[:en]Scientific Approach to Sustainable Value Creation[:de]Ganzheitliche Lösungskonzepte für eine nachhaltige Produktion[:]

[:en]A special architecture integrates the research approaches of the different projects within CRC 1026 into an understanding of sustainable manufacturing:

Value creation is a matter of perspective and can be represented by modules and networks. Modules, in a bottom-up perspective, constitute networks by dynamics of cooperation and competition within the different levels of aggregation from manufacturing cells via lines, factories, enterprises, as well as local, regional, and global consortia in value creation for tangible and intangible products. On the other hand, in a top-down perspective, networks integrate modules horizontally and vertically again on different levels of aggregation. E.g. original equipment manufacturers look for innovative suppliers of physical components or services thus improving their competitiveness. Or communities look for educational partners to improve their social capital and thus their level of wealth.

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Global Value Creation

Modules consist of humans, processes, equipment, organization and product as so-called „value creation factors“. They can be created or adapted in consecutive usage phases within product life cycles along setting up or modifying these factors. Modules are to be modeled and valuated on different levels of aggregation e.g. from a single workplace for component manufacturing to regional value adding in production equipment for mobility or energy as areas of human living. Valuation of modules in the sustainability perspective is no longer limited to economic criteria but also includes environmental and social factors.

Interdisciplinary Research for Sustainable Manufacturing

The TU Berlin is the institutional core of the CRC 1026. Disciplinary science clusters within CRC 1026 are manufacturing and environmental engineering, economics and mathematics. The collaboration of the four disciplinary science clusters is considerably inspired by the respective global science networks and close relations to practical implementation in science and industry in different regions of the globe.

Manufacturing engineering is by TUB Department of Machine Tools and Factory Management (IWF) within the school of mechanical engineering and transport systems cooperatively connected with Fraunhofer-Institute for Production Systems and Design Technology (IPK) in the common building of Production Technology Center (PTZ). Specific competences for materials and testing in manufacturing are provided by the Federal Institute of Materials Research and Testing (BAM) Berlin. Electronic competence for manufacturing equipment development is provided by TUB Research Center for Microperipheric Technologies and Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration (IZM). Environmental engineering is from TUB school of process sciences Department of Environmental Technology (ITU) and from TUB school of planning, building, environment Department of Landscape Architecture and Environmental Planning. Economics is from TUB Department of Economics and Economic Law connected with Social Science Research Centre Berlin (WZB). TUB Department of Mathematics in cooperation with Zuse Institute Berlin (ZIB) both integrated in the Berlin mathematical research network provide the mathematical competence.

Project Areas

Project Areas of the CRC 1026
Project Areas of the CRC 1026

The CRC 1026 combines the breadth of systemic reference in pathways for sustainable technology, their assessment, valuation and mathematical modelling in project area A with exemplary in-depth realization in project area B. Those examples have been chosen from the fields of manufacturing processes and equipment, virtual systems for product development and organization of sustainable value creation in product and material cycles on different levels of aggregation. These two perspectives of the project areas A and B are merged in project area C for methods and tools creating social capital, enabling humans for learning and teaching help for self-help.

As knowledge is the only resource not being reduced but expanding by utilization, a strong leverage can be expected from the manifold contents of knowledge management in the different projects. Consequently service projects on information infrastructure, on public awareness for mutual exchange of ideas with societal stakeholders, and an integrated research training group for TU Berlin doctoral students from different continents becoming ambassadors of sustainable manufacturing in their native countries and universities have been established in addition to the project areas with their own fields of research respectively.[:de]Nachhaltigkeit in ihrer ökonomischen, ökologischen und sozialen Ausrichtung zu verfolgen, ist für Akteure im industriellen Umfeld eine besondere Herausforderung. Vielfältige, kaum beeinflussbare Rahmenbedingungen und eine Fülle von Handlungsmöglichkeiten für innovative Prozesse und Produkte führen zu komplexen Entscheidungsstrukturen. Politischer, sozialer und technologischer Wandel entfalten eine Dynamik, bei der ohne Wissensmanagement verantwortungsvolle Entscheidungen dem Zufall überlassen werden. Besonders produzierende Unternehmen werden mit steigender Komplexität durch dynamische Anpassung bei Mitarbeitern, Produkten, Prozessen, Betriebsmitteln, Orten und Zeiten als Elementen der Wertschöpfung konfrontiert. Gleichermaßen sind breite systemische Lösungen für diese komplexen Herausforderungen und auch für die Tiefe in der Erfüllung spezifischer Funktionen durch wettbewerbsfähige Kernkompetenzen gefordert.

