhlmann entschied sich, mit ECOSPEED in die PCF-Bilanzierung zu starten.

Bilanzierung entlang der Stückliste: ein Wert für jedes Bauteil

Zunächst musste das Team eine Grundsatzentscheidung fällen: Soll die Bilanzierung pro Kilogramm der Maschine entlang der Werkstoffe erfolgen? Oder nach den einzelnen Bauteilen entlang der Stückliste? Für Michael Schmid war die langfristige Perspektive wichtig: Die PCF-Bilanzierung sollte nicht ausschließlich ein Bekenntnis zu Klimaschutz sein, sondern auch als strategisches Steuerungswerkzeug für eine nachhaltige Produktentwicklung etabliert werden.

Durch die Entscheidung, PCFs auf Bauteilebene zu etablieren und damit systematisch und modular für die verschiedensten Maschinentypen nutzbar zu machen, legte das Team auch den Grundstein für spätere Hotspot-Analysen. Das bedeutet, herauszufinden, welche Bauteile bei ihrer Herstellung besonders viele Emissionen verursachen. «Wenn ich nicht auf Bauteil-Ebene bilanziere, erwische ich später keinen effektiv reduzierbaren Hotspot», sagt Michael Schmid.

Marc Wohler, Berater und Experte für Life Cycle Assessment (LCA) bei ECOSPEED, beriet das Team von Uhlmann bei diesen initialen Weichenstellungen und unterstützte dann beim Aufbau der Datenbasis. «Ich bin die 6.000 Einträge der Stückliste durchgegangen. Teilweise habe ich anhand von Bauteilzeichnungen und Volumenangaben das Gewicht der Teile bestimmt», sagt Wohler. Bei diesem «bottom-up» Ansatz werden pro verbautes Einzelteil durch Gewicht und Werkstoffmix die Treibhausgasemission sehr realitätsnah abgebildet, obwohl keine Primärdaten der Lieferanten vorliegen.

Michael Schmid wusste diese Unterstützung zu schätzen: «Bereits zum Start der ersten PCF-Bilanzierung zeigte sich, dass das Vorhaben ohne die intensive Unterstützung von ECOSPEED kaum im geplanten Zeitfenster realisierbar gewesen wäre. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass ein Großteil der Zulieferbranche zu diesem Zeitpunkt noch nicht auf die systematische Erhebung von CO2-Daten vorbereitet war.» Auf Basis der von Marc Wohler ermittelten Emissionsfaktoren entstand innerhalb von 4 Monaten der erste PCF.

PCF-Erstellung im eigenen Haus: Uhlmann entwickelt Prozesse

Nach dem Erfolg mit der Blistermaschine B 1440 war für die zweite Runde bereits ein Product Carbon Footprint für zwei verkettete Einzelmaschinen geplant. Die Verpackungslinie PTC 200 verpackt Ampullen, Vials oder Spritzen in sogenannte Trays. 11 Meter lang, 10,4 Tonnen schwer, 14.000 unterschiedliche Bauteile.

«Durch ECOSPEED und den Proof of Concept haben wir gelernt, welche Methodik und fachliches Know-how notwendig sind, um bestehende Datenlücken zu schließen und eine wirklich belastbare PCF-Grundlage aufzubauen.», sagt Michael Schmid. «Gleichzeitig wurde uns sehr schnell bewusst, dass die Abbildung eines gesamten Maschinenportfolios mit einem dreiköpfigen Team allein nicht realisierbar ist. Für den nächsten Schritt war daher klar: Der Erfolg liegt in der engen Verzahnung unserer eigenen Fachbereiche plus der Expertise von ECOSPEED.»

