Nachhaltigkeitsinformationen entlang der Lieferkette

Anforderungen an und Ansätze für industrielle Nachhaltigkeit

Das Thema Nachhaltigkeit ist in den vergangenen Jahren auch für Wirtschaftsakteure immer wichtiger geworden. Gesellschaftliche Erwartungen und regulatorische Anforderungen zwingen produzierende Unternehmen dazu, Nachhaltigkeitsaspekte in ihre Unternehmensstrategie zu integrieren und ihre Produkte sowie Prozesse im Hinblick auf die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit zu optimieren [1, 2]. Dafür ist ein kontinuierlicher Datenaustauschs entlang der gesamten Wertschöpfungskette erforderlich [3].

Zum erfolgreichen Datenaustausch entlang der Lieferkette sind hohe Anforderungen an die Definition einer Datenstruktur sowie an Aspekte der Datensicherheit und -schutz zu stellen [4]. Aufgrund der Mehrdimensionalität des Zielraums in Form von drei Dimensionen der Nachhaltigkeit und unterschiedlichen Zielgrößen innerhalb der Dimensionen, sind multikriterielle Ansätze zur Gesamtoptimierung zu entwickeln, die den Anforderungen der unternehmerischen Praxis gerecht werden [5, 6].

Derzeit gibt es verschiedene Initiativen, um diesen Herausforderungen zu meistern. Als eines von vier Verbundprojekten in der aktuellen 3. Förderphase des Forschungscampus ARENA2036 e.V. entwickelt das Projekt EcoFrame ein „Framework für die effiziente Generierung und Bereitstellung von belastbaren Nachhaltigkeitsinformationen für effektive EcoDesign- und Produktionsnetzwerke in der firmenübergreifenden Automobilindustrie“ [7]. EcoFrame beinhaltet drei Teilprojekte, die sich mit den Schwerpunkten Produktentstehung, Produktionssysteme und Kreislaufwirtschaft beschäftigen. Der Fokus liegt hierbei auf der Betrachtung der ökologischen Nachhaltigkeitsdimension.

Methodisches Rahmenkonzept im Projekt EcoFrame

Um die Grundlage für die Entwicklung eines Frameworks zur effizienten Generierung und Bereitstellung von belastbaren Nachhaltigkeitsinformationen zu schaffen, wurde im ersten Schritt eine systematische Anforderungsanalyse durchgeführt. Ziel dieser Analyse war es, die spezifischen Nachhaltigkeitsanforderungen in der Automobilindustrie zu erfassen, bestehende Herausforderungen zu identifizieren und ein gemeinsames Verständnis über notwendige Maßnahmen zur Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in EcoDesign, Produktion und zur Entwicklung hin zu einer Kreislaufwirtschaft zu schaffen. Zur strukturierten Erhebung dieser Anforderungen wurde ein mehrstufiger Prozess durchlaufen (Bild 1).

Die Datenerhebung erfolgte in drei aufeinander aufbauenden Phasen: Zunächst erfolgte eine Online-Umfrage, die einen ersten Überblick über den aktuellen Stand der Nachhaltigkeitsstrategien und -praktiken, sowie vorhandenen Zielkonflikten in den Unternehmen geben sollte. Zielkonflikte im Nachhaltigkeitskontext beschreiben dabei Situationen, in denen unterschiedliche Ziele–etwa Ressourcenschonung versus Wirtschaftlichkeit–nicht gleichzeitig vollständig erreicht werden können [5]. Der Fokus lag dabei auf der Erfassung von Zielkonflikten innerhalb der ökologischen Nachhaltigkeitsdimension.

Neben Einflussgrößen, die innerhalb des Unternehmens liegen, sind hier auch nicht beeinflussbare Größen wie politische Anforderungen zu nennen. Darauf folgten bilaterale Interviews mit Unternehmensvertretern, um die identifizierten Themenfelder detaillierter zu analysieren und spezifische Anforderungen systematisch zu erfassen. Abschließend wurden in einer gemeinsamen Diskussion im Projektkonsortium die gesammelten Anforderungen strukturiert, priorisiert und in einem Anforderungskatalog festgehalten.

Der erste Schritt der Anforderungsanalyse beinhaltete eine umfassende Online-Umfrage [8], die mit sechs Industriepartnern aus der Automobilbranche durchgeführt wurde, wodurch wertvolle Einblicke in den aktuellen Stand gewonnen werden konnten [9]. Die Umfrage bestand aus 44 Fragen, die sich auf verschiedene Nachhaltigkeitsthemen konzentrierten, darunter Nachhaltigkeitsstrategien im Unternehmen, verwendete Nachhaltigkeitsindikatoren, Produktnachhaltigkeit und Datenmanagement.

