{"id":93723,"date":"2019-12-15T12:00:00","date_gmt":"2019-12-15T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/industry-science.com\/?post_type=article&p=93723"},"modified":"2024-04-16T16:32:11","modified_gmt":"2024-04-16T14:32:11","slug":"circular-economy-in-global-value-added-networks-analysis-of-current-challenges-for-industrial-implementation-of-circular-economy","status":"publish","type":"article","link":"https:\/\/industry-science.com\/en\/articles\/circular-economy-in-global-value-added-networks-analysis-of-current-challenges-for-industrial-implementation-of-circular-economy\/","title":{"rendered":"Circular Economy in Global Value-Added Networks"},"content":{"rendered":"\n

Bis zum Jahr 2030 wird erwartet, dass die Weltbev\u00f6lkerung auf circa 9 Milliarden Menschen anw\u00e4chst. Die damit einhergehenden Herausforderungen zur Deckung der Nachfrage verst\u00e4rken somit den Druck auf die nat\u00fcrlich begrenzten Ressourcen. Ohne ein Umdenken dar\u00fcber, wie die Gesellschaft Materialien verwendet, k\u00f6nnten viele f\u00fcr die Industrie wichtige Elemente in den n\u00e4chsten 50 Jahren ersch\u00f6pft sein [1].<\/p>\n\n

Die Kreislaufwirtschaft nimmt sich diesen Herausforderungen an und zielt darauf ab, Produkte, Komponenten und Materialien mehrfach wertsch\u00f6pfend dem Produkt- und Produktionslebenszyklus zuzuf\u00fchren [2]. Hierdurch soll so viel von dem wirtschaftlichen und \u00f6kologischen Nutzen wie \u00f6konomisch vern\u00fcnftig m\u00f6glich ist, zur\u00fcckgewonnen werden, um die Beanspruchung der nat\u00fcrlich begrenzten Ressourcen zu verringern [3].<\/p>\n\n

Untersuchungen zeigen die Potenziale einer zirkul\u00e4ren Wirtschaft: In Bezug auf den Rohstoff- und Energieverbrauch sind Einsparungen von bis zu 90 % im Vergleich zur Produktion derselben Waren im linearen Modell m\u00f6glich. Somit k\u00f6nnen Reduktionen in Material- und Energiekosten erwartet werden. Auch eine Senkung der Produktpreise um bis zu 30 % kann durch eine Umsetzung der Kreislaufwirtschaft erreicht werden [2].<\/p>\n\n

Begriffsunterscheidungen in der Kreislaufwirtschaft<\/h2>\n\n

H\u00e4ufig wird der englische Begriff Remanufacturing (Wiederaufbereitung) nahezu synonym mit dem Begriff Kreislaufwirtschaft verwendet [2-5], obwohl die Wiederaufbereitung lediglich darin besteht, gebrauchte Produkte wieder auf Qualit\u00e4tsstandards von neuen Produkten zu bringen [3] wohingegen die Kreislaufwirtschaft mehr umfasst, beispielsweise die Reparatur oder das Recycling [2, 5, 6].<\/p>\n\n

Die Autoren der \u201eRemanufacturing Market Study\u201c [5] haben eine umfangreiche Begriffsabgrenzung f\u00fcr die Kreislaufwirtschaft vorgenommen. Eine Auswahl der darin unterschiedenen Begriffe sind in Bild 1 dargestellt. Reuse meint die Wiederverwendung eines Produkts mit dem gleichen Zweck, den das Produkt in seinem vorherigen Lebenszyklus hatte. Bei der Reparatur geht es um die Beseitigung eines Fehlverhaltens, welches ohne Erneuerung der Garantie auf das Produkt behoben wird. Refurbish k\u00fcmmert sich nicht um die Wiederherstellung der Funktionalit\u00e4t, sondern um die optische Aufbereitung eines gebrauchten Produkts.<\/p>\n\n

Bei den bisher genannten Optionen der Kreislaufwirtschaft bleibt die Teileidentit\u00e4t der Produkte bestehen, d. h. dass eine zu Beginn vergebene Produktnummer erhalten bleibt. In den folgenden Optionen hingegen wird die Teileidentit\u00e4t aufgel\u00f6st, d. h. es m\u00fcssen neue Produktnummern vergeben werden. Remanufacturing wird hierbei definiert als Prozess zur Wiederherstellung von Produkten auf ein Niveau, das mindestens dem eines Neuprodukts gerecht wird. \u00dcblicherweise werden die Produkte danach mit der g\u00e4ngigen Gew\u00e4hrleistung wie neu verkauft.<\/p>\n\n

