4 Wege, wie Software die Nachhaltigkeit verbessern kann

Es ist kein Geheimnis, dass die Hersteller unter enormem Druck stehen, ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern. Ein Hersteller, der zu spät auf die Nachhaltigkeit seiner Produkte reagiert, läuft Gefahr, sein Geschäft zu verlieren - vielleicht sogar sein eigenes.

Ein grundlegender Wandel steht bevor.

Die in Kraft tretenden Vorschriften verlangen von den Herstellern, dass sie in der Lage sind, für den ökologischen Fußabdruck ihrer Lieferkette und ihrer eigenen Tätigkeiten einzustehen. Weitsichtige führende Unternehmen werden jede Gelegenheit nutzen, um ihr Unternehmen zu verbessern und den Weg für Innovationen frei zu machen.

Die gute Nachricht ist, dass schrittweise Verbesserungen einen unmittelbaren Nutzen bringen (keine großen Gesten erforderlich) und dass Software den Weg erleichtern kann - und auf dem Weg dorthin zusätzlichen Wert schafft. Beginnen Sie damit, Ihr Wissen über grundlegende Akronyme aufzufrischen und über ein strategisches Konzept nachzudenken.

Das regulatorische Umfeld verstehen

Richtlinie zur Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen (CSRD)

Die Richtlinie der Europäischen Union (EU) über die Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen (CSRD) verlangt von den Unternehmen die Entwicklung von Nachhaltigkeitsprogrammen, deren Ergebnisse von ausreichender Qualität sind, um sie den Investoren vorlegen zu können. Die CSRD baut auf früheren Rechtsvorschriften auf und stellt strengere Anforderungen, von denen mehr Unternehmen betroffen sein werden. Sie wird von 2024 bis 2028 schrittweise eingeführt, wobei Unternehmen in der EU zuerst betroffen sein werden, gefolgt von Exporteuren in die EU.

Mit anderen Worten: Wenn Ihr Unternehmen Produkte oder Teile in die EU liefert, müssen Sie die Vorschriften wahrscheinlich einhalten.

EPD, ESPR und DPP

Ab 2026 müssen Produkte, die auf dem EU-Markt in Verkehr gebracht werden, eine Umweltproduktdeklaration (EPD) aufweisen, um ihre Umweltauswirkungen zusammenzufassen. Gemäß der Verordnung über die umweltgerechte Gestaltung nachhaltiger Produkte (Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR) von 2020 benötigen Produkte bis 2027 auch einen digitalen Produktpass (Digital Product Passport, DPP). Der DPP kann folgende Angaben enthalten: technische Leistung des Produkts, Materialien und ihre Herkunft, Reparaturaktivitäten und Recycling.

Wie wird Ihr Unternehmen an diese Informationen kommen? Oder entwickeln Sie einen Ansatz, bei dem die Informationen Teil des Produktdesigns sind?

Implementierung des Digital Thread

Ein Digital Thread ist ein miteinander verbundener Fluss relevanter Daten, die ein Produkt während seines gesamten Lebenszyklus definieren. Er bietet einen umfassenden Überblick über den Weg eines Produkts, vom ersten Entwurf und der Entwicklung bis hin zu Fertigung, Wartung, Service und Ausmusterung. Wenn ein Digital Thread vorhanden ist, werden die richtigen Daten in der richtigen Form und zur richtigen Zeit an die richtigen Personen weitergeleitet. Wenn dies nicht der Fall ist, entstehen hausgemachte Verfahren und eigenwillige Tools, wenn hochqualifizierte Fachleute versuchen, den Überblick über die sie umgebenden Daten zu behalten, damit sie ihre Arbeit erledigen können.

Ihre Nachhaltigkeitsstrategie - und Ihre Reise - beginnt im eigenen Haus.  Mit einem Digital Thread können Sie nicht nur die Nachhaltigkeit im gesamten Unternehmen verbessern, sondern auch Ihre hochqualifizierten Produktdesigner in die Lage versetzen, im Rahmen ihrer täglichen Arbeitsabläufe zu den Nachhaltigkeitszielen beizutragen. 