Zusätzlich gab es die Möglichkeit, spezifische Herausforderungen und Unterstützungsbedarfe im Bereich Nachhaltigkeit zu äußern. Ziel der Umfrage war es, einen ersten Überblick über den Stand der Nachhaltigkeitsstrategien und -Maßnahmen in den teilnehmenden Unternehmen zu gewinnen. Die erhobenen Informationen dienten als Grundlage für die Entwicklung der Interviewfragen, um so eine gezielte Vertiefung relevanter Themen in der nächsten Phase zu ermöglichen.

Aufbauend auf den Ergebnissen der Umfrage wurden im nächsten Schritt bilaterale Experteninterviews mit den Industriepartnern durchgeführt, um den aktuellen Status sowie branchenspezifische Herausforderungen detailliert zu analysieren [10]. Die Gespräche dienten der Identifikation zentraler Anforderungen und der Diskussion praxisnaher Lösungsansätze, wodurch wesentliche Erkenntnisse für weiterführende Forschungsaktivitäten gewonnen wurden.

Um die gesammelten Anforderungen strukturiert zu erfassen und weiterzuentwickeln, wurde eine einheitliche Kategorisierung entwickelt, um eine systematische Einordnung der identifizierten Anforderungen vorzunehmen.

Die Ergebnisse dieser systematischen Analyse wurden in einem Anforderungskatalog zusammengeführt, der als zentrale Referenz für die weitere methodische Entwicklung und Umsetzung innerhalb des EcoFrame-Projekts dient.

Darstellung der Projektergebnisse im Kontext nachhaltiger Wertschöpfung

Der erste Schritt der Anforderungsanalyse, die Online-Umfrage, zeigt deutlich, dass das Thema Nachhaltigkeit in den befragten Unternehmen eine hohe Bedeutung hat. Neben der ökonomischen Dimension, die im Allgemeinen stark berücksichtigt wird, ordneten fünf von sechs Unternehmen der ökologischen Nachhaltigkeitsdimension die Priorisierung „hoch“ oder „sehr hoch“ zu. Auch im Bereich der sozialen Nachhaltigkeit gaben zwei Drittel der befragten Unternehmen dieselbe Priorisierung an.

Der größte Unterstützungsbedarf durch die Wissenschaft hinsichtlich einer nachhaltigeren Ausrichtung des Unternehmens wurde in Freitextfeldern zum einen als Softwaretool beschrieben. Dieses soll ermöglichen, Daten zu sammeln, zu bündeln und zu bewerten. Durch ein entsprechendes Tool soll eine durchgängige Datentransparenz gewährleistet werden. Auf methodischer Seite wurde der Bedarf einer strategischen Leitlinie und Entscheidungsunterstützung genannt, die Unternehmen dabei hilft, die bestehende Komplexität zu bewältigen.

Die darauffolgenden Interviews mit den Projektpartnern bestätigten die Ergebnisse dieser ersten Erfassung. Neben der Definition spezifischer Anforderungen, wurde hier erneut beschrieben, dass die Beherrschung der Vielzahl an Nachhaltigkeitsindikatoren in der Produktentwicklung und Produktion eine große Herausforderung für Unternehmen darstellt. Eine standardisierte Methodik zur Beherrschung dieser Herausforderungen ist bislang nicht etabliert worden.

Die gesammelten Anforderungen wurden in einer umfassenden Tabelle dokumentiert (Bild 2). Diese bietet einen klaren Überblick über die verschiedenen Aspekte der nachhaltigen Produktion. Zunächst werden die jeweiligen Anforderungen beschrieben und inhaltlich erläutert. Dabei wird dargelegt, welcher Zweck oder welches Ziel jeweils verfolgt wird. Anschließend wird aufgezeigt, von wem die Forderung ausgeht. Dabei können verschiedene Abteilungen eines Unternehmens, wie beispielsweise Vertrieb, Management oder Produktion, aber auch externe Stakeholder, darunter Kunden oder Gesetzgeber, die unter anderem maßgeblich für die Wettbewerbsfähigkeit sind, identifiziert werden [11].

Im Folgenden wird die Zuweisung der Umsetzungsverantwortung diskutiert. Hierbei wird dargestellt, welche Instanzen innerhalb des Unternehmens, aber auch welche Tools, wie etwa das ERP-System, für die Umsetzung der Anforderung verantwortlich sind. Ein weiterer entscheidender Aspekt ist die Beschreibung der benötigten Daten oder Unterstützungsressourcen. Dies umfasst beispielsweise erforderliche Schnittstellen im System oder spezifische Daten, wie Material- oder Produktionsdaten. Danach erfolgt die Beschreibung des Zielzustands. Hier wird dargestellt, wie die Situation, das Modell oder die Methode idealerweise aussehen sollen. Es werden Akzeptanzkriterien definiert, welche erfüllt sein müssen, um die Anforderung als erfolgreich umgesetzt zu betrachten.

