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CRC 1026 Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation

Funded by German Research Foundation (DFG)

Smarte Produktentwicklung in der vierten

industriellen Revolution

Ist nachhaltige Produktion & Produktnutzung wirklich planbar?

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Leiter des Fachgebietes Industrielle Informationstechnik, Technische Universität Berlin

Direktor des Geschäftsfeldes Virtuelle Produktentstehung, Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK)

26.11.2013

Smarte Produktentwicklung in der vierten industriellen Revolution:


Herausforderungen für zukünftige Wertschöpfung

Handlungsoptionen aus technischer Sicht

SMART Engineering

Fazit

Agenda

2



Zukünftige Entwicklungen in globalen Wertschöpfungsnetzen

3

Reflektiert

Lebens-

erwartung,

Ausbildung

und Kaufkraft

einer Nation

Fläche der Erde,

die notwendig

ist, um den

Lebensstandard

eines Menschen

dauerhaft zu

ermöglichen

(in Hektar)

Biokapazität

der Erde

Schwelle für

hohe

menschliche

Entwicklung



Maxime für nachhaltige Wertschöpfung

4

Es muss jetzt gehandelt werden!

Mögliche Wege:

Ethisch geprägte Handlung jedes Einzelnen

Grundlegende und angewandte Erforschung von Technologien, Wirkprinzipien und

Handlungsoptionen

Anreize zur Umsetzung von nachhaltigen Lösungen und Geschäftsmodellen seitens der Industrie



Spannungsfeld für Unternehmen

Stoffverbote

Grenzwerte

Kosten

für Energie

Zertifikatauflagen

Image Unternehmerisches

Gewissen

Gewinnerwartungen

der Shareholder [1]

[2]

?

[3] CSR Berichterstattung

[4]

[5]

[6]

Vom Markt

verlangte

Funktionalität

[7]

Beschränktes

Wissen/Rationalität [8]

Gewährleistung/Schadensersatz § Produzenten-

verantwortung [9]

Normen und

Standards

5

[6] Quelle: AJ Cann

[7] Quelle: tirsus gmbH

[8] Quelle: _DJ_

[9] Quelle: MicoLogika

[10] Quelle: DIN

[11] Enzo Carretta

Nachhaltigkeits-Treiber (unternehmensextern) vs. Barrieren der Umsetzung (unternehmensintern)

[1] Quelle: Ssolberg

[2] Quelle: Kruzi-SA

[3] Quelle: Fotodienst,

Jan-Paul Kupse

[4] Quelle: KMJ

[5] Quelle. Harald Hillemanns

[11]





SMART Engineering

Fazit

Agenda

6 6



Planung des Produktlebens: Lebenszyklusmanagement

Die Entwicklung hat im Produktlebenszyklus den größten Einfluss auf

ökonomische, ökologische und soziale Auswirkungen der nachgelagerten Phasen

In der Theorie wird hier durch gezieltes „Vorausdenken“ festgelegt, ob ein Produkt

nachhaltig ist oder nicht

Rohmaterial

Produktion

Entwicklung

Transport

Recycling,

Kompostierung Verbrennung,

Deponierung

Auf-

arbeitung

Nutzung

End of Life

7 7

Weiterverwendung in

anderen Produkt bzw.

Produktionskreisläufen

...



Beispiel Lebenszyklusdenken: Berücksichtigung des Nutzungsszenarios

Auslegung abhängig z.B. von:

Art der Beanspruchung (Dimensionierung des Sicherheitsfaktors)

Nutzungsdauer

Häufigkeit der Nutzung

[1] Produkte mit Fokus auf Materialeinsatz und

Langlebigkeit

[2] [3]

Produkte mit Fokus auf Energieeffizienz

und Wirkungsgrad

[1] Quelle: Fihu

[2] Quelle: Glenn McKechnie

[3] Quelle: Thomas Homberge

[4] Quelle: ChiemseeMan

[4]

8

Modularisierung als Möglichkeit zur Auslegung eines Produktes für verschiedene Nutzungsszenarien

Ersatzteile und Upgrades ermöglichen eine Verlängerung der Nutzungsdauer des Produktes

Diese ist jedoch nicht immer erstrebenswert (z.B. bei Produkten mit steigender Energieeffizienz)