Mit einem Digital Thread können sich Unternehmen auf vier Strategien zur Verbesserung der Nachhaltigkeit während des gesamten Produktlebenszyklus konzentrieren:

• Design für Nachhaltigkeit
• Nachhaltige Produktentwicklung
• Nachhaltige Fertigung
• Nachhaltiger Service

Design für Nachhaltigkeit

Nach Angaben der Ellen MacArthur Foundation werden 80 % der Umweltauswirkungen eines Produkts bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt, in der auch 70 % der Kosten des Produkts festgelegt werden. Der Designer kann diese beiden Probleme mit Software angehen, und zwar lange bevor ein Budget ausgegeben oder Material bestellt wurde.

Eine der Aufgaben (und ein Teil des Spaßes) des Produktdesigns ist das Experimentieren, um die bestmögliche Lösung für eine Designherausforderung zu finden. Die Verwendung einer Sammlung von Rohstoffen kann teuer, unhandlich oder unmöglich sein, und nur wenige Ingenieure verfügen über die fortgeschrittenen physikalischen Kenntnisse, die erforderlich sind, um High-End-Analysen selbst durchzuführen. Echtzeit-Simulationstools können den Prozess beschleunigen, indem sie dem Konstrukteur ein sofortiges Feedback in der Creo-Konstruktionsumgebung selbst geben und das verkörperte Kohlendioxid aufaddieren.

Leichtbau ist ein wirksames Mittel zur Steigerung der Nachhaltigkeit - das Produkt verbraucht weniger Material und kostet weniger beim Transport. Wenn es sich um ein Fahrzeug handelt, sind die Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer geringer. Leichtbau lässt sich mit Tools wie dem KI-gestützten generativen Design, das eng mit Creo integriert ist, effizienter durchführen. Das generative Design erzeugt optimale Designs aus einer Reihe von Systemdesignanforderungen, die der Produktdesigner in das Tool eingibt. Ingenieure können entweder realistische Grenzen innerhalb der Produktionsmöglichkeiten setzen oder das Tool organische Formen für die additive Fertigung erzeugen lassen.

Fallstudie: Cummins

Seit mehr als 100 Jahren ist Cummins in der Energiebranche tätig. Das Unternehmen stellt Diesel- und Erdgasmotoren, Stromerzeugungsanlagen und verwandte Produkte her. Nachhaltigkeit - von der Kreislaufwirtschaft bis hin zum Wasserverbrauch bei der Herstellung - steht im Mittelpunkt des Produktentwicklungsprozesses. Für jede neu entwickelte Komponente gibt es einen Plan für Recycling, Wiederaufbereitung und Wiederverwendung. Um diese und andere Unternehmensziele zu erreichen, verlässt sich Cummins auf Creo und seine Suite von Simulationstools.

Entwicklung des Produkts, das die Anforderungen der Kunden und der Nachhaltigkeit am besten erfüllt.

Nachhaltige Produktentwicklung

Wenn Designer die oben genannten Tools in Verbindung mit Material- und Fertigungsdatenbanken verwenden, erhalten sie ein besseres Verständnis für die Umweltauswirkungen ihrer Entscheidungen. Wenn Materialien, wie z. B. Stahl, an der Rampe ankommen, enthalten sie Kohlendioxid aus dem Abbau, der Gewinnung, dem Transport und der Herstellung auf niedriger Ebene. McKinsey berichtet, dass bei einem typischen Auto mit Verbrennungsmotor 18 bis 25 % der Gesamtemissionen eines Fahrzeugs auf die Materialien (Produktion und Ende der Lebensdauer) entfallen.

