Ressourcenschutz PLM und Digitalisierung als grüne Wegbereiter

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Der Klimawandel bestimmt zunehmend den politischen und gesellschaftlichen Diskurs. Was kann die Industrie tun, um sich dieser Generationenherausforderung zu stellen? Fakt ist: Die Zeiten, in denen Nachhaltigkeit lediglich in der Strategie-Roadmap und als Absichtserklärung im Jahresbericht auftaucht, sind vorbei – jetzt geht es um Konkretisierung. Gut, dass die Digitalisierung helfen kann.

Produzierende Unternehmen treffen Entscheidungen, die erhebliche Auswirkungen auf die Zukunft der Umwelt und Gesellschaft haben. Sie stehen aufgrund ihrer unternehmerischen Verantwortung unter immensem Handlungsbedarf:

• Gesetzgebung, Kunden und Investoren fordern eine überprüfbare Nachhaltigkeit ihrer Produkte und Prozesse.

• Die Politik und normierende Gremien verschärfen relevante Vorschriften und Auflagen auf internationaler, nationaler und branchenspezifischer Ebene und schaffen somit unmittelbare Treiber für Veränderungen.

Darauf nicht einzugehen, stellt ein geschäftliches Risiko dar. Die Konformität mit bestehenden Regularien (z.B. RoHS, REACH, WEEE, Altfahrzeug-Verordnung) sowie künftigen Vorschriften wie beispielsweise das Lieferkettengesetz und die CSR-Berichtspflicht ist im unternehmerischen Eigeninteresse sicherzustellen und vorausschauend zu antizipieren.

Wo steht die Industrie heute?

Darüber hinaus vollzieht sich ein gesellschaftlicher Bewusstseinswandel, in dem das Thema Nachhaltigkeit eine immer entscheidendere Rolle bei Kaufabsichten der Konsumenten und Anlageentscheidungen von Investoren spielt. Produkte sind dementsprechend über ihren gesamten Lebenszyklus so zu gestalten, dass möglichst wenig und nachwachsende Rohstoffe eingesetzt werden. Zudem sollten sie mit geringen Umweltwirkungen produziert, transportiert, gewartet, genutzt, wiederverwertet oder entsorgt werden können. Dabei kann der Kurs Richtung Nachhaltigkeit für Unternehmen kostensenkend und auch gewinnbringend sein: Er stärkt die eigene Marke, wertet das Produktportfolio auf, schafft Wettbewerbsvorteile durch Differenzierungsmerkmale und erschließt neue Kundenkreise und Geschäftsfelder.

Doch wo steht die Industrie heute? Die Politik gibt mit dem Green Deal auf europäischer Ebene und diversen nationalen und internationalen Gesetzen die Richtung vor. Zu beobachten ist, dass die Strategen in der Geschäftsführung diese aufgreifen und insbesondere auch den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Mehrwert erkennen. Viele Unternehmen arbeiten Digitalisierungs- und Nachhaltigkeits-Roadmaps aus. Die Ziele sind schnell formuliert, konkrete Umsetzungsstrategien und ihr Impact nicht. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen haben Probleme, die Größe und Vielschichtigkeit des Themas aufzuarbeiten und Nachhaltigkeitsforderungen in Methoden, Arbeitsweisen und IT-Systeme einzubetten. Das liegt nicht nur an der Komplexität und Fülle neuer Gesetze, sondern auch an dem tiefen Eingriff in fast alle Unternehmensbereiche über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg.

Produktentstehung

Nur interdisziplinär sind die Herausforderungen unserer Zeit lösbar

Was jetzt zu tun ist

Die Verankerung von Nachhaltigkeit in der Unternehmenspraxis vollzieht sich auf verschiedenen Ebenen:

• Grundsätze und Prinzipien aus der Unternehmensphilosophie müssen zunächst in unternehmerische Abläufe fließen,

• bevor Tätigkeiten auf operativer Ebene im Sinne der Nachhaltigkeit durchgeführt, gesteuert und gemonitort werden können.

Durch hohe Unsicherheiten im Marktumfeld und die Unberechenbarkeit von Trends birgt die Nachhaltigkeitstransformation der Industrie ein gewisses Risiko. Ökologisch orientierte Geschäftsmodelle lohnen sich nicht auf kurze Sicht, sondern sind langfristig zu denken.

Die Zeiten, in denen Nachhaltigkeit lediglich in der Strategie-Roadmap und als Absichtserklärung im Jahresbericht auftaucht, sind vorbei. Jetzt geht es um eine Konkretisierung der Umweltwirkungen sowie eine konsequente Dekarbonisierung der Unternehmensprozesse und Produkte, die strategisch und operativ angegangen wird. Lieferketten müssen soziale Standards erfüllen und die Nachverfolgung von Rohstoffen ermöglichen. Und ein Wirtschaften in möglichst geschlossenen Ressourcenkreisläufen sollte bereits in der Produktentwicklung vorgedacht werden.