Die Anforderungen werden zudem in den Prioritäten MUST, WANT oder NICE TO HAVE den Bereichen Produktion, Produktentwicklung und Kreislaufwirtschaft zugeordnet. Diese Klassifizierung hilft dabei, den Handlungsbedarf und die Dringlichkeit der einzelnen Forderungen zu erkennen. Abschließend erfolgt eine Zuordnung zur Anwendungsebene.

Hierzu wurden Granularitätsstufen aus Produkt- und Produktionsperspektive definiert, um festzulegen, auf welche Ebene sich die Anforderungen jeweils beziehen und wo später sowohl Datenströme als auch die methodischen Ansätze ansetzen. Sie wurden als „Material“, „Komponente“ oder „Produkt“ sowie „Maschinenebene“, „Produktionsebene“ und „Standortebene“ definiert. Diese Zuordnung wird sowohl für die interne Anwendungsebene, also das Unternehmen, das das Framework nutzt, als auch für die externe Anwendungsebene, d.h. Akteure, die Teil des Netzwerks sind, vorgenommen.

Durch diese strukturierte Vorgehensweise wird sichergestellt, dass alle relevanten Aspekte der Anforderungen an EcoDesign und nachhaltige Produktionspraktiken umfassend erfasst werden. Aufgrund der Vielfalt der verschiedenen Vorgaben ist es von entscheidender Bedeutung, diese zu clustern, um eine strukturierte und übersichtliche Analyse zu ermöglichen. Daher wurden diese Anforderungen in sechs Cluster überführt. Die Kriterien richten sich dabei an:

1. EcoDesign-Prozesse
2. Kreislaufwirtschaft
3. Nachhaltigkeitsindikatoren
4. Ein Datenmodell zur Nutzung modellbasierter Produktionsdaten
5. Eine teiltransparente Schnittstelle
6. Multikriterielle Optimierung, die verschiedene Einflussgrößen der ökologischen Nachhaltigkeitsdimension berücksichtigt. Die multikriterielle Bewertung bezeichnet eine Methode, bei der verschiedene, teilweise konkurrierende Zielgrößen parallel betrachtet und bewertet werden [12].

Diese Clusterung erleichtert es, die spezifischen Bedürfnisse und Ziele der nachhaltigen Produktion gezielt zu adressieren und eine effektive Umsetzung der Anforderungen zu gewährleisten. Insbesondere im Bereich der Nachhaltigkeitsindikatoren, welche in allen Anwendungsebenen relevant sind, konnten viele konkrete Kennzahlen durch die Unternehmen genannt werden. Daher wurden in einer weiteren Erfassung aktuelle Nachhaltigkeitskennzahlen in Unternehmen dargestellt. Diese liegen jedoch in unstrukturierter Form vor. Darüber hinaus ist anzumerken, dass die Kennzahlen in ihrer Anzahl und Definition auf ständig wechselnde Anforderungen durch unterschiedlichste Stakeholder reagieren müssen. Es kann demnach keine abschließende Liste zu optimierender Kennzahlen erstellt werden.

Vielmehr muss eine Methodik etwaige Änderungen berücksichtigen. Zukünftig bedarf es einer weiterführenden Clusterung im Bereich der Nachhaltigkeitsindikatoren, um diese im Datenmodell vollständig abzudecken, sowie durch die Methodik zu adressieren. Während Anforderungen an ein Datenmodell, sowie an eine teiltransparente Schnittstelle im technischen Bereich liegen, adressieren die Anforderungen der übrigen Cluster eine Methodik zur Nutzung der durch das Datenmodell zur Verfügung gestellten Daten. Hierbei wird deutlich, dass es einer Methodik bedarf, die im Rahmen einer multikriteriellen Optimierung einerseits bereits in der frühen Produktentwicklung und andererseits in der Fertigungsplanung und der Produktion eine nachvollziehbare, auf quantitativen Werten basierende Entscheidungsunterstützung ermöglicht.

Diskussion und zukünftige Maßnahmen

Die Anforderungsanalyse hat ergeben, dass vielen Nutzern konkrete Nachhaltigkeitsanforderungen häufig unklar sind. Darüber hinaus mangelt es an Methoden und Strategien, wie mit Zielkonflikten und Wechselwirkungen zwischen Aspekten der Nachhaltigkeit umgegangen werden soll und wie diese im Verhältnis zueinander bewertet werden sollen [12]. Eine wissenschaftliche Begleitung zur Identifikation von für das Unternehmen angemessener KPIs und ein Abgleich mit gesetzlichen und regulatorischen Anforderungen, z.B. auf Basis der Corporate Sustainability Reporting Directive CSRD zu berücksichtigenden European Sustainability Reporting Standards ESRS, erscheint hier sinnvoll und notwendig.

