Beurteilung der Umweltwirkungen eines Produktes mit einem SAP Softwaresystem

Beurteilung der Umweltwirkungen eines Produktes mit einem SAP Softwaresystem

Frank-Dieter Clesle Corporate Portfolio Management

TechniData AG Dornierstr. 3 88677 Markdorf

frank-dieter.clesle@technidata.de

Erik Bachmann

Corporate Portfolio Management TechniData AG

Dornierstr. 3 88677 Markdorf erik.bachmann@technidata.de

Abstrakt: Während allen Lebensphasen eines Produktes können negative Um- weltwirkungen entstehen. Die Gesetzgebung reagiert darauf mit mehren europä- ischen Richtlinien. Betrachtet man die jüngsten Gesetzgebungen, kann gefolgert werden, dass Produzenten mittelfristig gesamte Produktlebenszyklen ökologisch beurteilen müssen.

Methoden und Instrumente zur ökologischen Produktbeurteilung sind vorhanden, aber sie erfordern aufwendige Datenerhebung und Prozessmodellierung. Folglich wenden Unternehmen sie kaum an.

In diesem Beitrag wird der Ansatz zur Integration der ökologischen Produktbeur- teilung in den betrieblichen Alltag mittels einer Software beschrieben, die auf im Unternehmen vorhandene umweltrelevante Daten zurückgreift und die nötigen In- formationen entlang der Supply Chain sicherstellt. Methodisch orientiert sich die Beurteilung an der DIN ISO 14040. Der Beitrag zeigt die Ergebnisse eines Pro- jektes, das von der DFG und TU Darmstadt unterstützt wurde.

1Dieser Ansatz wurde im Projekt C5 (Life Cycle Design auf Basis von Standardsoftwaresystemen) des Transferbereich 55 (Umweltgerechte Produkte durch optimierte Prozesse, Methoden und Instrumente in der Produktentwicklung) gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in Zusammenarbeit mit

1 Einleitung

Da in allen Lebensphasen eines Produktes negative Umweltwirkungen entstehen können, nimmt die ökologische Verantwortung der Hersteller zu. Dies spiegelt sich im Grünbuch zur Integrierten Produktpolitik (IPP) der EU und in weiteren Richtlinien der EU wider.

Betrachtet man die Gesetzgebung in Branchen, die bezüglich des produktbezogenen Umweltschutzes eine Vorreiterrolle spielen, wie z.B. in der Chemie die Richtlinie REACH, kann davon ausgegangen werden, dass Produzenten mittelfristig ökologische Beurteilungen über die kompletten Lebenswege ihrer Produkte durchführen müssen.

Methoden und Instrumente zur ökologischen Beurteilung sind auf einem hohen wissen- schaftlichen Niveau. Die Ergebnisse sind aussagekräftig und gut interpretierbar. Wegen der aufwändigen Datenerhebung und Prozessmodellierung werden diese Lösungen je- doch kaum von Betrieben angewendet. Eine Firma kann nicht die ‚Umweltfreundlich- keit’ eines Nachfolgeproduktes in Bezug zum Vorläuferprodukt in der Design- und Ent- wicklungsphase effizient bewerten.

Es stellt sich die Frage, wie eine ökologische Produktbeurteilung im betrieblichen Alltag z.B. mit einer Software verbessert bzw. überhaupt durchgeführt werden kann.

Der vorgestellte Ansatz wird im Projekt C5 (Life Cycle Design auf Basis von Standard- Softwaresystemen) des Transferbereiches 55 (Umweltgerechte Produkte durch optimierte Prozesse, Methoden und Instrumente in der Produktentwicklung) an der TU- Darmstadt, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in Zusam- menarbeit mit der TechniData AG erarbeitet.

2 Ansatz

Dieser Ansatz der ökologischen Beurteilung folgt zunächst den verfügbaren Informatio- nen. Im Unternehmen vorhandene Daten werden für erste Grobabschätzungen genutzt.