So entstand im April 2024 bei Uhlmann das neue Kernteam, das die notwendigen Fachbereiche zusammenbrachte. Das Projektmanagement übernahm Prozessingenieur Martin Entzminger. Jörg Herrmann und Andrea Schürrle verantworteten das Master Data Management: Sie konsolidierten die Datenströme und optimierten die Ablagestrukturen innerhalb der bestehenden IT-Infrastruktur. Wilma Staiger übernahm die Koordination der Lieferpartner, um Datenlücken entlang der Lieferkette zu schließen. Produktmanager Michael Schmid vertrat im Projekt die Kundenanforderungen. Außerdem verfolgte er ein langfristiges Ziel: Die PCF-Berechnung für die strategische Steuerung einer nachhaltigen Entwicklung zu etablieren.

Auf dem Weg zur eigenständigen PCF-Erstellung

Damit Uhlmann die PCFs künftig selbst berechnen konnte, bekam das Team eine Schulung durch ECOSPEED. Den PCF für die nächsten beiden Maschinen des PTC 200 konnten die Mitarbeitenden von Uhlmann schon fast allein erstellen – mit ECOSPEED als Anlaufstelle und Backup bei Fragen.

So war etwa bei bestimmten Werkstoffen die Zuordnung schwierig. Marc Wohler prüfte dann, ob ein passender Datenbankeintrag vorhanden war. Wenn nicht, berechnete er auf Basis der einzelnen Werkstoffkomponenten und des Herstellungsprozesses einen spezifischen Eintrag für das neue Material.

Diese zweite Bilanzierungsrunde nutzte das Team, um effiziente Prozesse für die interne PCF-Erstellung aufzubauen. «Wir haben schnell gemerkt, dass wir nicht dauerhaft mit Excel-Tabellen arbeiten können», sagt Jörg Herrmann, Leiter des Master Data Management. Für jeden Kundenauftrag hätte das Team Daten aus verschiedenen Systemen in eine Excel-Tabelle übertragen müssen – und diese mit den Daten von ECOSPEED verknüpfen. Das Team setzte sich zum Ziel, die bestehenden Daten systematisch zu ordnen und zu bereinigen. Außerdem wollten sie mit Unterstützung von ECOSPEED einen Prozess entwickeln, der eine PCF-Bilanzierung auf den jeweils aktuellsten Emissionsfaktoren ermöglicht.

Herausforderung Daten: Verschiedene Systeme, fehlende Angaben

Naturgemäß befinden sich die Haupt-Daten zum Materialstamm im Enterprise Resource Planning System (ERP). Weitere Daten finden sich in Dokumenten, wie etwa Zeichnungen oder Datenblättern, einige in CAD-Systemen und andere wiederum in zusätzlichen Datenbanken oder Excel-Dateien. «Wir waren uns einig: Wir müssen unsere Systeme nutzen, um eine konsistente Datenbasis und Skalierbarkeit für die Bilanzierung zu schaffen», sagt Jörg Herrmann.

Außerdem waren nicht zu allen Komponenten die notwendigen Daten vorhanden, um einen PCF zu berechnen – also vor allem Werkstoff und Gewicht. Teilweise konnte das Team diese Lücken einfach füllen: «Wenn zum Beispiel bei einem Teil die Angaben zum Gewicht fehlen, das Volumen und die Dichte aber bekannt sind, lässt sich das Gewicht berechnen», sagt Andrea Schürrle. «An solchen Stellen konnten wir auf automatisierte Modellberechnungen zurückgreifen.»

Werkstoff und Gewicht: Der Einkauf fordert Daten bei den Lieferanten an

Bei den meisten Datensätzen, bei denen Informationen fehlten, waren die Angaben aber einfach nicht im System vorhanden. Hier kam der Einkauf ins Spiel. Wilma Staiger übernahm die Datenbeschaffung in Richtung Lieferkette und forcierte die Thematik bei den Lieferpartnern von Uhlmann. «Hier ist es nicht damit getan, Primärdaten von unseren Lieferpartnern anzufordern. Wir müssen gemeinsame Lösungen für eine konsolidierte, bilanzierbare Datenerhebung erarbeiten», sagt Wilma Staiger. «Dies ist ein intensiver Prozess, aber es geht voran, die Effizienz steigt.» Vor Meetings mit Lieferanten wird deren Lieferportfolio mit laufenden PCF-Bilanzierungen abgeglichen – welche Daten sind vorhanden, was fehlt, was wird noch benötigt. Die durch den Einkauf ermittelten Daten werden dann dem Master Data Management übergeben und in das ERP-System eingetragen.