Technologischer Wechsel vs. Inkrementelle Verbesserung

Bisherige technische

Lösung stößt an die

Grenzen Ihrer

Leistungsfähigkeit Kumulativer Entwicklungsaufwand

Leistungs-

fähigkeit einer

Technologie in

Bezug auf

Nachhaltigkeit

Inkrementelle

Verbesserung einer

bestehenden Lösung

Neue,

nachhaltigere

Technologieoption

[1]

[2]

[3]

Braunkohle

1153 g C02/kwh

Erdgas GUD

428 g C02/kwh

Windkraft

24 g C02/kwh

[1] Quelle: Dharion

[2] Quelle: wigwam Jones

[3] Quelle: Jan Krajewski 9

Technologischer Wechsel birgt großes Potential, führt aber auch zu Risiken

Inkrementelle Verbesserungen einer alten Technologie können als Übergangslösung eingesetzt

werden, allerdings steigt dadurch die Gefahr für einen „Lock-In“ in das bestehende System



Fortschreiten der Digitalisierung in der Wertschöpfung - Industrie 4.0

• Smarte Produkte

• Produkte werden befähigt, sich an Gegebenheiten

anzupassen (ausführliche Definition siehe nächste Folie)

• Smarte Produktionssysteme

• Überwachte und konfigurierbare Produktionssysteme

ermöglichen ressourceneffiziente Produktion und

individuelle Produkte

Smarte Umgebungen

• Vernetzte Systeme kommunizieren

miteinander und tauschen

Informationen aus

Smarte Vernetzung von Software, Mechanik und Elektronik führt zu neuen Technologien,

Geschäftsmodellen und Arbeitsweisen

Industrie 4.0

Lernfähiges Thermostat

[1]

Adaptive Beleuchtung

[2]

[3] Smart Grid

[4]

[1] Quelle: Cnet

[2] Quelle: Joachim S. Müller

[3] Quelle: BMW Werk Leipzig

[4] Quelle: James Provost 10



smart | 2

S: Systems Engineering to enable Sustainability

M: Multi-disciplinary & Model-based

A: Adaptive + Autonomous

R: Robust + Renewable

T: Team and Technology

P | 5

People – Process – Project – Product – Production

Zielsetzung: Smarte Zielsetzung der neuen Fabrik von Morgen

11



Handlungsoptionen am Beispiel Produktion

Maschine/Maschine Kommunikation

Simulation & Planung

anhand von Realdaten

Intelligente

Schutzeinrichtungen

Maschine/Werkstück Kommunikation

Echtzeitgesteuerte,

selbstoptimierénde

Produktionssteuerung

Manufacturing

Communities, DIY)

Nachhaltige

Geschäfts-

prozesse (Über

UN-Grenzen) Erneuerbare

Energien Smart Grid

Geschlossene

Kreisläufe und Nutzungs-

kaskaden (Hilfsstoffe,

Abfälle, Abwärme)

Optimierung des

Produktionsablaufs

Energie-

management

Alternative

Kühlschmiermittel

Effizienz-

steigerung von

Maschinen/

Retrofitting

Inkrementelle

Verbesserung von

Produktionsprozessen

(klassisch)

Smarte

Vernetzung

Produktions-

umfeld

Neue Fertigungstechnologien

(z.B. Additive Manufacturing,

flexible & konfigurierbare

Produktionssysteme)

Mensch-Maschine

Interaktion/Ergonomie

am Arbeitsplatz

Optimierung von

Fabriklayout und

Logistik

[1]

[1] Quelle: Mike Baker

[2] Quelle: Thomas Leth-Olsen

[3] Quelle: Lab Science Career

[4] Quelle: medicalgraphics.de

[5] Quelle: e-gnition Hamburg

[6] Quelle: Deglr6328

[2]

[3]

[5]

[4]

[6]

12



Veränderung von Arbeitsweisen in der Fabrik der Zukunft

Mensch steht im Mittelpunkt

zukünftiger Entwicklungen, daraus

ergibt sich eine Änderung von

Arbeitsweisen

[1] [2]

Arbeiter überwacht primär Produktionsprozesse und greift ggf. ein

Andere Qualifikationen notwendig (im Umgang mit Informationstechnik,

Steuerung von Prozessen etc.)