Frühzeitig Grundlagen schaffen – mit Digitalisierung

Bei der Erfüllung steigender Nachhaltigkeitsanforderungen auf Konsumenten- und Investorenseite und der Einhaltung regulatorischer Umweltvorschriften steht zu viel auf dem Spiel, als dass Unternehmen sich auf manuelle und nachgelagert durchgeführte Analysen verlassen können. Die Ökobilanz von Produkten und Prozessen lässt sich nur optimieren, wenn in Entwicklung, Fertigung und Betrieb die Ursachen und Quellen negativer Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft klar zu erkennen sind.

Digitalisierung ist ein zentraler Hebel dafür: Software-Plattformen für das Product Lifecycle Management (PLM) befähigen Unternehmen, nachhaltigere Prozesse zu etablieren, entsprechende Nachweise zu erstellen und die Informationsweitergabe schnell und zielgenau zu steuern. PLM-Anwendungen ermöglichen es, Produkt- und Prozessinformationen transparent über den gesamten Lebenszyklus bereitzustellen. So tragen sie wesentlich dazu bei, die Einhaltung von Gesetzen und Compliance-Vorgaben sicherzustellen und Nachhaltigkeitsindikatoren sowie Umweltwirkungen nachzuverfolgen.

Die Aufgabe der produzierenden Unternehmen ist es dabei, entsprechende Methoden und Prozesse einzuführen und dafür die organisatorischen Rahmenbedingungen mit klaren Verantwortlichkeiten zu schaffen. Softwarehersteller müssen diese Entwicklung vorausdenken, um ihre Kunden optimal zu unterstützen. Schon heute bieten PLM-Anwendungen die notwendigen Grundlagen, um Nachhaltigkeitsaspekte zu berücksichtigen.

Digitalisierung in der Produktentwicklung

Nachhaltigkeit in Konstruktion und Entwicklung: Da geht noch was

Zentrale Handlungsfelder im PLM

PLM unterstützt die Entwicklung und nachgelagerte Unternehmensbereiche durch die Bereitstellung relevanter Informationen in vielerlei Hinsicht dabei, Produkte über ihren gesamten Lebenszyklus zu betrachten und sie sowohl langlebig wie auch umweltschonend zu gestalten. Zentrale Handlungsfelder sind:

• Geschäftsmodell-Management:
  Heutige Geschäftsmodelle basieren oft noch auf dem Verkauf von physischen Produkten, weshalb das vorrangige Unternehmensziel eine effiziente Produktion ist. Neue Geschäftsmodelle folgen dem Credo „Nutzen statt Besitzen“ (z.B. Pay-per-Use, Asset-as-a-Service). Diese Modelle zielen nicht darauf ab, den Verkauf, sondern die Nutzung, Haltbarkeit und Langlebigkeit der entsprechenden Produkte zu steigern. PLM-Systeme können hier beim Erfassen von Ideen und der Modellierung von Geschäftsmodellen unterstützen und sie effektiv in die Industrialisierung bringen, indem sie die Datenbasis liefern und die Entwicklung der notwendigen Produkt-Services technisch begleiten.

• Materialmanagement:
  PLM-Systeme machen Informationen zu Materialeigenschaften, Substanzen, Verwendungen, der werkstofflichen Zusammensetzung von Produkten sowie Analysen und Messberichte unternehmensweit verfügbar. Die Entwicklungsabteilungen bekommen beispielsweise die Möglichkeit gezielt nach freigegebenen Werkstoffen zu suchen, bei der Materialauswahl für ein Bauteil unterschiedliche physikalische Eigenschaften abzuwägen und Nachhaltigkeitsbewertungen in die Design-Entscheidung einzubeziehen.

• Lieferkettenmanagement: Um die gesamte Wertschöpfung nachhaltiger zu gestalten, benötigen Unternehmen insbesondere auch Informationen aus ihren Lieferketten. Soziale sowie ökologische Risiken und Abhängigkeiten in der Supply Chain müssen erkannt, Nachhaltigkeitsleistungen von Lieferanten geprüft, Transportwege evaluiert, Fortschritte gemessen und Informationen offengelegt werden. PLM-Lösungen können hier durch die Bereitstellung und Verwaltung nachhaltigkeitsrelevanter Informationen Transparenz in die Lieferkette bringen und die Grundlage für unternehmensübergreifenden Datenaustausch und Nachverfolgbarkeit schaffen.