Über Schnittstellen zu Datenaustauschstandards wird die Sicherstellung der nötigen Informationen realisiert. Ökologische Beurteilungen bis hin zur Ökobilanz nach DIN ISO 14040 können unter Eingabe weiterer Daten erreicht werden. Die nach DIN ISO 14040 standardisierte Ökobilanz ist die methodische Basis der hier vorgesehenen ökolo- gischen Produktbeurteilungen. In Anlehnung an die Grundelemente der normierten Öko- bilanz beinhaltet die vorgestellte Methode folgende Komponenten: Leitfaden zur Defi- nition des Ziels und des Untersuchungsrahmens, die rechnergestützte Sachbilanzierung sowie die rechnergestützte Wirkungsabschätzung.

3 Umweltrelevante Informationen

Für ökologische Produktbeurteilungen benötigt man im Unternehmen vorliegende Daten und solche, die extern beschafft werden müssen.

Mit der Lösung „Compliance for Products“ (CfP) wurde eine Basis für die Bereitstellung beurteilungsrelevanter Daten gelegt. Mit CfP werden Werk- und Reinstoffe der verwen- deten Produktteile in einer Spezifikationsdatenbank gepflegt. Die in der Materialwirt- schaft vorhandenen Stücklisten werden in CfP geladen und mit den spezifizierten Werk- und Reinstoffen verknüpft. Dies erfolgt über den „BOM (Bill of Materials) BOS (Bill of Substances) Transfer“. Das Ergebnis ist eine modifizierte Produktstruktur mit den dazu- gehörigen Werk- und Reinstoffen. Zu den Werk- und Reinstoffen lassen sich Eigen- schaften anpassen und für Umweltaspekte nutzen. Um Werkstoffe der Zulieferteile zu- zuordnen, sind Schnittstellen zu den international verwendeten Instrumenten zur Materialdeklaration nötig. Der CfP-Manager unterstützt solche Schnittstellen.

Für die Dateneingabe und Übermittlung für Lieferanten wurde das Tool DCT (Data Collection Tool) entwickelt. Es beinhaltet einen Eingabedialog für Materialdeklarationen und Prozessdaten. Diese werden in ein XML-Format nach der Definition iNEMI und der IPC für die Übermittlung umgewandelt.

Es sollen auch Fertigungsprozesse ökologisch beurteilt werden. Aus Arbeitsplänen im SAP werden die Fertigungsprozesse des Bauteils und die Prozessparameter entnommen.

Um Transportprozesse zu berücksichtigen, werden diese den Zukaufteilen zugeordnet.

Die in der Materialwirtschaft gehaltenen Informationen besagen nicht, woher die Zulie- ferteile stammen. Dies könnte mit der entsprechenden Materialdeklaration übermittelt werden.

Die Prozesse der Nutzungsphase sind dem gesamten Produkt zuzuordnen. Leistungs- und Verbrauchsdaten zur Beurteilung der Nutzungsphase sind nicht in SAP, aber im Pflichtenheft oder anderen Dokumenten im Unternehmen vorhanden.

Um die Entsorgung abzubilden, werden Daten der Entsorger über Verwertungsquoten der Werkstoff- oder Baugruppen benötigt.

4 Vorgehensweise zur ökologischen Beurteilung

Ein Leitfaden steuert die Definition des Ziels und des Untersuchungsrahmens bei Pro- jektstart. Die rechnergestützte Sachbilanzierung umfasst die Weiterverarbeitung der verfügbaren Informationen zu Sachbilanzdaten und unterstützt die Eingabe weiterer beurteilungsrelevanter Daten. Die Wirkungsabschätzung der Sachbilanzdaten erfolgt automatisch. In der Ergebnisausgabe wird das berechnete ökologische Profil dargestellt.

4.1 Leitfaden zur Definition des Ziels und des Untersuchungsrahmens

Bei der Definition des Ziels und des Untersuchungsrahmens wird die Basis für die Da- tenerhebung und -verarbeitung in der Sachbilanz, die Wirkungsabschätzung sowie die Berichterstattung gelegt. Dazu lenkt bei Projektstart ein Leitfaden die ökologische Be- urteilung konform zur DIN ISO 14040.

4.2 Rechnergestützte Sachbilanzierung

Mit der rechnergestützten Sachbilanzierung werden umweltrelevante Daten zu Sachbi- lanzdaten verarbeitet. Hierzu wird die in CfP vorliegende Produktstruktur um Informa- tionen über Transport-, Produktions-, Nutzungs- und Entsorgungsprozesse erweitert und mit konventionellen Sachbilanzdatenbanken verknüpft. Dadurch können die Elementar- ströme abgebildet werden. Diese Datenbanken beinhalten Datensätze zur Energiebereit- stellung, zu Entsorgungs- und Transportdienstleistungen sowie zur Werkstoffherstellung.

