Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung

Was ist Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung?

Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung ist die Praxis, Produkte mit Blick auf langfristige ökologische, ökonomische und soziale Auswirkungen zu entwerfen und zu entwickeln. Sie beinhaltet die Verankerung von Prinzipien wie Ressourceneffizienz und Umweltauflagen in jeder Phase der Entwicklung. Das Ergebnis ist ein Produkt, das weniger Abfall und Emissionen erzeugt, langlebiger, reparaturfreundlicher und recycelbarer ist und gleichzeitig die Nachhaltigkeitsstandards entlang der gesamten Wertschöpfungskette erfüllt.

Die Rolle der nachhaltigen Produktentwicklung in der modernen Fertigung

Nachhaltige Produktentwicklung ist das Ergebnis eines wachsenden Drucks von Regulierungsbehörden, Investoren und zunehmend umweltbewussten Verbrauchern. Hersteller reagieren auf diese Einflüsse, indem sie überdenken, was sie herstellen und wie sie es herstellen. Sie bewegen sich weg von den traditionellen „nehmen, herstellen, verschwenden“-Produktionsmodellen hin zur Kreislaufwirtschaft, einer Produktstrategie, die darauf abzielt, Abfall zu minimieren und die Wiederverwendung von Ressourcen zu maximieren, indem Materialien so lange wie möglich im Kreislauf gehalten werden.

Die Kreislaufwirtschaft in der Produktentwicklung beinhaltet die Auswahl umweltfreundlicher Materialien, die Verbesserung der Energieeffizienz und die Schaffung von Produkten, die wiederverwendet, wiederaufbereitet oder zur Wiederverwertung demontiert werden können. Dies reduziert Umweltschäden und eröffnet gleichzeitig neue Wertschöpfungsmöglichkeiten durch eine verlängerte Produktlebensdauer und die Rückgewinnung am Ende der Lebensdauer.

Tools wie Product Lifecycle Management (PLM)-Software und der Digital Thread bieten die Infrastruktur, um diese Ideen zum Leben zu erwecken. Durch die Verbindung von Daten und Kontext über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg können diese Tools Compliance-Anforderungen bereits in der frühen Designphase verankern und Umweltziele mit Produktentscheidungen und dem Änderungsmanagement verknüpfen.

Grundprinzipien von Produktdesign und Nachhaltigkeit

Die Anwendung der Kernprinzipien der Nachhaltigkeit schon in der frühen Phase des Produktlebenszyklus hilft Herstellern, die Umweltauswirkungen zu reduzieren und die Einhaltung globaler Vorschriften sicherzustellen. Diese grundlegenden Praktiken unterstützen sowohl Kreislaufwirtschaftsmodelle als auch die sich entwickelnden Erwartungen in den Bereichen Umwelt, Soziales und Unternehmensführung (ESG).

Lebenszyklus-Denken

Bewerten Sie die Umweltauswirkungen eines Produkts vom Konzept bis zur Entsorgung, einschließlich Materialbeschaffung, Produktion, Versand, Energieverbrauch während der Nutzung, Wartung und Rückgewinnung am Ende der Lebensdauer. Indem sie das Produkt als Teil eines kontinuierlichen Systems betrachten, können Teams von Anfang an Möglichkeiten zur Reduzierung von Emissionen und zur Wiederverwertung wertvoller Ressourcen aufdecken.

Design für Langlebigkeit und Reparatur

Priorisieren Sie langlebige Produkte, die einfach zu warten und im Einsatz reparierbar sind. Das Design mit modularen Komponenten oder austauschbaren Teilen ermöglicht es den Nutzern, die Produktlebensdauer zu verlängern.

Design für Recycling oder Demontage

Erstellen Sie Produkte, die effizient zerlegt werden können, um die End-of-Life-Verarbeitung zu vereinfachen. Eine klare Trennung von Materialien und wiederverwendbaren Komponenten verbessert die Recycelbarkeit und unterstützt geschlossene Kreislaufsysteme.

