Kreislaufwirtschaft beim Auto-Bau – wie sich Nachhaltigkeit in komplexe Prozesse integrieren lässt

Im Zuge dessen legen die Europäische Union (EU), die Vereinten Nationen (UN) oder die Internationale Organisation für Normung (ISO) ökologische Nachhaltigkeitsziele und -vorschriften fest und treiben so den Wandel zu einer Kreislaufwirtschaft voran. Das hat Auswirkungen auf viele europäische Sektoren, allen voran auf die Automobilbranche. An Bedeutung gewinnen hier speziell Fahrzeugaufbereiter, als Verantwortliche für das Ende des Lebenszyklus von Fahrzeugen (End of Lifecycle, EoL).

Autos, bei deren Konstruktion bewusst auf Zugänglichkeit geachtet wurde – mit leicht abnehmbaren Verkleidungen, klarer Beschriftung und einfachen Demontageverfahren – erleichtern den Fahrzeugaufbereitern ihre Arbeit. Es bleibt jedoch eine Herausforderung, die neuen Umweltanforderungen in die komplexen Prozesse der Autobranche zu integrieren. Denn Autos müssen vielseitige Anforderungen erfüllen. Es muss abgewogen werden zwischen vielen Aspekten:

• Nachhaltigkeit
• Entwicklungs- und Produktionskosten
• Kundenerwartungen, z. B. Farbechtheit oder haptische Qualität
• Und viele weitere.

All das bringt technische Komplexität und teils konkurrierende Leistungsmerkmale mit sich. Das unter einen Hut zu bringen und zudem Kreislauffähigkeit zu erfüllen ist kompliziert.

Nachhaltigkeit muss in das „Systems Engineering Framework“ integriert werden

Einer der wichtigsten Schritte, um Kreislauffähigkeit zu erfüllen: Nachhaltigkeit muss in den übergeordneten Produktentstehungsprozess integriert werden, durch das sog. „Systems Engineering Framework“. In diesem Framework werden die komplexen Schritte von Entwurf bis Produktion eines Fahrzeugs dargestellt.

Alle Stakeholder-Anforderungen werden darin übersetzt in verständliche, messbare Anforderungen (z. B. KPIs). Wichtig ist ein interdisziplinäres Verständnis, d. h. Verantwortliche für Nachhaltigkeit müssen verstehen, welche Anforderungen Verantwortliche für Kosten oder Produktqualität haben – und umgekehrt. In Zusammenarbeit wird eine Systemarchitektur kreiert. Dank dieser Systemarchitektur sehen alle, welche Anforderungen bestehen und mit wem dafür Zusammenspiel notwendig ist.

Dieser iterative Ansatz erstreckt sich von der höchsten Systemebene („Fahrzeug“) bis hinunter zu den Subsystemen (z. B. „Batterie“) und den Komponenten (z. B. „Batteriezelle“ oder „Befestigung“). Abbildung 1 veranschaulicht die Schritte des Anforderungsmanagements in einem vereinfachten Flussdiagramm. Die Prozesse müssen in der Regel auf den Teilsystemebenen mehrfach wiederholt werden.

Abbildung 1: Prozesse zur Verwaltung von Anforderungen im Systems Engineering Framework (ähnlich wie beim Referenz-Modell des Verbands der Automobilindustrie, ASPICE, ab S. 143). Quelle: Capgemini.

Beispiel: E-Auto

Wie können nun Umweltanforderungen in den Entwicklungsprozess integriert werden? Das lässt sich am Beispiel E-Auto zeigen. Für die Entwicklung eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV) ergibt sich eine mehrstufige Systemhierarchie, die in Abbildung 2 dargestellt ist. Diese Hierarchie veranschaulicht die Zerlegung des Gesamtsystems „Fahrzeug“ in Teilsysteme bis hin zu einzelnen Komponenten wie „Batteriezellen“. Abbildung 2 stellt dabei nur einen Teil der Hierarchie dar, da die komplette Hierarchie zu umfangreich wäre, um sie darzustellen.

Abbildung 2: Teil einer mehrstufigen Systemhierarchie eines BEV. Quelle: Capgemini.

Auf den jeweiligen Stufen – von Fahrzeug bis Komponenten – ergeben sich verschiedene Anforderungen, die gegebenenfalls verlinken zu relevanten tieferen Ebenen. In Textform sieht das so aus:

Mit einer solchen eindeutigen Hierarchie lassen sich notwendige Analysen auf allen Ebenen durchführen. Um verlässlich zu überprüfen, ob Anforderungen an Nachhaltigkeit erfüllt werden, gibt es Standard-Methoden, zum Beispiel die Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessement, LCA) oder die Materialflussanalyse (Material Flow Analysis, MFA). Im Beispiel „E-Auto“ kann beispielsweise MFA eingesetzt werden, um zu beurteilen, ob die erforderlichen Wiederverwendungsraten erreicht werden.

Diese Analyse muss auf jeder Ebene durchgeführt werden, und wird dann jeweils in die obere Ebene integriert, s. Abbildung 3. Das führt zu einer umfassenden Bewertung des gesamten Fahrzeugs.

Abbildung 3: Analysen auf unteren Ebenen werden wieder in die obere Ebene integriert und ergeben in Summe eine vollständige Bewertung. Quelle: Capgemini.

Nachhaltigkeit als Wettbewerbsvorteil

Die Rohstoffpreise steigen, Lieferketten werden unsicherer und Kunden, Analysten und Nichtregierungsorganisationen machen Druck. Das lineare Wirtschaftsmodell von “Nehmen – Produzieren – Konsumieren – Entsorgen” scheint zunehmend unhaltbar. Das ist für die Autobranche – neben Themen wie Gen AI und Softwareisierung – eines der akutesten Themen.

Bei all dem sind Unternehmen nicht auf sich allein gestellt. Spezielle Tools – beispielsweise Cameo Systems Modeler von Dassault Systèmes oder Codebeamer von PTC – erleichtern es, die vielen Anforderungen beim Auto-Bau systematisch zu erfassen, zu organisieren und zu verwalten. Zudem können Unternehmen mit den richtigen Partnern und einer belastbaren Strategie den Weg in Richtung intelligenter Industrie gehen. Dabei wird nicht nur Nachhaltigkeit zum Wettbewerbsvorteil, sondern es entstehen ganzheitlich gedachte Lösungen, die von Ende-zu-Ende konzipiert sind und die vernetzte Wertschöpfungsketten auf resiliente Beine stellen.

Co-Autor: Alexander Sorgenicht

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