Bestmögliche Unterstützung des Arbeiters durch

Simulation von Arbeitsvorgängen

Bildgebende Verfahren

Anleitung (u.a. durch Augmented Reality)

Maschinen, die sich ergonomisch an Arbeiter anpassen

13 [1] Quelle: Morris & Co

[2] Quelle: IT-production.com



Auswirkungen der neuen Arbeitsweisen

[1]

[2]

14

Neue Bedrohungen

Überwachung

Durch Sammlung von Echtzeitdaten wird

auch die geleistete Arbeit transparenter

Neue Probleme Überreizung

Vielfalt von Informationen überfordert den Anwender

Machtlosigkeit in Ausnahmesituationen Störfälle in Programmen, Maschinen und

Anlagen können nur von Experten behoben werden

Neue Möglichkeiten Flexible Arbeitszeiten, da Produktion ad-

hoc optimiert und verfügbare Ressourcen transparenter werden

[3]

[1] Quelle: urbanewomanmag

[2] Quelle: TJ Waldorf

[3] Quelle: JuergenG



Handlungsoptionen am Beispiel Mobilität

Start/Stop

Automatik

Energie-

rückgewinnung

Elektrische

Servolenkung

Visualisierung

Spritverbrauch/ Emissionen

Schaltempfehlungen

Variabler Kühlerlufteinlass

Umweltfreundliche

Lackierung

Zeitfestigkeit

vs.

Dauerfestigkeit Leichtbau

Aerodynamik

Energiesparendes

Getriebe

Direkteinspritzung

Alternative

Kraftstoffe

Variabler

Ventiltrieb

Downsizing

Inkrementelle

Verbesserung von

Verbrennungsmotoren

(klassisch)

Smarte

Vernetzung

Optimierung

der Karosserie

Neue Antriebskonzepte

(z.B. Elektromobilität/

Hybridisierung)

Verbesserung der

Ergonomie und

Interaktion

Veränderung des

Mobilitätsumfeldes

[1]

[1] Quelle: Markunti

[2] Quelle: Stahlkocher

[3] Quelle: Urban Grammar

[4] Quelle: Karlo

[5] Quelle: Maximilian Schönherr

[6] Quelle: Astrablog

[7] Quelle: medicalgraphics.de

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

15



Einfluss von Konstruktionsparametern am Beispiel Downsizing

Relevanteste Konstruktionsparameter

zur Beeinflussung des Wirkungsgrades

Geometrie und Ausrichtung der Turbine

Art der Zuführung des Abgases zur

Turbine

[1] Quelle: Tognum Ag

[2] Quelle: Vectorportal

Abgasturbolader

Teilsystem Antriebsstrang

Produkt

Produkt-

eigenschaften mit

Nachhaltigkeits-

bezug Wirkungsgrad

Gewicht

Verwendete Schadstoffe

Energieaufwand Material x Geringe Bedeutung

x Geringe Bedeutung x Geringe Bedeutung

Starker Einfluss

16

[1]

[2]



17

Herausforderungen bei der Planung nachhaltiger Produkte und Produktionsweisen

Was zeichnet

ein

nachhaltiges

Produkt aus?

Wie wird mit Zielkonflikten

und Trade-offs

umgegangen?

Welche Handlungsoptionen

gibt es?

Welche Art

von Metrik

wird

eingesetzt?

Gesetzliche Rahmen-bedingungen

Systems Engineering

Nachhaltige Handlungs-optionen

Unternehmens-strategie/ Nachhaltigkeits-´ ziele/Kosten/ ´ Wettbewerb

Wissen Methoden IT Systeme

Welche

Konstruktions-

parameter sind

relevant? Wer ist verantwortlich im

Unternehmen?