Energie- und Materialeffizienz

Reduzieren Sie Emissionen, Energieverbrauch und Rohstoffverbrauch durch die Entwicklung schlankerer Produkte. Techniken wie die Gewichtsreduzierung eines Produkts ohne Beeinträchtigung seiner Funktionalität, Materialsubstitution und Prozessoptimierung, geleitet durch Simulation und Echtzeitdaten, helfen Teams, die Umweltauswirkungen zu reduzieren, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Compliance by Design

Integrieren Sie gesetzliche Anforderungen (z. B. REACH, RoHS und SCIP) direkt in Ihre Designumgebung. Durch die frühzeitige Integration der Compliance können Teams Risiken erkennen, bevor sie zu Problemen werden, und die sich entwickelnden globalen Standards mit weniger Aufwand erfüllen.

Wie PLM die Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung unterstützt

PLM bietet das digitale Rückgrat, das erforderlich ist, um Nachhaltigkeit in die moderne Produktentwicklung zu integrieren. Mit einem einheitlichen System of Record und einem nachvollziehbaren Digital Thread gibt PLM Herstellern die nötige Transparenz und Kontrolle, um Nachhaltigkeit vom ersten Designentscheid an umsetzbar, überprüfbar und skalierbar zu machen.

Zentralisierte Transparenz

PLM-Plattformen dienen als einziges System of Record, das Produktstruktur, Stücklisten (BOM), Materialdeklarationen und Daten zur Umweltkonformität erfasst. Diese zentralisierte Transparenz ermöglicht fundierte, nachhaltige Designentscheidungen.

Nachvollziehbarkeit von Änderungen

Nachhaltigkeitsbezogene Entscheidungen müssen transparent und nachvollziehbar sein. PLM verfolgt die Historie von Designänderungen und hilft Unternehmen, die Absicht zu dokumentieren, die Compliance zu überprüfen und behördliche Prüfungen oder Lebenszyklusanalysen zu unterstützen.

Integrierte Compliance-Workflows

Moderne PLM-Systeme ermöglichen es Teams, rechtliche Rahmenbedingungen direkt in die Workflows der Produktentwicklung zu integrieren. Mit konfigurierbaren Regeln und Echtzeit-Warnungen können Teams Compliance-Risiken frühzeitig erkennen und sicherstellen, dass Nachhaltigkeitsstandards von Anfang an erfüllt werden.

Rückkopplung in geschlossenem Kreislauf

PLM-Plattformen verbinden sich mit Betriebs- und Leistungsdaten aus dem Außendienst und schaffen eine Rückkopplungsschleife zwischen Produktnutzung und Design. Dieses kontinuierliche Lernen ermöglicht es den Entwicklungsteams, zukünftige Iterationen mit nachhaltigeren Materialien und Funktionen zu verbessern.

Anwendungsbeispiele für nachhaltige Produktentwicklung

In allen Branchen stehen Hersteller vor einzigartigen Herausforderungen wie Emissionsreduktionsmandaten und Gesetzen zur Materialkonformität. Hier erfahren Sie, wie führende Sektoren nachhaltige Produktentwicklung in die Praxis umsetzen:

Automobilindustrie: Design für Leichtbau und Recycelbarkeit

Automobilhersteller und Tier-1-Zulieferer stehen unter wachsendem Druck, ehrgeizige Ziele zur Kohlenstoffreduzierung über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus zu erreichen. Ein einzelner Sitz muss beispielsweise nun bestimmte Emissionsschwellen einhalten, die von globalen Automobilherstellern vorgegeben werden. Unternehmen wie Grammer AG nutzen PLM, um Komponenten mit recyceltem Kunststoff und Biomaterialien neu zu gestalten und gleichzeitig die Kohlenstoffauswirkungen von Rohmaterialien und Fertigungsprozessen zu bewerten.

Mit Unterstützung eines Digital Thread können Automobilingenieure Kompromisse zwischen Gewichtsreduzierung und Recycelbarkeit simulieren, Komponenten für die Wiederverwendung entwerfen und die Einhaltung von Standards wie der EU Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) validieren. PLM bietet die Nachvollziehbarkeit, die erforderlich ist, um sicherzustellen, dass jedes Teil die Nachhaltigkeitsziele von der Entwicklung bis zur Entsorgung erfüllt.

