Product Lifecycle Management als Rückgrat einer nachhaltigen Produktentstehung

PLM

Strengere Nachhaltigkeitsgesetze und -Regularien sowie der zunehmende Druck von Kunden, Partnern, Investoren und der Gesellschaft, aber auch Unterbrechungen der Lieferketten und Ressourcenknappheit zwingen Unternehmen zum Umdenken.  

Um die ökologischen, ökonomischen und sozialen Ziele von Unternehmen in Einklang zu bringen, ist ein Paradigmenwechsel notwendig: Die Art und Weise, wie Produkte geplant, entwickelt, produziert, betrieben, instandgehalten bzw. gewartet, wiederverwendet und recycelt werden, muss sich grundlegend wandeln. 

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Es gibt sicherlich mehrere Ansätze zur Umsetzung einer Nachhaltigkeitstransformation. Einer besteht darin, von einer linearen Ökonomie zu einer Kreislaufwirtschaft überzugehen. Damit soll der Anteil an primären Rohstoffen drastisch reduziert werden, um das Wirtschaftswachstum vom Ressourcenverbrauch zu entkoppeln.

Mehrere Hersteller nehmen schon u.a. strategische, organisatorische, prozessuale und kulturelle Anpassungen vor, um kreislauffähig zu werden. Dabei ist es zuallererst wichtig, den Status quo zu kennen, d. h. die Betriebsabläufe und den gesamten Produktlebenszyklus zu bewerten. Hierfür brauchen Unternehmen ein Tool, das Produktdaten entlang des Produktlebenszyklus verwalten und aggregieren kann. 

Ein Werkzeug, das bereits eine sehr große Menge an Informationen zum Produktlebenszyklus beinhaltet, ist das PLM-System. Durch sinnvolle Integrationen kann es als Datendrehscheibe für nachhaltige Unternehmen dienen und somit die Transparenz und Nachverfolgbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus gewährleisten.

Wie PLM eine nachhaltige Produktentstehung unterstützt

PLM ist ein integrierter Managementansatz bestehend aus konsistenten Methoden, Prozessen, Modellen und IT-Werkzeugen, um Produktinformationen, Prozesse und Applikationen entlang des Produktlebenszyklus zu verwalten. Dabei werden alle Phasen von der Entwicklung über die Produktion, Betrieb und Service bis hin zum Rückbau und zur Entsorgung betrachtet. 

Bis zu 80 Prozent der Umweltauswirkungen und Kosten eines Produkts werden in der Entwicklungsphase festgelegt. Somit muss das Ziel eine lebenszyklusbezogene Produktentwicklung sein, bei der Produkte mit minimalen negativen Auswirkungen auf Menschen und Umwelt ausgelegt werden. Ein Blick in die Praxis zeigt jedoch, dass der Anteil der in der deutschen Industrie eingesetzten Rezyklate1 lediglich 14 Prozent beträgt – und damit deutlich zu wenig.

Intelligente Materialauswahl zur Reduzierung von Umweltauswirkungen

Ein PLM-System unterstützt Konstrukteure bei der Auswahl nachhaltiger Materialien und der Überwachung der Umweltauswirkungen auf Basis der Stückliste. Dadurch sind sie in der Lage, Entscheidungen zu Varianten auf Komponenten-, Baugruppen- und Systemebene zu treffen. 

Durch die Integration von REACH- und RoHS-Datenbanken unterstützt PLM auch die Vermeidung gefährlicher und toxischer Stoffe in den Produkten. Die REACH-Richtlinie regelt die Verwendung chemischer Stoffe bei der Produktherstellung, während die RoHS-Richtlinie die Nutzung bestimmter Stoffe in elektrischen und elektronischen Produkten limitiert.

Darüber hinaus kann das PLM-System Informationen bereitstellen, die sich für eine nachhaltige Beschaffung nutzen lassen. Hierfür sind Integrationen mit entsprechenden Werkzeugen, z. B. Materialdatenbanken oder Lifecycle Assessment Tools (LCA), von großer Bedeutung. Insbesondere die Integration von LCA-Tools ermöglicht den Vergleich von Produktalternativen und eine erheblich einfachere Generierung umweltbezogener Reports zu jedem Stadium des Produktlebenszyklus. Mit den aus dem LCA-Tool gewonnenen Erkenntnissen können die Produkteigenschaften identifiziert werden, in denen Veränderungen den größten nachhaltigkeitsbezogenen Nutzen bringen. 