SMART Engineering

Fazit

Agenda

18 18



Traditionelle produktorientierte Wertschöpfungsketten

Materialfluss/Fertigung

Produktentwicklung

Produkt- und

Prozessmodelle

Traditional Products

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TVs

glasses

cars

buildings

robots

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machines


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TVs

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robots

machines

19




phones

TVs

glasses

cars

buildings

robots

machines

Die Welt wird smart

Materialfluss/Fertigung

Produktentwicklung

Produkt- und

Prozessmodelle

Die echte und die

virtuelle Welt wachsen

zusammen durch

Cyber-Physikalische

Systeme

Smarte Industrie

• intuitiver Gebrauch

• multi-disziplinär

• multi-funktional

• …

• anpassungsfähig

• autonom

• kontext-sensitiv

• …

Eigenschaften

• intelligent

• konnektiv

• interoperabel…

Kommunikation Internet

Software

Eingebettete

Systeme

Hardware

IT Innovationen als Treiber und Befähiger

Smarter Materialfluss/Fertigung

Smarte Produktentwicklung

Smarte Produkt- /

Prozessmodelle

Smart Products

smartphones

smart TVs

smart glasses

connected cars

building automatization

robots

20



Smarte Produktentwicklung- Veränderung von bestehenden Arbeitsweisen

Neue Berufsbilder

Inter-

Interdisziplinarität

Kollaboration

Förderung der Zusammenarbeit durch geeignete Tools und interkulturelle Kompetenz

Zusammenführung der Disziplinen des Maschinbaus, der Informatik und der Elektrotechnik

Informations-

technik

Durchgängige Verwaltung von standardisierten Produktdaten über Systemgrenzen hinweg

Schon bei der Ingenieursausbildung sollte auf die neuen Entwicklungen reagiert werden, z.B. durch Ausbildung von Nachhaltigkeitsmentoren

21

Software Mechanik

Elektronik

[1] Quelle: AjC1

[2] Quelle: internet and tacos

[1]

[2]



Beitrag intelligenter Informationssysteme zur Planung nachhaltiger Produkte

22

Placeholder

Placeholder

Placeholder

Virtuelle/

ange-

reicherte

Realität

Placeholder

Wartung und

Instand-

setzung

Produktdaten-

management CAx

Wissens-

management

Digitale Fabrik

[1] Quelle: Ewa Rozkosz

[2] Quelle: Internet and tacos

[1]

[2] Nutzbarkeit

Langlebigkeit und

Wiederverwendbarkeit Umsetzbarkeit

Entscheidungs-

unterstützung

Vordenken

und Prüfen Konsistenter

Zyklus



Entscheidungsunterstützung des Ingenieurs durch Bereitstellung von…

23

Ökobilanz

Ökoeffizienz

Kumulierter Energieaufwand

UNEP Ökodesign Richtlinie

Volvo -Materiallisten

Materialintensität

Umwelt-FMEA

EQFD

Entwicklungsmethoden (Prozedurales Wissen)

Entwicklungsmethoden

[1] Quelle: Cubosh

[2] ralphbijker

Sammlung, Aufbereitung und Entwicklung von Methoden und Vorgehensweisen zur

Entstehung nachhaltiger Produkte

Daten mit Nachhaltigkeitsbezug (Deklaratives Wissen)

Verringerung des Suchaufwandes durch Einbindung von Datenbanken

[2]

[1]

Treibhausgasemissionen

Kosten Rohstoffverbrauch

Herkunft von Materialien

Arbeitsbedingungen

Stoffverbote

FK-BeziehungFläche F-NR

1

Kontur K-NR

1

2

3

4

F-NR

1

K-NR

1

2

3

4

1

1

1



Mechanics

Electronics

Software

Der Arbeitsplatz der Zukunft

Integration von Wissen zur Entscheidungsunterstützung in die

Arbeitsumgebung des Ingenieurs

Assembly

model

Sub-

System

model

System

model

Mobility

Solution

Vert

ical S

yste

m Inte

gra

tio

n

Horizontal Value Creation Network

Design EOL Use Production

Planung der Vorgehensweise zur

Entwicklung eines nachhaltigen

Produktes, durch Integration von

Methoden in

Produktentstehungsprozesse

Ad-hoc Nachhaltigkeitsbewertung,

integriert in existierende Werkzeuge der

virtuellen Produktentstehung

24





SMART Engineering

Fazit

Agenda

25 25



Fazit: Ist nachhaltige Produktion & Produktnutzung wirklich planbar?

26

?

Software

Elektronik

Wie kann

eine

verbesserte

Planbarkeit

erreicht

werden? Mechanik

[1] Quelle: Vectorportal

[2] Quelle: Medicalgraphics.de

[3] Quelle: AjC1

[4] Quelle: Internet and Tacos

[1]

[2]

[3]

[4]

Ja, aber noch nicht heute: Neue Werte & Vorgehensweisen gilt es zu erforschen

und zu entwickeln!

Wir sind dabei und Sie?