Damit lassen sich die Sachbilanzdaten berechnen.

In der Produktstruktur stellen Kästchen das Produkt, die Baugruppen und die Bauteile dar, d.h. die SAP Materialien. Kreise spezifizieren zu den Bauteilen die Werkstoffe.

Informationen zur Entsorgungsphase sind werkstoffspezifisch und mit diesen verknüpft.

Rauten repräsentieren Transport-, Produktions- und Nutzungsprozesse. Die Produkt- struktur in CfP wird damit zur Datenbasis der Sachbilanz.

Die Sachbilanzdaten der Werkstoffherstellungsprozesse können über die angegebenen Werkstoffe und Gewichte mit Sachbilanzdatenbanken berechnet werden. Hierzu müssen Werkstoffe bei der unternehmensspezifischen Einstellung des Tools kategorisiert wer- den.

Zur Berücksichtigung der Produktionsprozesse müssen diese vorab abgebildet und hin- terlegt werden. Hierzu dient das Referenzmodell zur Sachbilanzierung technischer Pro- dukte. Hierbei werden Energieverbräuche, sowie Betriebs- und Werkstoffe, die in den Prozess eingehen, abgebildet. Unternehmsintern kann auf bereits vorhandene umweltre- levante Daten zugegriffen und Prozesskenngrößen abgeleitet werden.

Die berücksichtigten Transportprozesse sind Transportwege der Halbzeuge sowie Ein- kaufteile zum Produktionsort. Zur Berechnung der Sachbilanzdaten müssen die zurück- gelegten Entfernungen, das transportierte Gewicht sowie das Transportmittel definiert sein. Um die verschiedenen Transportinformationen bei gleichen Zukaufteilen von zwei verschiedenen Standorten des Zulieferers zu berücksichtigen, werden in der Produkt- struktur zwei verschiedene Bauteile angelegt.

Die Nutzungsphase wird in Inbetriebnahme, Einsatz, Wartung, Reparatur und Außerbetriebnahme aufgeteilt. Die notwendigen Daten aus dem Unternehmen können im Eigenschaftsbaum in CfP jedem Teil, Werk- oder Reinstoff in der Produktstruktur belie- bige Eigenschaften zugeordnet und gepflegt werden. Handlungsempfehlungen zeigen, wie Energie- und Stoffverbrauch sowie Emissionen des Produkts während der Nut- zungsphase berechnet werden. Diese Ströme werden gegebenenfalls kategorisiert und mit der Sachbilanzdatenbank verknüpft.

In der Entsorgungsphase wird anhand des Produktgewichts und Volumens des Hüllqua- ders der Entsorgungspfad des Gesamtproduktes bestimmt. Der Gewichtsanteil des Pro- dukts, der den Entsorgungsweg „Beseitigung“ durchläuft, kann mit dem Entsorgungs- prozess der Sachbilanzdatenbank verknüpft werden. Die Verwertung wird materialbasiert berücksichtigt. Mit den Verwertungsquoten in CfP wird das Gewicht der Bauteile mit dem Verwertungsprozentsatz multipliziert und mit Prozessen in der Sach- bilanzdatenbank verknüpft.

Für die Nutzungs- und Entsorgungsphase ist eine Szenarienbildung vorgesehen, in der in der Produktstruktur in CfP mehrere Elemente angelegt werden können.

4.3 Rechnergestützte Wirkungsabschätzung

In der Wirkungsabschätzung werden die berechneten Sachbilanzdaten mit ihren Um- weltwirkungen abgeschätzt. Mehrere Methoden sollen hierfür zur Wahl stehen, z.B.:

CML2 baseline 2000 des Centre of Environmental Science – Leiden University, Darmstädter Modell nach der Methode des Umweltbundesamtes, Eco- Indicator 99 oder der kumulierte Energieaufwand. Minimal wird der kumulierten Energieaufwand und eine weitere Methode angewendet. Als Minimum an Wirkungskategorien ist vorgesehen:

Global Warming Potential, Ozon layer depletion, Photochemical oxidation oder Eutro- phication. Damit können die Ergebnisse einzelner Wirkungskategorien dargestellt wer- den. Außerdem können mit aggregierten Werten die Ergebnisse aus ökologischen Pro- duktvergleichen interpretiert werden. Die energetische Betrachtung kann einer Grobabschätzung bei einer eher dürftigen Datengrundlage dienen. Hierzu muss die Richtungsgleichheit zu den ökobilanzbasierten Ergebnissen in einer Produktkategorie getestet werden.

