Virtuelle Produktentstehung in nachhaltigen Wertschöpfungsnetzen

Im B1 Projekt wird ein „Design Decision Support Assistance“ (DDSA) entwickelt, der Ingenieure unterstützt Produkte nachhaltiger zu entwickeln. Das Assistenzsystem basiert auf methodischer Unterstützung, die in die IT- Umgebung des Ingenieurs integriert ist. 51 Methoden wurden auf ihre Anwendbarkeit überprüft, 22 davon sind ausreichend beschrieben. Diese wurden in 7 Kategorien klassifiziert, z.B. basierend auf der Eignung für eine bestimmte Produktentwicklungsphase, betrachtete Nachhaltigkeitsdimension oder Lebenzyklusphase. Die beschriebenen Methoden sind unter www.sustainable-manufacturing.net/B1x zugänglich. Neun der Methoden wurden am Beispiel eines Turboladers getestet. Der Ansatz bestehende Methoden zu kombinieren erwies sich als sehr vielversprechend. Im Fall des Turboladers wurden Ergebnisse basierend auf quantitativen (CO2- Fußabdruck) und qualitativen (Demontagefähigkeit) Analysen generiert. Der Anwendungsfall hat den hohen Aufwand für die Methodenanwendung, insbesondere für die Datenbeschaffung, aufgezeigt. Es wurden verschiedene Informationsobjekte spezifiziert, die für die Methodenanwendung notwendig sind, um die Anwendung zu erleichtern.
Der DDSA bietet eine systematische Auswahl zur Identifikation geeigneten Methoden, unterstützt Nutzer bei der Ausführung und verwaltet notwendige Informationsobjekte. Zusätzlich zu existierenden Methoden wurde eine Produktmodularisierungsmethode entwickelt. Die Methode verbindet Nachhaltigkeitsziele über Entwicklungsstrategien mit Modularisierungsmetriken (Abbildung 1). Diese Metriken werden genutzt, um Funktionen und/oder Komponenten zu clustern und das Produkt hinsichtlich verschiedener Ziele zu modularisieren.

Im B1 Projekts wurde zudem eine Ontologie (Abbildung 2) entwickelt, die es ermöglicht funktionale und Nachhaltigkeitsanforderungen gemeinsam in den Entscheidungsprozess einzubinden. Als Beispiel wurde die Werkstoffwahl eines Fahrradrahmens genutzt. Im ersten Schritt sind die CO2-Emissionen nur auf Produktion von Halbzeugen bezogen. Der Werkstoff muss funktionale Anforderungen erfüllen, z.B. eine spezifische Steifigkeit, die durch die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes und die Geometrie berechnet wird. Zudem muss er die Einhaltung einer CO2-Grenze, bestimmt durch das Volumen und die Werkstoffdichte, ermöglichen. Jeder Werkstoff wird bzgl. beider Anforderungen auf seine Eignung geprüft. In zukünftigen Arbeiten wird die Ontologie um weitere lebenszyklusrelevante Daten, z.B. Produktionsprozesse, und funktionale Zusammenhänge erweitert.

Mehr zu Herausforderungen, Ansätzen und Ergebnissen von Projekt B1 finden Sie in dieser Powerpoint-Präsentation