Lade Inhalt...

Sustainable Product Engineering

Seminararbeit 2012 31 Seiten

Informatik - Wirtschaftsinformatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

EINLEITUNG

1.1 Zielsetzung und Aufbau

2 GRUNDLAGEN
2.1 Nachhaltigkeit
2.1.1 Drei-Säulen-Modell
2.1.2 Ein-Säulen-Modell
2.1.3 Cradle-to-Cradle
2.2 Product Engineering
2.2.1 Klassische Produktentwicklung
2.2.2 Vorgehensmodelle im Product Engineering

3 SUSTAINABLE PRODUCT ENGINEERING
3.1 Einordnung
3.2 Konzepte der nachhaltigen Produktentwicklung
3.2.1 Nachhaltiges Design (EcoDesign)
3.2.2 Life Cycle Design
3.2.3 Environmental FMEA
3.2.4 Environmental QFD
3.2.5 Model nach Lang-Koetz

4 ZUSAMMENFASSUNG

Literaturverzeichnis

Einleitung

In der heutigen Zeit sind innovative Produkte ein wesentlicher Wettbewerbsfaktor für Unternehmen. Dabei spielen ein tolles Design, sowie innovative Technologien eine wesentliche Rolle (vgl. Gleich, et al., 2010 S. 69 ff.). Zudem ist die Produktvielfalt sehr hoch, da viele Produkte kurzlebig sind und bald durch immer neuere Modell e ersetzt werden. Um diesen Bedarf zu decken, sind unter anderem natürliche Ressourcen, Energie und Unternehmen nötig, welche die geforderten Güter erzeugen. Wachsendes Umweltbewusstsein der Konsumenten und die Zunahme der Regulierung durch die Politik und Gesetze bewirken jedoch, dass umweltfreundliche, ressourcenschonende Produkte, oft zusammengefasst unter dem Begriff Green Products (vgl. Wasik, 1996), sehr gefragt sind. Die Entwicklung solcher Produkte erfordert, dass der Gedanke der Nachhaltigkeit bereits in die frühen Phasen der Produktinnovation und -entwicklung integriert wird, da hier wesentliche Eigenschaften und Ausprägungen des Produkts festgelegt werden. Die Frage ist nun, wie solche innovativen und gleichzeitig umwelt- freundlichen Produkte entwickelt werden und wie sich der Entwicklungsprozess an diese neuen Anforderungen angepasst hat.

Daher beschäftigt sich diese Arbeit mit Vorgehensmodellen und Methoden einer nachhaltigen Produktentwicklung.

1.1 Zielsetzung und Aufbau

Das Ziel der Arbeit ist es herauszufinden, inwieweit Aspekte der Umwelt und Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung verankert sind. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Vorgehensmodellen, Methoden und Konzepten im Allgemeinen. Es gilt herauszufinden inwieweit Nachhaltigkeitsaspekte in klassische Vorgehensmodelle integriert werden oder ob es gar gänzlich neue Modelle gibt.

Zunächst wird in den Grundlagen zum einen der Begriff der Nachhaltigkeit definiert und eingegrenzt. Zum anderen gibt es einen Überblick über die Vorgehensmodelle der klassischen Produktentwicklung. Danach folgen Konzepte der nachhaltigen Produkt- entwicklung und ihre Einordnung. Schließlich werden die Ergebnisse zusammengefasst.

2 Grundlagen

2.1 Nachhaltigkeit

Der Begriff der Nachhaltigkeit taucht immer wieder auf und wird oftmals in vers chie- denen Zusammenhängen genannt. Auch die Bedeutung des Begriffs wird oftmals un- terschiedlich interpretiert. Oft werden Begriffe wie „Umweltfreundlichkeit“, „Ökolo- gie“ oder auch „Ressourcenschonende Entwicklung“ im Kontext oder sogar als syno- nym von Nachhaltigkeit genannt. Allerdings geht Nachhaltigkeit über den klassichen Umweltschutz hinaus und fokussiert weitere Aspekte. Im Allgemeinen ist Nachhaltig- keit eher ein Leitbild, welches eine zukunftsorientierte und umweltfreundliche Ent- wicklung der Menschheit beschreibt. Speziell gibt es hierfür verschiedene Modelle bzw. Konzepte, welche unterschiedliche Schwerpunkte legen. Zu den Bekanntesten zählen das Drei-Säulen-Modell, das Ein-Säulen-Modell und das Cradle-to-Cradle- Modell.

2.1.1 Drei-Säulen-Modell

Das Drei-Säulen-Modell ist vor allem in der Wirtschafts- und Finanzwelt weit verbreitet. Es basiert auf dem Grundsatz der drei wesentlichen Pfeiler Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft, welche zu gleichen Teilen die Nachhaltigkeit ausmachen bzw.

erst ermöglichen (Abbildung 1). Das heißt, dass soziale, ökonomische und ökologische Aspekte und deren Ausgleich gleichermaßen bedeutend sind für eine nachhaltige Entwicklung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Drei-Säulen-Modell (Quelle: Andrea Stütz)

(vgl. Beys). Aus dem Drei-Säulen-Modell entstand das weit verbreitete Nachhaltigkeitsdreieck, welches als Sinnbild der Nachhaltigkeit fungiert und die drei oben genannten Prinzipien miteinander verbindet.