Letztlich geht es beim Recycling darum, Rohmaterialien aus einem Produkt zu extrahieren. [5] Eine weitere umfassende Definition relevanter Begriffe f\u00fcr die Kreislaufwirtschaft wird von der \u201eAutomotive Parts Remanufacturers Association\u201c gegeben [7]. Die Entscheidung dar\u00fcber, welche dieser R\u00fcckgewinnungsoptionen gew\u00e4hlt wird, h\u00e4ngt von verschiedenen Faktoren wie technische Machbarkeit, Verf\u00fcgbarkeit geeigneter gebrauchter Produkte, sowie wirtschaftlichen und \u00f6kologischen Kosten und Nutzen ab [3].<\/p>\n\n

\"Einordnung
Bild 1: Einordnung der Begrifflichkeiten der Kreislaufwirtschaft in den Produktlebenszyklus (in Anlehnung an [2, 5]).<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Anwendungsf\u00e4lle und Herausforderungen in der Praxis<\/h2>\n\n

Remanufacturing als kreislaufwirtschaftliches Prinzip findet in der Automobilzulieferindustrie seit Jahrzehnten Anwendung. Dabei hat sich vor allem die Automobilteileversorgung f\u00fcr den Aftermarket als relevantes Anwendungsfeld erwiesen. Wenn die Serienproduktion von Fahrzeugen ausl\u00e4uft und entsprechende Fahrzeugteile nur noch als Reparatur- und Serviceteile ben\u00f6tigt werden, steigen die Produktionskosten deutlich an. Dies ist bedingt durch die hohe Variantenvielfalt bei kleinen St\u00fcckzahlen in Kombination mit langen Nachliefererwartungen f\u00fcr Fahrzeugersatzteile bei den Kunden.<\/p>\n\n

Hier ist Remanufacturing eine L\u00f6sung um durch einen hohen Werterhalt der Gebrauchtteile und eine gegen\u00fcber Neuproduktion deutlich reduzierte Fertigungstiefe auch noch Jahre nach Serienauslauf eine zeitwertgerechte Reparaturl\u00f6sung anbieten zu k\u00f6nnen. Bild 2 zeigt ein typisches Portfolio an Teilen, die aktuell in gro\u00dfen St\u00fcckzahlen \u00fcber Remanufacturing aus Gebrauchtteilen aufbereitet werden. Hierzu z\u00e4hlen beispielsweise Energiesysteme wie Starter und Generatoren, Brems- und Dieselsysteme wie Injektoren sowie viele weitere Produkte.<\/p>\n\n

Produzierende Unternehmen im Automotive Aftermarket haben gro\u00dfe Erfahrung und Kompetenz in Entwicklung, Produktion und Vertrieb von qualitativ hochwertigen Fahrzeugersatzteilen. Sie haben als OEM Zugang zu allen technischen Daten, Produktionsanlagen, Lieferanten und Komponenten f\u00fcr die Fertigung von Neuteilen, wie auch f\u00fcr das Remanufacturing ihrer Produkte. F\u00fcr den Vertrieb ihrer Produkte haben sie in der Regel sehr effiziente, marktw\u00e4rts gerichtete Strukturen. Eine strukturierte R\u00fcckf\u00fchrung einer gro\u00dfen Anzahl von gebrauchten Produkten von Kunden stellt sie jedoch vor erhebliche Herausforderungen.<\/p>\n\n

Am Anfang steht dabei vor allem die Frage: \u201eWarum sollte ein Kunde die Produkte \u00fcberhaupt zur\u00fcck geben?\u201c. Hierzu ist ein geeigneter Anreiz notwendig. Im Automotive Aftermarket ist neben weiteren Varianten ein finanzieller Anreiz im Sinne eines Pfands markt\u00fcblich. Bezieht ein Kunde aufgearbeitete Teile, dann berechnet der Verk\u00e4ufer zus\u00e4tzlich zum Preis des Erzeugnisses einen finanziellen Aufschlag, welcher erstattet wird, wenn ein zu dem verkauften Teil passendes Altteil zur\u00fcckgegeben wird. <\/p>\n\n