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

27

SFB 1026

Sustainable

Manufacturing -

Shaping Global

Value Creation

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Technische Universität Berlin

Fachgebiet Industrielle Informationstechnik

Telefon: +49 30 39006-243

Adresse: Pascalstr. 8-9, 10587 Berlin

E-Mail: [email protected]

Internet: www.iit.tu-berlin.de

Tom Buchert, M. Sc.

Technische Universität Berlin

Fachgebiet Industrielle Informationstechnik

Telefon: +49 30 39006-274

Adresse: Pascalstr. 8-9, 10587 Berlin

E-Mail: [email protected]

Internet: www.iit.tu-berlin.de

Virtuelle

Produkt-

entstehung



Backup

28



Human Development Index

29

Teilindex unterer Grenzwert (min) oberer Grenzwert (max)

A Lebenserwartung bei der Geburt 20 Jahre (fixer Wert) 83,4 Jahre (Japan, 2011)

B1 Erfolgte Schulbildung (Mittelwert in Anzahl

Jahren) 0 13,1 (Tschechien, 2005)

B2 0 18,0 (fixer Wert)

B3 Kombinierter Bildungsindex 0 0,978 (Neuseeland,

2010)

C Bruttonationaleinkommen (BNE) pro

Einwohner in KKP US-Dollar 100 (fixer Wert) 107.721 (Katar, 2011)

Die Grenzwerte sind die Minima/Maxima, die jemals von einem Land erreicht wurden.

Die Indizes I für A, B1 und B2 errechnen sich nun zu Der Einkommensindex Z berechnet sich zu

Der Bildungsindex B berechnet sich zu Daraus berechnet sich der HDI zu

Die UNDP unterteilt die Länder nach dem HDI-Wert seit 2009 in vier Entwicklungskategorien:

Länder mit sehr hoher menschlicher Entwicklung

Länder mit hoher menschlicher Entwicklung

Länder mit mittlerer menschlicher Entwicklung

Länder mit geringer menschlicher Entwicklung

Erwartete gesamte Ausbildung

(Mittelwert in Anzahl Jahren)



Ecological Footprint

30



Beispiel Lebenszyklusdenken: Nachhaltigkeit im End of Life

„Cradle to Cradle“ - Geschlossene Kreisläufe „von der Wiege bis zur Wiege“

Nutzungskaskaden – Wiederverwendung von vermeintlichen Abfallprodukten

[1] Quelle: Liquid Oh

[2] Quelle: Vanessa Harden

[3] Quelle: Axel Hindemith

[4] Quelle: Estormiz

[5] Quelle: Charl de Mille-Isles

[1] [2]

[3]

Das

kompostierbare

Zelt

Kultivierung

von Pilzen auf

Kaffeesatz

[4] [5]

31



Beispiel Lebenszyklusdenken: Nachhaltigkeit in der Fertigung

Erforderliche Oberflächengüte?

[1]

[1] Quelle: Glenn McKechnie

[2] Quelle: Naoya Fujii

[3] Quelle: Heunisch

[4] Quelle. Kleuske

Welches Material

ist für diese

Güteklasse

geeignet?

[2] [3] [4]

Wie kann dieses

Material

hergestellt

werden?

Sind ggf. noch

weitere Schritte zur

Nachbearbeitung

notwendig?

CO2

Fußabdruck,

Material-

kosten,

Enthaltene

Schadstoffe

etc.

Energie-

intensität,

Gefährdung

von Arbeitern,

Investitionen

Zeit-

aufwand,

Erhöhter

Ausschuss,

Arbeits-

kosten etc.

32



Emissionsverlagerung

Herstelleraussage: „[…] jede Menge Fahrspaß –

aber kein Gramm CO2 während der Fahrt.“

CO2-Emissionen des smart Fortwo mit

Verbrennungs-motor im Vergleich: 86-119 g/km

Ökobilanz ist von der Wahl der Systemgrenzen

abhängig

Verlagerung der CO2-Emissionen von der Nutzung

(Verbrennung im Motor) zur Erzeugung von Strom

(Verbrennung im Kraftwerk)

[1]

[1] Quelle: Michael Movchin

[2] Quelle: Dmitry A. Mottl

[2]

Stromverbrauch 15,1 kWh/100km

CO2-Emissionsfaktor (deutscher Strommix) 576 g/kWh

CO2-Emission Smart Fortwo (Elektro) 86,98 g/km

33



Effizientere Nutzung auf Kosten einer schlechteren End-of-Life-Bilanz

Die Energiesparlampe benötigt nur ca. 20% der Energie einer Glühbirne, um die selbe Lichtstärke zu erzeugen