2.1.2 Ein-Säulen-Modell

Das Ein-Säulen-Modell steht im Gegensatz zum ausgeglichenen Drei-Säulen- Modell, da der ökologischen Perspektive eine höhere Bedeutung zugeschrieben wird und die ökonomische und soziale Komponente nachgeordnet liegen. Somit ist der Kerngedanke, dass die Umwelt als Basis-Säule für alles andere dient, ohne die, keine anderen Ebenen existieren können. Oftmals wird auch vom Pyramiden- Modell gesprochen, da die Ebenen pyramidenförmig angeordnet sind (vgl. Grunwald, et al., 2006).

2.1.3 Cradle-to-Cradle

Cradle-to-Cradle bedeutet übersetzt „Von der Wiege zur Wiege“ und ist ein Konzept welches eine völlig abfallfreie Wirtschaft anstrebt. Durch den Einsatz wiederverwertbarer Stoffe und Materialien soll Abfall minimiert und ein geschlossener Kreislauf erreicht werden (vgl. Braungart, et al., 2009).

Dies sind nur einige Konzepte bzw. Definitionen von Nachhaltigkeit, die sich weitestge- hend durchgesetzt haben. Trotz ihrer Unterschiede haben sie auch einige gemeinsame Eigenschaften. So ist in jedem Fall die Nachhaltigkeit als ein langfristiges Projekt zu betrachten, d.h. die Ausmaße bzw. Erfolg oder Misserfolg lassen sich endgültig erst nach einem gewissen Zeitraum messen. Dies erschwert die Integration in Projekte, da oft Kennzahlen oder Größen fehlen, um die Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit zu messen.

Im Rahmen dieser Ausarbeitung wird Nachhaltigkeit nicht im Zusammenhang mit einer bestimmten Definition verwendet. Daraus folgt, dass keine Eingrenzung bezüglich bestimmter Kriterien vorgenommen wird. Vielmehr werden alle Facetten der Nachhaltigkeit und ihrer Komponenten betrachtet.

2.2 Product Engineering

2.2.1 Klassische Produktentwicklung

Die klassische Produktentwicklung (Product Engineering) ist eine Ingenieursdisziplin, die sich mit dem Design und der Entwicklung von Produkten beschäftigt. Sie beschreibt den Prozess vom groben Entwurf eines Produktes bis hin zur prototypischen Entwick- lung und Übergabe an die Fertigung (vgl. Holland, et al., 2011, S. 270 f.). In der Regel handelt es sich um komplexe Produkte, die demzufolge eine komplexe Entwicklung bedingen. Um diese Komplexität beherrschen zu können, wird der systemische Ansatz verfolgt. Das systemische Vorgehen dient dazu Produkte zu verstehen bzw. zu erfassen und in ihrer Komplexität zu beherrschen. Das Produkt wird abstrahiert und in einer groben Form ohne Details dargestellt. Diese werden in den darauf folgenden Schritten nach und nach hinzugefügt und das Produkt komplettiert. Außerdem wird das Produkt in seinem Systemumfeld betrachtet und in Relation zu diesem gesetzt (Hahn & Austing, 2011).

Bei der Entwicklung kommen unterschiedliche Methoden und Vorgehensmodelle zum Einsatz. Es existiert eine Reihe von unterstützenden Werkzeugen und Anforderungen, die erfüllt werden müssen. Außerdem gibt es unterschiedliche Herausforderungen an die Produktentwicklung, die es zu bewältigen gilt (vgl. Hahn, et al., 2011). Eine davon ist die ressourcenschonende Produktentwicklung, die die Grundlage der Thematik vor- liegender Arbeit darstellt. Vor allem die Integration der Nachhaltigkeit in Vorgehens- modelle und Methoden des Product Engineering bildet den Schwerpunkt.

Dazu sollen im Folgenden klassische Vorgehensmodelle und Methoden der Produktentwicklung näher betrachtet und eingeordnet werden.

2.2.2 Vorgehensmodelle im Product Engineering

Das Vorgehen bei der Produktentwicklung besteht aus einer Reihe unterschiedlicher Phasen und Methoden, welche wiederum zu einer Methodik zusammengefasst wer- den. Eine Methodik bildet eine Art Framework zur Entwicklung und beschränkt sich lediglich auf Handlungsempfehlungen. Diese können je nach zu entwickelndem Pro- dukt und Anforderungen angepasst werden. Somit existiert keine optimale Methodik, sondern vielmehr muss diese basierend auf bereits gemachten Erfahrungen und Richtwerten ermittelt und zusätzlich gegebenenfalls angepasst werden.