\u201ePassendes Altteil\u201c definiert sich hierbei durch eine Kombination von technischen und kommerziellen Annahmevoraussetzungen. Diese umfassen neben der genauen Identifikation der zur\u00fcckgef\u00fchrten Produktvariante und dem technischen Zustand im Hinblick auf die Instandsetzbarkeit vor allem die Frage, ob der Kunde ein finanziell beaufschlagtes Teil erworben und damit folglich das Recht zur R\u00fcckgabe des Altteils gegen Verg\u00fctung erworben hat. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Annahmevoraussetzungen sind f\u00fcr produzierende Unternehmen notwendig, um das finanzielle Risiko beherrschbar zu machen. Neben finanziellen Anreizen sind au\u00dferdem neue Formen der Kollaboration von Teilnehmern der Supply Chain notwendig, um eine geteilte Einsicht in die Sinnhaftigkeit des nachhaltigen Handelns zu f\u00f6rdern.<\/p>\n\n

\"Typisches
Bild 2: Typisches Portfolio an Produkten, die aktuell \u00fcber Remanufacturing aus Gebrauchtteilen produziert werden (in Anlehnung an [8]).<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Weiterhin werden r\u00fcckw\u00e4rts gerichtete Logistikstrukturen ben\u00f6tigt, welche in der Lage sind, die f\u00fcr das Unternehmen relevanten M\u00e4rkte abzudecken, sodass Altteile physisch zur\u00fcckgef\u00fchrt und angemessen gehandhabt werden k\u00f6nnen. Der fl\u00e4chendeckende Aufbau und Betrieb dieser Strukturen gem\u00e4\u00df eines einheitlichen Standards erfordert einen erheblichen Aufwand, den einige Unternehmen nur schwer leisten k\u00f6nnen.<\/p>\n\n

Schlie\u00dflich stellt sich auch noch die Herausforderung der Integration von Verbuchungs-, Bestandsf\u00fchrungs- und Zahlungsprozessen f\u00fcr Altteile in bestehende ERP-Systeme, die i. d. R. wenig Unterst\u00fctzung f\u00fcr vom Markt r\u00fcckw\u00e4rts gerichtete Prozesse anbieten. In diesem Zusammenhang darf nicht vergessen werden, dass die Kunden dann gleichzeitig auch zu Lieferanten werden, was Fragen hinsichtlich geeigneter Kundenkommunikation, Reporting und Claims-Management bzgl. kreislaufgef\u00fchrter Teile aufwirft.<\/p>\n\n

Erste L\u00f6sungsans\u00e4tze in der industriellen Praxis<\/h2>\n\n

Zum Meistern dieser Herausforderungen ist ein Portfolio an modularen Services notwendig, welches es produzierenden Unternehmen erm\u00f6glicht, Stoffkreisl\u00e4ufe zu schlie\u00dfen, ohne ihre Organisation mit der daraus resultierenden Komplexit\u00e4t zu belasten. Die Services m\u00fcssen bei der Abholung der Gebrauchtteile beim Nutzer oder H\u00e4ndler beginnen. Anschlie\u00dfend wird eine Identifikation der Altteile unter Nutzung spezieller Datenbanken und eine Beurteilung und Sortierung anhand technischer und kommerzieller Kriterien ben\u00f6tigt. Die angenommenen Teile m\u00fcssen gelagert und bedarfsgerecht angeliefert werden, sobald sie in der Produktion ben\u00f6tigt werden. Letztlich muss das kommerzielle System aus finanziellen Anreizen kaufm\u00e4nnisch betrieben und \u00fcberwacht werden, um das finanzielle Risiko zu kontrollieren.<\/p>\n\n

Die Circular Economy Solutions GmbH (C-ECO) konzentriert ihr Gesch\u00e4ftsmodell unter der Servicemarke CoremanNet beispielsweise auf das Angebot dieser Dienstleistungen. Die Ausgestaltung der Services ist dabei speziell auf die Anforderungen f\u00fcr ein Remanufacturing der Produkte ausgerichtet. Das Unternehmen betreibt f\u00fcr seine Kunden dazu geschlossene R\u00fccknahmesysteme (closed-loop) basierend auf finanziellen Anreizen. Neben dem beschriebenen Pfand-\u00e4hnlichen System werden auch weitere markt\u00fcbliche Vertragsvarianten zwischen Produzenten und ihren Kunden unterst\u00fctzt.<\/p>\n\n

