Analyse und Sicherstellung der ökologischen Nachhaltigkeit technischer Produkt-Service Systeme in der frühen Gestaltungsphase
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Technische Produkt-Service Systeme (PSS) sind eine Kombination aus Investitionsgütern und komplementären Services. PSS zeigen aufgrund ihrer immanenten Charakteristika Potenziale, zu einer nachhaltigen Entwicklung beizutragen. Im DFG-Projekt „Analyse und Sicherstellung der ökologischen Nachhaltigkeit technischer Produkt-Service Systeme in der frühen Gestaltungsphase – ÖkoPSS“ wurde erforscht, wie diese Potenziale systematisch genutzt werden können. Als Betrachtungsgegenstände dienten PSS aus der Nutzfahrzeugund Werkzeugmaschinenbranche. Die Sachprodukte werden dabei durch Services wie Wartung und Instandhaltung, Remote-Überwachung oder Nutzerschulungen unterstützt. Um die Nachhaltigkeit von PSS zu steigern, wurde die PSS-Gestaltung als Ansatzpunkt gewählt. In dieser frühen Lebenszyklusphase können Maßnahmen kostengünstig und mit einem großen Einfluss auf den übrigen Lebensweg getroffen werden. Um geeignete Verbesserungsmaßnahmen zu identifizieren, ist es notwendig, die entstehenden Umwelteinflüsse der Herstellung und Nutzung von PSS zu verstehen. Dazu wurden Ökobilanzen für den gesamten Lebenszyklus der betrachteten PSS erstellt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Großteil der Umweltauswirkungen, z. B. in Form von CO2-Emissionen, bei der Produktion des Kernproduktes und in dessen Nutzungsphase entstehen. Services haben geringere direkte Umwelteinflüsse und können indirekt sogar dazu beitragen, die gesamten Umweltauswirkungen von PSS zu senken, indem sie die Effizienz und Funktionalität des Kernproduktes erhalten und potenziell verbessern. Um die Umwelteinflüsse in der Herstellung und Nutzung gezielt zu senken, wurde ein Vorgehensmodell entwickelt, das es erlaubt, die Umwelteinflüsse von PSS bereits in der Planung und Entwicklung gezielt zu beeinflussen. Das Vorgehensmodell beginnt mit einer detaillierten Identifikation von funktionellen und Nachhaltigkeitsanforderungen, um nachfolgend ein PSS-Konzept zu erstellen, das diese Anforderungen möglichst genau erfüllt. Anschließend wird das Konzept in einzelne Module zerlegt, die mittels Ökobilanzen untersucht werden. So können die größten Treiber der Umwelteinflüsse identifiziert und deren Einfluss mit gezielten Ökodesign-Maßnahmen gesenkt werden. Nachfolgend werden die verbesserten Module ausgearbeitet und in konkrete Lösungen für Sachprodukte und Serviceblueprints überführt. Abschließend erfolgen die Realisierungsplanung sowie die PSS-Realisierung, was die Produktion und die Nutzung des PSS umfasst. Mit Hilfe des entwickelten Vorgehensmodells konnten Senkungspotenziale von bis zu 40 % der Umwelteinflüsse identifiziert werden. Das Vorgehensmodell bietet ein theoretisches Rahmenwerk und kann zukünftig in die industrielle Praxis transferiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Customer-Driven Eco-design for Technical Product-Service Systems. Lecture Notes in Production Engineering, 592-600. Springer International Publishing.
Werrel, M.; Yi, L.; Kölsch, P. & Aurich, J.-C.
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Design guidelines towards absolute sustainability for technical product-service systems. In: 11th International Conference on Through-life Engineering Services - TESConf 2022, 8-9 November 2022, Cranfield UK, Paper number 1095
Aurich J.C., Werrel M. & Glatt M.
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Bewertung und Verbesserung des CO2-Fußabdrucks für PKW-Ladeeinrichtungen. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 118(9), 594-598.
Werrel, Max; Becker, Victor; Ehmsen, Svenja; Tepper, Florian; Glatt, Moritz & Aurich, Jan C.
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Service provision process scheduling using quantum annealing for technical product-service systems. Procedia CIRP, 116, 330-335.
Yi, Li; Wu, Xiangqian; Werrel, Max; Schworm, Philipp; Wei, Wei; Glatt, Moritz & Aurich, Jan C.
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Technical Product-Service Systems: A Methodology to reduce the Carbon Footprint in PSS Design. Procedia CIRP, 116, 77-82.
Werrel, Max; Yi, Li; Glatt, Moritz & Aurich, Jan C.