Für unterschiedliche Probleme und Szenarien existieren unterschiedliche Lösungen und Konzepte. Generell können diese Konzepte nach ihren Einsatzebenen geordnet

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Auflösungsgrad nach Lindemann ( Lindemann, 2009)

werden. Je nachdem, was entwickelt werden soll und welche Teilaufgabe zu lösen ist, unterscheidet man zwischen Makro- und Mikrologik. Abbildung 2 zeigt den Auflösungs- grad nach Lindemann. Es sind drei Ebenen definiert: die Makrologik, die Ebene der Problemlösung und die Mikrologik. Zur Mikrologik gehören elementare Handlungsab- läufe, die ein Teilproblem lösen und grundlegende Denkabläufe unterstützen sollen. Zu den bekanntesten Konzepten gehört das TOTE-Schema (siehe 2.2.2.4). Die Ebene der Problemlösung hingegen umfasst Methode, welche dazu dienen spezielle Probleme mithilfe eines Ablaufs zu lösen. Dazu zählen der Problemlösungszyklus von Ehrlenspiel und die TRIZ-Methodik (2.2.2.5) von Altschuller (vgl. Orloff, 2006). Die Makrologik schließlich beinhaltet Verhaltensmodelle, die in Projekten über einen längeren Zeit- raum hinweg eingesetzt werden. Dazu gehören unter anderem die hier vorgestellte Konstruktionssystematik nach Roth (2.2.2.2), das Vorgehensmodell der VDI Richtlinie 2221 (2.2.2.1) und das Stage-Gate-Modell (2.2.2.3). Neben diesen klassischen Vorge- hensmodellen und Methoden, welche sich auf den unterschiedlichen Ebenen einset- zen lassen, existieren weitere Werkzeuge, die bei der Produktentwicklung, beispiels- weise als Methode im Vorgehensmodell nach VDI 2221, eingesetzt werden können. Dies sind Qualitätssicherungswerkzeuge, wie FMEA (2.2.2.6) und QFD (2.2.2.7), welche dazu dienen, in frühen Phasen der Entwicklung Anforderungen zu spezifizieren und Fehler zu vermeiden.

Im Folgenden werden einige der oben genannten Ansätze kurz vorgestellt.

2.2.2.1 VDI Richtlinie 2221

Die Richtlinie 2221 vom Verein Deutscher Ingenieure (vgl. Richtliniendetails 2012) be- schreibt ein methodisches Vorgehen beim Konstruieren technischer Systeme. Die Richtlinie stellt dabei einen allgemeinen Leitfaden dar. Somit handelt es sich um eine allgemeingültige Empfehlung, die jeweils an das jeweilige Produkt und seine besonde-

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Ablaufplan nach VDI 2221 (Quelle: o.V. (2009): Quellen. Online (2009))

ren Entstehungsumstände angepasst werden kann.

Die Methode sieht insgesamt vier grobe Konstruktionsphasen, wie sie auch in der Kon- struktionssystematik von Roth (vgl. Roth, 2000) vorkommen, vor. In der ersten Phase des Planens wird die Aufgabenstellung ausgearbeitet. Daraus wird in der darauf fol- genden Konzeptionsphase ein Konzept ausgearbeitet, welches wiederum in der drit- ten, der Entwurfsphase, in einen Entwurf überführt wird. Schließlich folgt die Ausarbei- tung des Entwurfs. Diese Konstruktionsphasen sind weiterhin jeweils in unterschiedl i- che Aufgaben unterteilt, sieben an der Zahl. Nach jedem Arbeitsschritt entsteht ein Ergebnis, welches in Form von Dokumenten bzw. Modellen festgehalten wird. Außer- dem wird nach jedem Schritt ein Abgleich mit den vorhandenen Anforderungen an das Produkt vorgenommen und falls nötig, ein Rücksprung eingeleitet. In Abbildung 3 ist der Ablauf nach der VDI Richtlinie 2221 grafisch dargestellt.

Das V-Modell wird hier nicht betrachtet, da es sich um eine höhere Ebene der Anwei- sungen handelt, d.h. sie sind zu grob, als dass sie im Hinblick auf Nachhaltigkeit konk- ret betrachtet werden können. Es ist ein Teil der Makroebene und wird daher ständig durchlaufen.

2.2.2.2 Konstruktionssystematik von Roth

Die Konstruktionssystematik von Karlheinz Roth ist eine Methode, die wesentliche Schritte des Konstruierens in Verbindung mit Konstruktionskatalogen beschreibt.

Die Methodik besteht aus vier groben Phasen:

- Aufgabenformulierungsphase
- Funktionelle Phase
- Prinzipielle Phase
- Gestaltende Phase

In jeder Phase entsteht ein sogenanntes Produktmodell, welches ein Modell des ang e- strebten Produktes ist und die in der jeweiligen Phase erarbeiteten Ergebnisse enthält. Diese dienen als Bezugsrahmen für die anderen Schritte.

[...]

Details

Seiten
31
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656175773
ISBN (Buch)
9783656175698
Dateigröße
14 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v192515
Institution / Hochschule
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Note
1.0
Schlagworte
Nachhaltigkeit Produktentwicklung Sustainability

Autor

Zurück

Titel: Sustainable Product Engineering