Elektronik: Verfolgung von Materialdeklarationen über globale Lieferketten hinweg

Der Elektroniksektor ist führend bei der regulatorischen Transformation, insbesondere in Europa, wo der Digital Product Passport (DPP) die Compliance neu gestaltet. Hersteller müssen jetzt detaillierte Daten auf Produktebene dokumentieren, die den Materialursprung, die Reparierbarkeit, den CO2-Fußabdruck und die Recycelbarkeit abdecken, und diese Daten Kunden und Regulierungsbehörden zugänglich machen.

Mithilfe von PLM können Elektronikunternehmen komplexe Lieferkettendeklarationen verwalten und Aktualisierungen automatisieren, wenn sich Komponenten ändern. Ein robuster Digital Thread stellt sicher, dass jede Materialwahl und jeder Lieferanteneintrag nachvollziehbar und überprüfbar ist. Dies ist unerlässlich für die Compliance und für den Aufbau von Verbrauchervertrauen in einer Branche, die mit Elektroschrott und kurzen Produktlebenszyklen zu kämpfen hat.

Luft- und Raumfahrt: Nutzung von digitalen Zwillingen zur Verlängerung der Lebensdauer und zur Reduzierung von Überschüssen

Produkte in der Luft- und Raumfahrtindustrie sind für jahrzehntelange Betriebszeiten ausgelegt, und Nachhaltigkeit ist zunehmend mit der Verlängerung der Lebensdauer und der Reduzierung von Wartungsabfällen verbunden. Unternehmen greifen auf digitale Zwillinge zurück, um die Leistung im Außendienst zu überwachen und Strategien zur vorausschauenden Wartung zu optimieren.

Die Integration von digitalen Zwillingen mit PLM-Daten ermöglicht es Herstellern, den Komponentendegradation zu verfolgen, den Energieverbrauch über Missionen hinweg zu modellieren und die Auswirkungen von Materialänderungen zu bewerten, bevor sie in die Produktion gehen. Diese Informationen fließen direkt in Forschung und Entwicklung zurück, um langlebigere Designs zu unterstützen.

Industrieanlagen: Verwaltung der Komponentenrückgewinnung und des Upcyclings

Für diese Unternehmen hängt die Nachhaltigkeit davon ab, für die Kreislaufwirtschaft zu designen und die Nutzungsdauer von Maschinen durch Wartungsfreundlichkeit, Komponentenrückgewinnung und Wiederverwendung zu verlängern. PLM-Plattformen ermöglichen es diesen Unternehmen, komplexe Teilekonfigurationen zu verwalten und die Leistung von Komponenten über die Zeit zu verfolgen, selbst über mehrere Produktgenerationen hinweg.

Hersteller integrieren nun Rücknahme- und Wiederaufbereitungsprogramme in den Designprozess und nutzen die Digital-Thread-Konnektivität, um Produktdaten mit Lieferketten- und Servicepartnern zu verknüpfen. Dies macht es möglich zu identifizieren, welche Teile zurückgewonnen werden können, welche recycelt werden müssen und wie zurückgewonnene Materialien in Designs der nächsten Generation einfließen können, was eine Verschiebung von der Produktlieferung hin zu “Product-as-a-Service”-Modellen (PaaS) unterstützt.

Häufige Herausforderungen bei der Umsetzung von Nachhaltigkeit im Produktdesign

Trotz der wachsenden Dringlichkeit haben viele Hersteller immer noch Schwierigkeiten, Nachhaltigkeit in das Produktdesign zu integrieren. Häufige Hindernisse, die den Fortschritt in Richtung einer nachhaltigeren Produktentwicklung begrenzen, sind:

Mangelnde funktionsübergreifende Koordination

Ingenieurs-, Beschaffungs-, Qualitäts- und Compliance-Teams arbeiten oft in Silos und verwenden getrennte Systeme und Prozesse.

Unzureichende Transparenz des Lebenszyklus

Ohne eine zentralisierte Ansicht der Produktdaten über die Design-, Fertigungs- und End-of-Life-Phasen hinweg können Unternehmen Nachhaltigkeitsmöglichkeiten nicht identifizieren oder die Auswirkungen von Designänderungen im Laufe der Zeit bewerten.