• Lebenszyklusanalyse:
  Methodische Ansätze wie die Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) und die Lebenszykluskostenrechnung (Life Cycle Costing, LCC) analysieren die Auswirkungen von Produkten entlang ihres Lebenszyklus auf spezifische Wirkungskategorien oder Indikatoren und stellen wichtige Entscheidungshilfen dar. Während LCC-Ansätze die Kosten eines Produkts während seines gesamten Lebenszyklus berechnen und darüber hinaus auch monetäre Werte für ökologische Impacts beinhalten können, bewerten LCA-Analysen die Umweltwirkungen von Produkten wie beispielsweise ihr Treibhauspotenzial über deren Lebenszyklus. Dies befähigt Unternehmen dazu, ihre Produkte vom Konzept bis zur Entsorgung zu bewerten und entsprechende Optimierungen vorzunehmen, was eine stetige Verbesserung über jede Produktgeneration hinweg ermöglicht. Die Erweiterung von Produkt- und Prozessmodellen um ökologische Parameter im PLM erleichtert die unternehmensspezifische Bewertung.

• Asset- und Energie-Management:
  Ein Energie- und Ressourcen-Monitoring auf Basis von Betriebsdaten kann viel dazu beitragen, die Umweltbelastung durch produzierende Unternehmen zu reduzieren – besonders dann, wenn sowohl Fertigungsanlagen wie auch Gebäude und ihre Ausstattung ganzheitlich betrachtet werden. Durch die Auswertung von Daten aus der Produktion (z.B. Strom-, Wasser- und Materialverbrauch, Temperatur, Ausschussraten, Stillstände) sowie aus der Nutzung von Produkten lassen sich Erkenntnisse über umweltbezogene Optimierungspotenziale generieren. Über einen Digitalen Zwilling mit integrierter Nachhaltigkeitsbetrachtung können Umweltkennzahlen und Ressourcenverbräuche individuell für einzelne Instanzen (Assets) über den gesamten Lebenszyklus nachverfolgt und nachhaltigere Konstruktionsentscheidungen für künftige Produktgenerationen im Sinne des Closed-Loop-Engineering getroffen werden. So können Nutzungsverhalten, essenzielle Produktfunktionen und ihre Umweltkosten zielsicher abgewogen werden.

• Kreislaufwirtschaft:
  Kreislaufwirtschaft bedeutet nicht nur, Rohstoffe und Materialien am Ende der Lebensspanne eines Produktes zu recyceln. Sie setzt schon früher bei der Produktplanung und Geschäftsmodell-Entwicklung an. Konkrete Ansätze für physische Produkte sind hier die Informationsweitergabe zur Wiederverwendbarkeit von Materialien oder zur Reparierbarkeit von Komponenten, die vorausschauende Wartung oder Modernisierung zur Erhöhung der Lebensdauer durch die intelligente Vernetzung von Betriebs- und Leistungsdaten, das Tracking von Veränderungen an Produktkonfigurationen während der Nutzung sowie die Informationsbereitstellung zur Demontage und Verwertung. PLM- und IoT-Anwendungen sammeln und verwalten die notwendigen Daten, um die Umsetzung der Zirkularität zu unterstützen.

• Compliance und Berichtswesen:
  Bei der Einhaltung von Umweltschutzauflagen und -vorschriften sind vor allem der Einsatz toxischer Stoffe und Emissionen relevant für Unternehmen. Die Material-Zusammensetzung und der Compliance Status von Produkten kann über PLM-Systeme nachverfolgt werden. Dadurch können Unternehmen die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben sicherstellen und auch ihre Nachweispflichten datenbasiert automatisieren.

Call for Paper

Referenten für das Konstruktionsleiter-Forum gesucht

Nachhaltige Zukunft, nachhaltige Gewinne

Jede Industriebranche muss sich in Zukunft die Frage stellen, wie sie Nachhaltigkeit für ihr unternehmerisches Handeln wahrnimmt: als Mehrbelastung oder als Differenzierungspotenzial. Gut durchdacht umgesetzt, wird sich eine konsequente Nachhaltigkeitsstrategie mit PLM als grünem Wegbereiter für Unternehmen lohnen: Sie können kosteneffizienter produzieren, hohe Strafen bei der Nichteinhaltung von Vorschriften vermeiden und sich als Vorreiter in Sachen Umweltschutz etablieren. Ein auf ökologische Aspekte ausgelegtes Produktlebenszyklusmanagement hilft nicht nur, umweltfreundlichere Produkte schneller zu entwerfen, zu produzieren und auf den Markt zu bringen, sondern erhöht auch den wahrgenommenen Wert des Produkts. Von einer gesteigerten Wettbewerbsfähigkeit über mehr Effizienz bis hin zu reduzierten Kosten und Risiken für das eigene Geschäft – neben den messbaren Ergebnissen für produzierende Unternehmen bietet eine langfristig angelegte Nachhaltigkeitsstrategie auf lange Sicht gesamtgesellschaftliche Vorteile.

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