Automatisierte PCF-Bilanzierung: Daten von Uhlmann – Emissionsfaktoren von ECOSPEED

Mit den Daten von Uhlmann und den Emissionsfaktoren von ECOSPEED sollte nun ein PCF über die Uhlmann IT-Infrastruktur entstehen. ECOSPEED nutzt die ecoinvent-Datenbank mit mehr als 26.000 Einträgen und verbindet die Werkstoffe der Kunden mit den richtigen Datenpunkten. Jeder Werkstoff, den Uhlmann verwendet, ist einem Eintrag von ECOSPEED zugeordnet. Da es nicht für alle Stoffe passende Einträge gibt, berechnet ECOSPEED zusätzlich spezifische Emissionsfaktoren, die aus der ECOSPEED Datenbank an das ERP von Uhlmann übertragen werden.

Hierbei ist wiederum die Expertise von Marc Wohler gefragt: Einen Emissionsfaktor ermittelt er, indem er den Werkstoffmix auswertet und den Herstellungsprozess berücksichtigt. Zusammen mit dem hinterlegten Gewicht ergibt sich der präzise Emissionswert des jeweiligen Bauteils. Die Emissionsfaktoren aktualisiert und ergänzt das Team von ECOSPEED regelmäßig, um die Daten auf dem aktuellen wissenschaftlichen Stand zu halten.

Inzwischen kann Uhlmann systemgestützt PCFs für die verschiedensten Maschinenkonfigurationen erstellen. Dazu liest das System die Stückliste eines Kundenauftrags aus und greift auf die Stammdatenbank zurück, in der Gewicht und Werkstoff der einzelnen Bauteile hinterlegt sind. Die Emissionsfaktoren für die verschiedenen Werkstoffe kommen von ECOSPEED.

Ein Beispiel: Wenn ein Teil aus Aluminium besteht und in Europa hergestellt wurde, lässt sich dank wissenschaftlich ermittelter Durchschnittswerte sagen, dass pro Kilogramm Werkstoff eine bestimmte Menge Treibhausgas freigesetzt wird – in diesem Fall 7,5 kg CO2 pro Kilogramm Aluminium. Aus diesen Informationen kann das System dann automatisch die PCFs für die verschiedenen Teile und für die gesamte Maschine berechnen.

Die Datenlücke wird mit jeder Bilanzierung kleiner

Fehlen Angaben zu bestimmten Daten, gibt das System ein Fehlerprotokoll aus. Dies geht an den Einkauf, der die Informationen bei den Lieferpartnern einholt und die Antworten an das Daten-Team zurückgibt. Bei Uhlmann gibt es etwa 1,1 Millionen aktive Bauteile. Viele davon landen aber nicht mehr in den Maschinen, die das Unternehmen aktuell im Portfolio hat. Sie werden vorgehalten, um die Kunden mit Ersatzteilen zur Aufrechterhaltung ihrer Maschinenverfügbarkeit zu unterstützen – weit mehr als 20 Jahre lang.

Daher geht Uhlmann nicht den Weg, alle aktiven Bauteile zu bilanzieren. Stattdessen bilanziert das Team nach Bedarf für die PCFs, die gerade erstellt werden. Aktuell haben ca. 280.000 Teile eine PCF-Bewertung. Da viele Bauteile in unterschiedlichen Maschinen vorkommen, werden die Datenlücken mit jeder Bilanzierung geringer. Beim ersten Proof of Concept fehlten für etwa 2.300 Bauteile die PCF-Daten. Beim zweiten Maschinentyp waren es nur noch 800. «Heute, bei der Bilanzierung eines Auftrags mit drei individuellen Blistermaschinen und drei Kartoniermaschinen der BEC-Produktreihe, sind wir bei ca. 150 offenen Bauteilen», sagt Produktmanager Michael Schmid. Das verdeutlicht den Erfolg beim Aufbau der Datenbasis für die PCF-Bilanzierung.