Sie enthält aber giftiges Quecksilber, das bei einem Bruch oder unsachgemäßer Entsorgung freigegeben wird und Gesundheitsschäden und Umweltbelastungen bewirken kann

Der erhöhte Energieaufwand für die Entsorgung bzw. das Recyceln wird oft nicht berücksichtigt

Das quecksilberhaltige Leuchtpulver wird als Sondermüll endgelagert

[1] Quelle: Armin Kübelbeck

[2] Quelle: KMJ, alpha masking by Edokter

[2]

[1]



Gute End-of-Life-Bilanz auf Kosten einer schlechteren Gesamtbilanz

Der Slogan zur Vermarktung der Bio-Plastiktüte: „Zeig der Umwelt ein Lächeln“

Biologische Abbaubarkeit theoretisch gegeben

Ökobilanz dennoch deutlich schlechter als bei Alternativen aus Jute, Holz oder Papier

Zusätzlich sind die Bio-Tüten trotz der Zertifizierung nicht für die industrielle Kompostierung geeignet und werden daher aussortiert und zusammen mit den restlichen Kunststoffen Verwertet

Werden mehr Bio-Tüten genutzt anstatt die Alternativen aus Jute, Holz oder Papier, ist die globale Ökobilanz schlechter

Werden die Tüten nicht kompostiert, ist ihre Ökobilanz nicht besser als die von herkömmlichen Plastiktüten

Maisstärke Duroplast [1]

[1] Quelle: Achim Raschka

[2] Quelle: Berliner Morgenpost, dpa

Rewe und Aldi Bio-Tüte [2]



Keine geschlossenen Materialkreisläufe

[1] Quelle: gynti_46

[2] Quelle: Friedrike Farsen, „Müllwelten“ Verbraucherzentrale NRW

3D-Drucker und Beispieldruck [1]

Geschlossener Materialkreislauf für Papier

und Pappe [2]

Beispiel 3D Drucker:

Verschnitte und ausgediente Produkte

werden als Kunststoff entsorgt

Geschlossene

Materialkreisläufe

existieren z.B. für

Metalle, Glas und

Papier



Greenwashing

Kreation eigener Bio-Siegel mit wenig Aussagekraft

Als Bio-Produkte ausgewiesene Kleidung von C&A und H&M wiesen teilweise nur

50% Bio-Baumwolle auf

Zusätzlich ist die Herkunft der Materialien durch die Anbieter teilweise nicht

vollständig nachweisbar

Von Herstellern (z.B. in Indien) als Bio ausgewiesene Baumwolle entspricht nicht

den europäischen Vorgaben

Täuschung der Verbraucher wird durch das Kleingedruckte z.B. auf der Rückseite

des Etiketts oder der eigenen Definition des Bio-Sigels gerechtfertigt

[1]

[1] Quelle: Otto

[2] Quelle: H&M

[3] Quelle: C&A

[4] Quelle: memo (Onlinehandel für Nachhaltige Produkte)

[2]

[3] [4]

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http://www.ci-romero.de/uploads/pics/hum_223px140px.png

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http://www.google.de/imgres?as_st=y&hl=de&biw=1280&bih=913&tbm=isch&tbnid=IKOTcJhsseqbVM:&imgrefurl=http://www.memo.de/null.memo?groupId=14379&page=group.jsp&docid=FKv5nyrQacGvJM&imgurl=https://www.memo.de/dokumente/images/Upload/6f1/cfc/16ee012a1bdb144bd9cf.gif&w=120&h=64&ei=ja9WUrSWOIPZtAbKmIDgDg&zoom=1&iact=hc&vpx=368&vpy=483&dur=87&hovh=56&hovw=106&tx=118&ty=20&page=2&tbnh=56&tbnw=106&start=38&ndsp=52&ved=1t:429,r:41,s:0,i:208

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http://www.ci-romero.de/uploads/pics/cua_223px140px.png

https://www.memo.de/dokumente/images/Upload/6f1/cfc/16ee012a1bdb144bd9cf.gif



Vernachlässigung der sozialen Nachhaltigkeitsperspektive

Computerhersteller rühmen sich mit der

Nachhaltigkeit ihrer Produkte:

Einsparungen natürlicher Ressourcen durch

Wiederverwendung und Recycling

Effizienter Energieverbrauch der Produkte

Anwendung von Entwicklungs- und Fertigungsprozessen, die

die Umwelt nicht nachteilig beeinflussen.