Eine Methode zur systematischen Identifikation von Wechselwirkungen und Zielkonflikten ist in Entwicklung.

Teil der Methode ist vor allem auch ein strukturierter Ansatz zum Umgang (d.h. Auflösung und Priorisierung) mit Zielkonflikten.

Sie wird detailliert in einem zur Veröffentlichung angenommenen Beitrag von Koch und Sauer mit dem Titel „Zielkonflikte der Nachhaltigkeit“ in wt Werkstatt Technik online Ausgabe 04/2025 beschrieben.

Die Methode umfasst, wie in Abbildung 3 dargestellt, vier Stufen.

Im Rahmen der Vorarbeiten (Stufe 1) müssen für das jeweilige Unternehmen die Anforderungen inkl. der Nachhaltigkeitsanforderungen analysiert werden, dazu gehört in der Regel auch eine Stakeholderanalyse. Daraus muss eine Unternehmensstrategie abgeleitet werden bzw. müssen neue Aspekte in die Strategie aufgenommen werden. Daraus müssen dann konkrete operative Ziele für das Unternehmen definiert werden.

Bei der Status-Quo Ermittlung (Stufe 2) muss die Systemgrenze festgelegt werden, insbesondere ob Elemente der Lieferkette und Produktnutzung mitberücksichtigt werden sollen. Dazu ist auch erforderlich, KPIs zu definieren, die die Zielgrößen der Optimierung darstellen und eine Erfolgsmessung erlauben. Um den Erfolg ex-post zu bestimmen, muss dazu ex-ante auch der Ist-Zustand, d.h. der aktuelle Wert der ausgewählten KPIs erfasst werden.

Um am Ende eine multikriterielle Optimierung zu ermöglichen, sind in Stufe 3 die Handlungsalternativen zu formulieren und Wechselwirkungen und Zielkonflikte der Handlungsalternativen in Bezug auf die festgelegten KPIs zu identifizieren.

In Stufe 4 werden die Handlungsalternativen bewertet und ausgewählt. Im Rahmen der multikriteriellen Optimierung reicht es dabei nicht aus, die KPIs kommensurabel zu definieren und zu gewichten. Dabei würden konstante Wichtungsfaktoren unterstellt, wovon aber bei ökologischen und sozialen Kriterien nicht auszugehen ist (z.B. bei der Annäherung an oder Überschreitung von gesetzlichen Grenzwerten). Für die KPIs muss also ein Nutzenverlauf identifiziert und eine Eintretenswahrscheinlichkeit ermittelt werden. Damit kann dann eine multikriterielle Bewertung und Auswahl von Handlungsempfehlungen erfolgen.

Ziel des Projekts EcoFrame ist es, gemäß den ermittelten Anforderungen, diesen Ansatz der mulitkriteriellen Optimierung weiterzuentwickeln, in ein Software-Modul zu integrieren und mit den Industriepartnern zu validieren.

Erkenntnisse und zukünftige Handlungsfelder im Nachhaltigkeitskontext

Insgesamt kann festgehalten werden, dass der Bedarf an wissenschaftlich fundierten und gleichzeitig anwendungsbezogenen Methoden im Nachhaltigkeitsbereich steigt. Gleichzeitig bringen neue Methoden große Potenziale mit sich, wenn sie neueste Forschungserkenntnisse und Technologien mit realen Anforderungen der Industrie vereinen.

An dieser Stelle setzt das Projekt EcoFrame an. In einem ersten Schritt wurden aktuelle Anforderungen der Unternehmen systematisch ermittelt und dokumentiert. Darauf aufbauend wurden bereits erste methodische Konzepte skizziert, die im weiteren Verlauf detailliert ausgearbeitet und kontinuierlich verbessert werden. Hierfür liegt der Fokus der nächsten Schritte vor allem darauf, die methodischen Entwicklungen Hand in Hand mit der Demonstration an konkreten Beispielen sowie der Validierung der Methoden zu gestalten.

Ziel ist es, mit dem Projekt einen anwendbaren Methodenrahmen zu schaffen, der es allen Beteiligten der automobilen Lieferkette, bzw. des Liefernetzwerks, ermöglicht, in realen und komplexen Lösungsräumen Entscheidungen bestmöglich im Sinne der Nachhaltigkeit zu treffen.

Dieser Beitrag entstand im Rahmen des Verbundprojekts „Forschungscampus ARENA2036: EcoFrame“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ unter dem Kennzeichen 02P23Q860 gefördert wird.