Uhlmann bietet seinen Kunden die Möglichkeit, ein individuelles Zertifikat mit der PCF-Bilanzierung ihrer bestellten Maschinen zum FAT (Factory Acceptance Test), also auf Basis der finalen Ausprägung der Anlagen, zu erwerben. «Oben rechts ist das Logo von Uhlmann, oben links ist das Logo von ECOSPEED. Damit zeigen wir: Das ist unsere gemeinsame PCF-Bilanzierung», erläutert Michael Schmid das PCF-Dokument, «mit dem Know-how von ECOSPEED und Uhlmann in der Verantwortung für die PCF-Bilanzierung seiner Maschinen.»

Hotspot-Analyse: Wie können die Maschinen nachhaltiger werden?

Der nächste logische Schritt bei Uhlmann ist die frühe PCF-basierte Bewertung von Baugruppen und Bauteilen. Ziel ist es, den CO2-Beitrag einzelner Komponenten bereits vor der konzeptionellen Ausgestaltung der Maschine transparent zu machen.

«Wir wollen unsere Baugruppen nach ihrem CO2-Verbrauch bewerten, bevor Entwickler entscheiden, wie die Maschine aussehen soll», beschreibt Andrea Schürrle aus dem Master Data Management gemeinsam mit Prozessingenieur Martin Entzminger diesen Ansatz.

Mit ECOSPEED zusammen möchte das Team die Daten durchgehen und herausfinden: Wo könnte man mit CO2-reduzierten Werkstoffen arbeiten? «Häufig bedeutet das, Materialien mit einem höheren Recyclinganteil zu verwenden», sagt Berater Wohler von ECOSPEED, «oder Rohstoffe aus Europa, die kürzere Transportwege haben.»

Das Ziel ist, dass die Entwickler in ihren Systemen direkt Informationen zur Nachhaltigkeit einzelner Materialien bekommen. Diese können sie dann in die Entwicklung einbeziehen und so daran arbeiten, die Maschinen zu dekarbonisieren, also den CO2-Footprint zu senken.

Danach möchte Uhlmann die PCF-Bilanzierung ausweiten: Momentan bilanziert das Unternehmen «Cradle-to-Gate». Es fließen also die Emissionen ein, die vom Rohstoff bis zum Werkstor entstehen. Im darauffolgenden Schritt soll die Bilanzierung auch die Nutzungsphase und die Entsorgung umfassen. Der Fachbegriff dafür: «Cradle-to-Grave».

Die Uhlmann Pac-Systeme GmbH & Co. KG ist ein weltweit führender Anbieter pharmazeutischer Verpackungslösungen. Gegründet 1948 im oberschwäbischen Laupheim durch Josef Uhlmann, ist das Unternehmen noch heute im Familienbesitz. Uhlmann stellt Maschinen her, die Medikamente verpacken – individuell zugeschnitten auf die Wünsche der Kunden. Außerdem bietet Uhlmann Software-Lösungen für die Pharmaindustrie an und berät Kunden zu ihren Projekten als Solution Provider. Uhlmann ist Mitglied im Klimabündnis Baden-Württemberg, wurde 2025 erneut mit der Goldmedaille im ECOVADIS Rating ausgezeichnet und hat sich im Geschäftsjahr 2023/2024 gegenüber der Science Based Targets initiative (SBTi) dazu verpflichtet, seine Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Bis 2030 im Vergleich zum Basisjahr sollen die Scope 1 und 2-Emissionen um 42,3 Prozent sinken – die Scope 3-Emissionen um 27,5 Prozent. Die Product Carbon Footprint Bilanzierung wird dabei helfen, die von Uhlmann hergestellten Maschinen zu dekarbonisieren.
uhlmann.de