Ein wichtiges Element als Voraussetzung f\u00fcr ein Remanufacturing ist die Identifizierung und produktionsgerechte Sortierung gleichartiger Teile zur Beschickung eines batchbasierten, industriellen Fertigungsprozesses auf Basis von produktspezifischen St\u00fccklisten mit definierten Komponenten, Arbeitsschritten und Plankosten. Dieses setzt C-ECO basierend auf von ihren Kunden bereitgestellten Daten um oder unterst\u00fctzt diese auch durch die eigenst\u00e4ndige Erstellung dieser Datengrundlagen. Das Unternehmen betreibt dazu ein weltweites Netzwerk aus R\u00fccknahmest\u00fctzpunkten mit Schwerpunkt auf Europa und Nord-Amerika.<\/p>\n\n

Um die Komplexit\u00e4t dieser Services zu managen und weltweit einen einheitlichen Standard anbieten zu k\u00f6nnen, sind dedizierte IT-Systeme, die speziell auf den Zweck der Produktr\u00fcckf\u00fchrung und -wiederaufbereitung ausgerichtet sind, notwendig. Insbesondere Cloud-basierte L\u00f6sungen mit integrierbaren Schnittstellen zu allen g\u00e4ngigen ERP-Systemen haben sich dabei in der Vergangenheit als vorteilhaft herausgestellt.<\/p>\n\n

Durch angepasste Entscheidungsunterst\u00fctzungs- und Transaktions-IT-Systeme ist es m\u00f6glich, Prozessl\u00fccken im Kreislauf produzierender Unternehmen zu schlie\u00dfen, sodass diese sich vollst\u00e4ndig auf ihre produkt- und fertigungsspezifischen Kernkompetenzen fokussieren. Dies ist beispielsweise durch das Service-Angebot von C-ECO realisierbar.<\/p>\n\n

Fazit und Ausblick<\/h2>\n\n

Ein nachhaltiger \u00dcbergang der Linearwirtschaft hin zu einer Kreislaufwirtschaft muss weiterhin durch grundlegende Innovationen unterst\u00fctzt werden, beispielsweise durch die Ber\u00fccksichtigung der Wiederverwendung von Produkten bereits in der Phase des Produktdesigns, die vollst\u00e4ndige Integration der Wertsch\u00f6pfungskette und letztlich der Entwicklung von Technologien und Systemen zur wirtschaftlichen und \u00f6kologischen Wiederaufbereitung von verschiedenen Arten von Produkten oder R\u00fcckgewinnung von Materialien [2].<\/p>\n\n

Die hier beschriebene Umsetzung von Kreislaufwirtschaft im Automotive Aftermarket beschreibt vor allem technische und kommerzielle Innovationen zur Schlie\u00dfung von Stoffkreisl\u00e4ufen im Sinne eines \u201eClosing-the-Loop\u201c-Ansatzes. Dies hat auch einen positiven Einfluss auf die Reparierbarkeit und Verl\u00e4ngerungen der Lebensdauer von gebrauchten Fahrzeugen, was zu einer Verlangsamung und Reduktion des Ressourcenverbrauchs in der Fahrzeugneuproduktion f\u00fchrt. Dies wird auch als \u201eSlowing-the-Loop\u201d- bzw. \u201eReduce\u201c-Ansatz bezeichnet.<\/p>\n\n

\"Zusammenfassung
Bild 3: Zusammenfassung bestehender Herausforderungen und aktueller L\u00f6sungsans\u00e4tze f\u00fcr die effiziente Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n

Heutige Kreisl\u00e4ufe mit dem Zweck eines Remanufacturings von Produkten sind in der Regel als \u201eclosed-loop\u201c ausgestaltet. Dies gilt im doppelten Wortsinn: f\u00fcr die Schlie\u00dfung des Stoffkreislaufs, wie auch f\u00fcr die Beschr\u00e4nkung der Teilnahme am System. Einzelne Unternehmen gew\u00e4hren dabei exklusive Altteile-R\u00fcckgaberechte an ihre Kunden, die ausschlie\u00dflich vom Erwerber eines aufgearbeiteten Teils in Anspruch genommen werden k\u00f6nnen. Statt \u201eCircular Economy\u201c entspricht dies eher einer \u201e2-way-linear\u201c-Abwicklung. F\u00fcr die Zukunft ist zu erwarten, dass diese Systeme mit dem Ziel weiterentwickelt werden, R\u00fcckgaberechte \u00fcbertragbar zu gestalten, um so auch nicht direkt in Gesch\u00e4ftsbeziehung stehende Marktteilnehmer wie z. B. weitere Handelsstufen in den Kreislaufprozess einzubinden [9].<\/p>\n\n