Im Maschinenlabor auf dem Campus Berlin-Charlottenburg und den Partnerinstituten entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1026 ressourcenschonende Technologien und Managementprozesse im Kontext nachhaltiger Wertschöpfung. Das gemeinsame Grundverständnis von nachhaltiger Produktion, basierend auf den Konzepten globaler Wertschöpfungsfaktoren, -module und -netze, ermöglicht die interdisziplinäre Zusammenarbeit der 17 Teilprojekte im SFB.

 

Produzierende Unternehmen werden mit einer steigenden Komplexität und einer wachsenden Anzahl an Produkten und Varianten konfrontiert. Um sich im globalen Wettbewerb erfolgreich zu behaupten, konzentrieren sich Unternehmen zunehmend auf ihre Kernkompetenzen, verteilen Teile ihrer Wertschöpfung auf eine Vielzahl unterschiedlicher Unternehmen und organisieren sich in Wertschöpfungsnetzen. So ergeben sich neben der Verbesserung von unternehmensinternen Prozessen die größten Potentiale für Nachhaltigkeit in der Planung, Steuerung und Verbesserung von ganzen Prozessketten innerhalb des Wertschöpfungsnetzes.

Der Wille, Nachhaltigkeit in den Dimensionen Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft zu erreichen, beschreibt eine Handlungssituation für die Industrie, die in ihrem verwobenen, teilweise konfliktären Zielsystem durch Komplexität, Dynamik, Intransparenz und Vernetzung gekennzeichnet ist. Diese Handlungssituation kann modellhaft als vernetzte Knoten in einem Koordinatensystem dargestellt werden, deren funktionale Abhängigkeiten und zeitlicher Entwicklung nur teilweise bekannt sind. Wird in diesem Netz unternehmerisch agiert, so werden nur wenige Elemente bewusst bewegt. Die Effekte auf die übrigen Elemente des Netzes kann der Handelnde nur sehr begrenzt beeinflussen. Gleichwohl kann man die Nachhaltigkeit industrieller Wertschöpfungsnetze durch Technologie, Bildung und Zusammenarbeit im Wettbewerb befördern.

Forschung und Entwicklung richten sich darauf aus, Mitarbeiter, Produkte, Prozesse, Betriebsmittel, Orte und Zeiten der Ausführung von Prozessen als integrale Elemente von Wertschöpfungsmodulen für nützliche Artefakte nach ökologischen, ökonomischen und sozialen Kriterien der Nachhaltigkeit zu gestalten. Wertschöpfungsnetze werden als Verbund von vertikal und horizontal kooperierenden und konkurrierenden Wertschöpfungsmodulen verstanden. Vertikal ergeben sich Zusammenarbeit aber auch Wettbewerb in den aufeinander folgenden Anpassungs- und Nutzungsphasen des Kreislaufs der Produkte und Ressourcen, horizontal in zeitlicher und örtlicher Verteilung der Wertschöpfungsstufen. Wir sprechen von Wertschöpfungsnetzen, um diesen topologischen Sachverhalt zu charakterisieren. Module der Wertschöpfung ergänzen und ersetzen sich im Kreislauf von Anpassung und Nutzung der Produkte und Dienstleistungen. Sie setzen sich in ihrem Zusammenwirken in der Lebenswelt durch, wenn sie sich an Kriterien der Nachhaltigkeit orientieren.

Projektbereiche

Bei nachhaltiger Produktionstechnik geht es um mehr als die reine Technologie. Die technologischen Lösungen müssen sich am Bedarf orientieren – einem zukünftigen Bedarf.
Sie müssen sich in vorhandene Produktionsstrukturen der globalen Wettbewerbsarena einfügen oder in der Lage sein, diese zu verändern. Sie müssen gesellschaftlichen Ansprüchen genügen, einer ökologischen Bewertung standhalten und wirtschaftliche Rentabilität versprechen. Schließlich müssen sie, wie jede Innovation, auch überzeugend vermittelt werden, um Anwendung zu finden.

All diese Anforderungen spiegeln sich in dem ganzheitlichen Forschungsprogramm des SFB 1026 wider. Die produktionstechnischen Lösungen sind eingebettet in die Projektbereiche Strategiebildung und Wissensvermittlung. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Sonderforschungsbereichs nutzen ihr Expertenwissen aus den Feldern Ökonomie, Umwelttechnik, Sozialwissenschaften, Mathematik, Produktionstechnik, Informationstechnik und Öffentlichkeitsarbeit, um sich den anspruchsvollen Zielen des SFB in konkreten Projekten anzunähern.[:]