5 Zusammenfassung

Der Ansatz beschreibt, welche Informationen für eine ökologische Produktbeurteilung in Anlehnung an die Ökobilanz nach DIN ISO 14040 benötigt werden und wie diese be- reitgestellt und weiterverarbeitet werden müssen. Der Nutzer kann mit geringer Daten- eingabe einen ökologischen Scan durchführen. Mit weiteren Daten können Produktbe- urteilungen bis hin zur Ökobilanz nach DIN ISO 14040 durchgeführt werden.

Konventionelle Sachbilanzdatenbanken, die unternehmensfremde Prozesse abbilden, werden genutzt. Die Wirkungsabschätzung beruht auf wissenschaftlich anerkannten Modellen und Methoden. Unternehmen können damit ökologische Beurteilungen nach der DIN ISO 14040 durchführen.

Das Ziel des Transferprojektes, den Ansatz zur ökologischen Beurteilung umzusetzen und eine Software zu entwickeln, die im betrieblichen Alltag eingesetzt werden kann, ist prototypenhaft erreicht worden. An der kommerziellen Umsetzung wird gearbeitet.

Literaturverzeichnis

[AAB05] Abele, E.; Anderl, R.; Birkhofer, H. (eds.): Environmentally-Friendly Product Develop- ment–Methods and Tools, Springer, London 2005.

[At01] Atik, A.: Entscheidungsunterstützende Methoden für die Entwicklung umweltgerechter Produkte, Darmstädter Forschungsberichte für Konstruktion und Fertigung, Shaker, Aachen, 2001.

[Di97] Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): DIN EN ISO 14040: Life cycle assessment – Principles and framework, Beuth, Berlin, 1997.

[Eu05] RICHTLINIE 2005/32/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 6. Juli 2005 zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte und zur Änderung der Richtlinie 92/42/EWG des Rates sowie der Richtlinien 96/57/EG und 2000/55/EG des Europäischen Parlaments und des Rates.

[FHA05] Feickert, S.; Hermenau, U.; Abele, E.: "Referenzmodell zur Sachbilanzierung techni- scher Produkte", Industrie Management-Zeitschrift für industrielle Geschäftsprozesse 2/2005, Gito Verlag, Berlin, April 2005, S. 43 -46.

[Go00] Goedkoop, M. et al.: The Eco-indicator 99, A damage oriented method for Life Cycle Impact Assessment, Manual for Designers, Pré Consultants B.V., Amersfoort (Nieder- lande), 2000.

[Gu08] Guinée, Jeroen B. (ed.): Handbook on Life Cycle Assessment: Operational Guide to the ISO Standards, Springer, London, 2002.

[Jo03] JOINT INDUSTRY GUIDE: MATERIAL COMPOSITION DECLARATION GUIDE, 19.09.2003.

[NRR05] Nuij R.; Rentsch C.; Ryder B.: The Informal European IPP Network Workshop on Prod- uct Information, 02.2005.

[Ro04a] RosettaNet: PIP2A10 Distribute Design Engineering Information (Material Composition Reporting), V02.00.00 20 July 2004.

[Ro04b] RosettaNet: Description of Partner Interface Process® for 2A13, Release 11.00.00A, 13.08.2004.

[Um00] Umweltbundesamt (Hrsg.): Hintergrundpapier „Handreichung Bewertung in Ökobi- lanzen“,

http://www.probas.umweltbundesamt.de/download/uba_bewertungsmethode.pdf, August 2000.

[Vd97] VDI- Richtlinie 4600: Kumulierter Energieaufwand- Begriff, Definition, Berechnungsmethoden, VDI- Verlag, Düsseldorf, 1997.

[Wo01] Wolf, B.: Beurteilung des Recyclings bei der Entwicklung umweltgerechter Produkte, Fortschritts-Bericht VDI Reihe 1 Nr. 320, VDI Verlag, Düsseldorf, 2001.