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Nachhaltige Entwicklung als Schlüssel für die Kreislauffähigkeit 

Für eine nachhaltige Produktentwicklung empfiehlt es sich, explizit nachhaltigkeitsrelevante Anforderungen zu formulieren und dabei das Produkt als Teil eines übergeordneten Systems zu betrachten. Darauf aufbauend sollten die Prinzipien der Materialreduktion, modularen Gestaltung, Wiederwendbarkeit (Reuse), Refabrikation (Remanufacturing), Überholung (Refurbishing), Reparaturfähigkeit, Neuverwendung (Repurpose) und Recyclingfähigkeit umgesetzt werden. 

Ein PLM-System kann die Nachverfolgbarkeit von Anforderungen und Komponenten sicherstellen und unterstützt zudem die Standardisierung oder Modularisierung von Komponenten und Baugruppen. Dadurch können dieselben Komponenten in unterschiedlichen Produkten eingebaut und somit durch verschiedene Produktreihen später wiederverwendet und neu verwendet (repurposed) werden. Die Standardisierung vereinfacht gleichzeitig die Reparierbarkeit, weil einerseits Teile leicht ausgetauscht werden können und andererseits Service-Mitarbeiter sich mit weniger Teilen auskennen müssen. 

Dies gilt auch für die modulare Produktgestaltung, die zusätzlich eine Demontage bzw. einen Rückbau der Produkte vereinfacht. Dadurch können relevante Komponenten aufbereitet und im Rahmen einer Refabrikation oder Generalüberholung erneut eingebaut werden. Durch die Bereitstellung relevanter Informationen, wie Materialeigenschaften, Recycelbarkeit oder Prozessanweisungen, unterstützen PLM-Systeme das Recycling von Produkten. 

Läuft eine Maschine 30 Jahre lang, dann entsteht oft ein Informationsverlust und entsprechend zeitraubend sind die Abläufe, wenn Ersatzteile beschafft oder Teile der Maschine recycelt werden sollen. Gerade an dieser Stelle liefern PLM-Systeme wertvolle Informationen und helfen Unternehmen, potenzielle Wettbewerbsvorteile zu sichern und Geld zu sparen. Ein ausgeklügeltes Ersatzteilmanagement durch PLM verhindert die Zerstörung abgekündigter Teile und trägt ebenfalls zur Nachhaltigkeit bei.

Ein weiteres Prinzip der Nachhaltigkeit, das PLM unterstützt, ist die Materialreduktion. PLM-Systeme liefern die Produktdaten, die für frühzeitige Simulationen benötigt werden, um Produkte z. B. mit generativem Design rechtzeitig zu optimieren oder um nur wenige physische Prototypen bauen zu müssen. Indem sie qualitätsrelevante und fertigungsspezifische Informationen bereitstellen, tragen PLM-Systeme dazu bei, Ausschuss und Nacharbeit in der Produktion zu reduzieren. 

Darüber hinaus helfen PLM-Systeme bei der Entwicklung innovativer, nachhaltiger Lösungen, indem Erkenntnisse aus bereits eingesetzten Produkten genutzt werden, um neue Produktgenerationen besser zu dimensionieren und so beispielsweise Material zu sparen oder Verschleiß zu reduzieren. Mit diesen Erkenntnissen lassen sich außerdem ein nachhaltigerer Betrieb der Produkte erzielen und ihre Lebensdauer durch Analytik und Service verlängern. 

Nachhaltige Produktion, Betrieb und Service 

Indem PLM-Systeme bei der Klassifizierung von Bauteilen und bei der Priorisierung von Lieferanten unterstützen, können sie außerdem zur Lokalisierung der Produktion und somit zur Reduzierung von Transportwegen und dem CO2-Footprint beitragen. Insbesondere die Lieferantendaten ermöglichen die Selektion von Zukaufsteilen mit dem geringsten CO2-Footprint. 

Durch das Zusammenbringen der lebenszyklusrelevanten Daten (z. B. Material, CO2-Emissionen, Lebensdauer, Zertifizierungen nachhaltiger Lieferanten) aus verschiedenen Quellen, stellen PLM-Systeme zudem die Basis für den Digitalen Zwilling dar. Durch eine Integration mit Asset-Management-Systemen lassen sich bereits vorhandene Produktinformationen mit der Maschinenhistorie sowie Betriebs- und Zustandsdaten verknüpfen. Dadurch kann das Systemverhalten simuliert werden, um Effizienzsteigerungen in der Produktion, z. B. durch Reduzierung von Ressourcen, Energie, Ausschuss oder Abfall und Verbrauchsmaterial, zu erzielen. Darüber hinaus kann der digitale Zwilling dazu dienen, ein digitales Performance Management im Betrieb sowie lebensdauerverlängernde Maßnahmen über Updates durchzuführen. Reparaturen lassen sich durch Remote Assistance und Predictive Maintenance antizipieren und durch digitale Anweisungen vereinfachen und nachhaltig durchführen. 

Alain_Biahmou
Alain_Biahmou

Alain Biahmou

PTC -

Business Development Manager

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