Die in allen Lebensbereichen weiter fortschreitende Digitalisierung erm\u00f6glicht es auch bisher nicht umsetzbare Gesch\u00e4ftsmodelle zu entwickeln, beispielsweise indem Nutzungsdaten von Produkten gesammelt und ausgewertet werden. Diese Entwicklung betrifft nicht nur die produzierenden Unternehmen, sondern bietet auch Chancen f\u00fcr Service-Anbieter, die aufgrund spezieller Kompetenzen L\u00fccken im Kreislaufprozess oder Gesch\u00e4ftsmodell schlie\u00dfen k\u00f6nnen. \u201eManaging Circular Economy\u201c im Sinne der Beherrschung der Komplexit\u00e4t des Produkt-Systems ist hier als ein Wachstumsfeld zu nennen [10].<\/p>\n\n

Auch die Gesetzgebung stellt insbesondere global agierende Unternehmen vor gro\u00dfe Herausforderungen, da gesetzliche Vorschriften je nach Land unterschiedlich sein k\u00f6nnen und somit zu Wettbewerbsvorteilen bzw. -nachteilen f\u00fchren k\u00f6nnen [3].<\/p>\n\n

Bild 3 stellt die genannten Herausforderungen und erste L\u00f6sungsans\u00e4tze zusammenfassend dar.<\/p>\n\n

Dieser Beitrag entstand im Rahmen des AiF-Projekts \u201eProdAlloPlan.net\u201c, IGF Vorhaben-Nr.: 20467 N. Das Projekt wird gef\u00f6rdert durch das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.<\/em><\/p>\n

Bibliography <\/h2>\r
[1] World Economic Forum: Towards the circular economy: accelerating the scale-up across global supply chains: Geneva 2014.\r
[2] Tolio, T.; Bernard, A.; Colledani, M.; Kara, S.; Seliger, G.; Duflou, J.; Battaia, O.; Takata, S.: Design, management and control of demanufacturing and remanufacturing systems. In: CIRP Annals 66 (2017) 2, S. 585-609.\r
[3] Thierry, M.; Salomon, M.; van Nunen, J.; van Wassenhove, L.: Strategic Issues in Product Recovery Management. In: California Management Review 37 (1995) 2, S. 114-36.\r
[4] MacArthur, E.; Zumwinkel, K.; Stuchtey: Growth within: a circular economy vision for a competitive Europe. In: Ellen MacArthur Foundation. Cowes, United Kingdom 2015.\r
[5] Parker, D.; Riley, K.; Robinson, S.; Symington, H.; Tewson, J.; Jansson, K.; Ramkumar, S.; Peck, D.: Remanufacturing Market Study. Amsterdam 2015.\r
[6] Prendeville,S.;Bocken,N.: Design for Remanufacturing and Circular Business Models. In: Matsumoto, M.; Masui, K.; Fukushige, S.; Kondoh, S. (Hrsg): Sustainability Through Innovation in Product Life Cycle Design. Singapore 2017.\r
[7] Seifert, S.; Butzer, S.; Westermann, H.; Steinhilper, R.: Managing Complexity in Remanufacturing. In: Proceedings of the World Congress on Remanufacturing 1 (2013), S. 1-6.\r
[8] Circular Economy Solutions GmbH: CoremanNet Produkt Portfolio. URL: www.coremannet.com\/ruecknahmekriterien, Abrufdatum 18.07.2019.\r
[9] Resource-efficient Circular Product-Service Systems (Re- CiPSS), Horizon 2020 grant agreement No. 776577-2 (2018).\r
[10] Nasr, N. Z.; Russell, J. D.: Redefining Value \u2013 The manufacturing revolution. Remanufacturing, refurbishment, repair and direct reuse in the circular economy. A Report of the International Resource Panel. United Nations Environment Programme. Nairobi, Kenya 2018.<\/div>

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