Lücken in der Materialrückverfolgbarkeit

Komplexe Lieferketten stellen eine Herausforderung bei der Überprüfung der Beschaffungspraktiken und des Materialgehalts dar. Unvollständige oder inkonsistente Lieferantendeklarationen hindern Hersteller daran, die Einhaltung von Compliance-Standards vollständig zu validieren.

Einschränkungen bei der Design-Wiederverwendung

Wenn Produktkonfiguration und Versionsverwaltung nicht ordnungsgemäß gehandhabt werden, erstellen Teams oft ähnliche Designs von Grund auf neu und verpassen die Chance, bewährte Komponenten mit geringeren Auswirkungen wiederzuverwenden.

Regulatorische Komplexität

Die Nachhaltigkeitsvorschriften entwickeln sich rasant und variieren stark von Region zu Region. Von der Kohlenstoffkennzeichnung über Recyclingschwellen bis hin zu DPP-Anforderungen wird die Einhaltung ohne integrierte Tools, die sich an veränderte Standards anpassen, zunehmend komplex.

Wie Aras nachhaltige Produktentwicklung ermöglicht

Aras Innovator® befähigt Hersteller, Nachhaltigkeit in jede Phase des Produktlebenszyklus einzubetten, indem Daten, Teams und Prozesse über eine flexible Plattform verbunden werden, die sich mit sich ändernden Vorschriften und Marktanforderungen weiterentwickelt. Die Aras-Plattform tut dies durch:

Konsolidierte Produktdaten in einem einzigen System of Record

Aras kombiniert Produktstrukturen, Materialien, Compliance-Deklarationen und den Lebenszykluskontext in einem einzigen, vertrauenswürdigen System. Dies eliminiert Silos und Versionskonflikte und ermöglicht eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen den Teams.

Nachhaltigkeitseinblicke, die über den Digital Thread geteilt werden

Während sich Produkte vom Konzept bis zur Entsorgung bewegen, stellt der Digital Thread von Aras sicher, dass Umweltdaten wie Materialzertifizierungen oder Kohlenstoffmetriken über Design, Fertigung, Wartung und Wiederverwendung hinweg fließen.

Designänderungen, die an die Umweltleistung gekoppelt sind

Teams können Produktaktualisierungen direkt mit Nachhaltigkeitszielen wie der Reduzierung von Emissionen, der Verbesserung der Energieeffizienz oder der Steigerung der Recycelbarkeit verknüpfen. Jede Änderung ist nachvollziehbar und an die tatsächliche Leistung gebunden.

Anpassbare Plattform für sich ändernde Vorschriften und Nachhaltigkeitsziele

Die offene, Low-Code-Plattform von Aras ermöglicht es Unternehmen, den sich ändernden Vorschriften und ESG-Erwartungen einen Schritt voraus zu sein. Ob die Integration von DPP-Anforderungen oder die Feinabstimmung von Nachhaltigkeitsmetriken, Aras entwickelt sich parallel zu Ihrer Strategie weiter.

Nachhaltigkeit und die Zukunft der Produktentwicklung

Nachhaltigkeit ist zu einem bestimmenden Pfeiler der modernen Produktstrategie geworden. Regulatorische Anforderungen und Kundenerwartungen konvergieren und drängen Hersteller dazu, zu überdenken, wie Produkte während ihres gesamten Lebenszyklus gebaut und verwaltet werden.

Aber echte Fortschritte erfordern mehr als nur Absicht. Es braucht integrierte, digitale Plattformen, die Design, Engineering, Compliance und die erweiterte Lieferkette verbinden. Durch die Verankerung von Nachhaltigkeit im Kern der Produktentwicklung können Unternehmen von reaktiver Compliance zu proaktiver Innovation übergehen.

Mit seinen robusten Digital-Thread-Fähigkeiten und der flexiblen, offenen Architektur hilft Aras Innovator Herstellern, Nachhaltigkeit zu operationalisieren, indem es nachvollziehbare, skalierbare und zukunftsfähige Designpraktiken ermöglicht, die die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft und die ESG-Ziele unterstützen.

Laden Sie Operationalizing Sustainability with the Digital Thread herunter, um mehr darüber zu erfahren, wie führende Hersteller PLM nutzen, um ESG-Ziele in messbare Aktionen umzusetzen.