Abfallminimierung und Verhinderung von Wasser-, Luft- und

anderer Verschmutzung…

Gleichzeitig stehen fast alle namhaften

amerikanischen Computerhersteller in der Kritik

wegen unmenschlicher Arbeitsbedingungen in den

Herstellländern wie Mexiko oder China

Jüngstes Beispiel: Mitarbeiter von Apple Zulieferern

in China beklagen exzessive Überstunden und

Misshandlungen von Arbeitern

[1]

[1] Quelle: Ravi Karandeekar

[2] Quelle: DanielZanetti

[2]



Geplante Obsoleszenz

Erhöhung des Absatzes durch Verringerung der Lebensdauer des Produktes

Die verkürzte Lebensdauer wirkt sich negativ auf den Ressourcenverbrauch aus

Unterdimensionierte Bauteile, wie z.B. Kondensatoren in

elektronischen Geräten, Zahnräder in Mixern oder Lager in

Waschmaschinen

Nicht austauschbare oder reparierbare Komponenten, wie

beispielsweise Akkus in Mobiltelefonen oder Tablet-PCs

Einstellen der Produktion von Ersatzteilen, Patronen etc.

Fehlende Downgradefähigkeit (z.B. Austausch der Hardware

bei neuem Betriebssystemen)

Psychische Obsoleszenz: Obwohl ein Produkt noch voll

Einsatzfähig ist, wird dem Nutzer der Eindruck vermittelt, dass

ein neues Produkt gekauft werden muss

Absichten der Hersteller sind schwer nachzuweisen [4]

[1]

[1]: Chrizz

[2]: Torsten Große

[3]: DanielZanetti

[4]: Kyro

[2]

[3]



Ansatz: Befähigung des Ingenieurs durch Entwicklungsmethoden

[1] Quelle: Tekke

[1]

[2]

Analytische Methoden - Wie nachhaltig

ist ein Produkt wirklich?

Checklisten - Welche Forderungen muss

ein Produkt erfüllen um „grün“ zu sein?

Bewertungsmethoden – Wie kann man

Konzepte bzgl. Nachhaltigkeit vergleichen?

Ökobilanz

Ökoeffizienz

Kumulierter Energieaufwand

UNEP Ökodesign Richtlinie

Volvo Black/White-Lists

ISO 14061

Materialintensität

Umwelt-FMEA

EQFD

Wo bleibt der

ganzheitliche

Ansatz?



Ansatz: Konsequenter Leichtbau

Einsparung von Gewicht durch

Materialeinsparung und -substitution

Auslegung von Bauteilen bis in die

Grenzbelastung

durch zunehmende Qualität von Modellen

und Simulationen

durch „Zusammenwachsen“ von Mechanik,

Elektronik und Softwaresystemen

Interdisziplinarität in der Produktentstehung

wird immer wichtiger



„Smarte Produkte“: Anwendungsfall Home Automation

Ziel: erhöhte Effizienz bei der Nutzung von Strom und Wärme im Wohnbereich

Dies ist nur möglich durch zentrale Steuerung, Sensorik und Kommunikation

verschiedener Produkte und Systeme untereinander

[1] Quelle: Marc Ouellette

[2] Quelle: Cnet

[3] Quelle: Joachim S. Müller

[1]

Energiemanagementsystem

Lernfähiges Thermostat [2]

Beleuchtung in Abhängigkeit des

Sonnenstandes und von der

Präsenz im Raum

[3]



„Smarte“ Produktionssysteme

Integration von elektronischen

Komponenten (Sensoren, Steuerung

etc.) in Werkzeugmaschinen, Roboter

und Werkstücke erlaubt eine neue

Stufe der Effizienz in der

Fertigungstechnik

Kommunikation aller Elemente führt

zu einer Echtzeitkontrolle des

Produktionssystems

Kleinserienfertigung, Energie- und

Zeiteinsparungen, Vermeidung von

Ausschuss und die eigenständige

Lösung von Problemen im

Produktionsablauf sind das Ziel

Quelle: BMW Werk Leipzig

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