Mit Tools für die Materialbeschaffung und -auswahl können Konstrukteure Kompromisse zwischen Faktoren wie Nachhaltigkeit, Leistung und Kosten optimieren. Die Produkte Windchill und Creo von PTC werden beide mit Ansys Granta Material Intelligence (MI) integriert, so dass die Anwender nachhaltigere Materialien auswählen und Kompromisse eingehen können. All diese Informationen können sowohl zur Einhaltung von Vorschriften als auch zur Unterstützung bei Geschäftsentscheidungen genutzt werden.

Nachhaltige Fertigung

Das Produktlebenszyklusmanagement (PLM) ist eine wesentliche Technologie für die Verfolgung und Bewertung von Nachhaltigkeitskompromissen. Mit PLM werden alle Daten, die mit den einzelnen Teilen einer Baugruppe und eines Produkts verbunden sind, in einer einzigen Informationsquelle (dem PLM-System) gespeichert und nicht in selbstentwickelten oder eigenwilligen persönlichen Systemen. Dieses Produktrezept“ wird als Bill of Materials (BOM) bezeichnet.

Dank der Integration von PTC Windchill mit Systemen von Drittanbietern wie Makersite kann der Konstrukteur den gesamten CO2-Fußabdruck für jede Iteration der Stückliste sehen, sei es für eine andere Konfiguration des Produkts oder eine Variante oder mit Materialien von mehreren Lieferanten. Designer können auch tiefer gehen, um eine Prozentzahl zu sehen, die die Wiederverwertbarkeit von Komponenten und den Wasserverbrauch für die beteiligten Materialien angibt. Wenn sich das Design ändert, ändern sich auch die Stücklisten und der gesamte CO2-Fußabdruck des Produkts wird aktualisiert. Darüber hinaus ermöglicht die Partnerschaft von Creo mit aPriori die Abschätzung des Fertigungs-Fußabdrucks verschiedener Methoden.

Nachhaltiger Service

Schlecht ausgeführte Servicestrategien können die Kundenbeziehungen zerstören, wenn Teile über Nacht in Eile sind oder ein verspäteter Service zu einem vollwertigen Service-Notfall wird - mit entsprechenden Emissionen und Kosten.

Mithilfe von KI optimiert Servigistics von PTC die Lieferketten für Serviceteile, damit das richtige Teil zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist. Wenn Sie schon einmal etwas auf einer Reise vergessen haben, können Sie sich vorstellen, wie konsterniert eine Fluggesellschaft ist, wenn ein Triebwerksteil nicht da ist, wo es gebraucht wird.

ServiceMax überwacht Produkte daraufhin, wann sie gewartet werden müssen. So werden Lastwagenfahrten zu verärgerten Kunden begrenzt und die Daten stehen für Produktverbesserungen, die Wiederverwendung von Komponenten und zufriedenere Geschäftsbeziehungen zur Verfügung.

Einen Schritt zurückgehen

Es wird behauptet, wir befänden uns in einem neuen Zeitalter der Umweltverschmutzung. In den 17 Zielen der Vereinten Nationen für eine nachhaltige Entwicklung wird Nachhaltigkeit definiert als „die Befriedigung der Bedürfnisse der Gegenwart, ohne die Fähigkeit künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen“.

Vor etwa einem Jahrhundert gefährdete die Verschmutzung durch Pferde (Leichen, Abfälle, Unfälle und Verletzungen) die öffentliche Gesundheit und das Wachstum der amerikanischen Städte. Damals galten der Verbrennungsmotor und das Auto als „Umweltretter“. Und heute? Autos und Lieferwagen verursachen etwa 10 % der weltweiten Emissionen. Die nächste Entwicklung im Transportwesen wird wahrscheinlich das Elektroauto sein, ein Software-Defined Vehicle.

Was auch immer Ihr Unternehmen ist, warten Sie nicht mit der Entwicklung einer starken digitalen Grundlage. Denken Sie an Ihre Kunden. Sie stellen die Produkte her, auf die sie sich verlassen, und Sie wollen das noch lange tun.