Bereich Supply Chain Services des Fraunhofer IIS
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Smart Circular Economy für komplexe Produkte und Services

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Im Forschungsschwerpunkt »Smart Circular Economy« nutzen wir digitale Technologien wie IoT, KI und Digitale Zwillinge, um nachhaltige Lösungen für die Kreislaufwirtschaft zu schaffen. Wir forschen an der Entwicklung smarter Circular Economy-Services, -Anwendungen und -Geschäftsprozesse sowie CE-Transformationsprozessen. Außerdem beschäftigen wir uns mit föderierten Datenökosystemen, die die digitale Infrastruktur für das Teilen von digitalen Zwillingen für eine smart Circular Economy darstellen. Ziel ist es, Unternehmen die Umsetzung zirkulärer Initiativen und R-Strategien wie Reduce, Reuse, Repair, Remanufacturing und Recycling zu ermöglichen.  

Unsere Experten und Expertinnen entwickeln ganzheitliche zirkuläre Lösungen, d.h. mit Blick auf Technologie, Wertschöpfungsprozess, Geschäftsmodell und Produkt. Sie kombinieren Methoden des Service Engineering für zirkuläre, digitale Geschäftsprozesse und Geschäftsmodelle mit den Möglichkeiten föderierter Datenökosysteme wie Gaia-X und Manufacturing-X. Sie setzen Cloud-Plattformen ein und wenden KI-Verfahren wie maschinelles Lernen an. Ein besonderer Fokus liegt auf der Erforschung der Chancen, die in der Einführung des digitalen Produktpasses (DPP) liegen. So wird Zirkularität zum ressourcenschonenden Wachstumsmotor!

Unsere Themenfelder

Circular Service Engineering & Prototyping

Für die Umsetzung einer Circular Economy brauchen Unternehmen neue technologiebasierte CE-Geschäftsprozesse und -Services für den gesamten Lebenszyklus von Produkten entlang der R-Strategien.

  • Analyse der Rahmenbedingungen und Entwicklung con Circular Economy-Strategien: Bewertung politischer, rechtlicher, technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Faktoren zur Entwicklung passender Circular Economy-Strategien für Unternehmen
  • Identifikation und Konzeption zirkulärer Geschäftsprozesse: Systematische Untersuchung unterschiedlicher Geschäftsmodelloptionen, Modellierung und Auswahl unter Berücksichtigung von technologischen, wirtschaftlichen und ökologischen Faktoren und Entwicklung von Prototypen für Geschäftsprozesse
  • Aufbau und Modellierung der erforderlichen R-Prozesse: Modellierung der notwendigen R-Prozesse, technologischen Anforderungen an IoT und KI und Entwicklung von Datenarchitekturen und -modellen
  • Konzeption und prototypische Umsetzung neuer smart Services für die Circular Economy: Entwicklung vom Design Thinking über die detaillierte Anforderungsanalyse bis hin zur praktischen Umsetzung in digitalen Prototypen
  • Gestaltung von Wertschöpfungs-Ökosystemen: Systematische Modellierung von Wertschöpfungs-Ökosystems für die ausgewählte Circular Economy Strategie, einschließlich der Identifikation und Beschreibung relevanter Rollen und Akteure, sowie der Berücksichtigung von Waren-, Geld- und Datenflüssen

Föderierte Datenökosysteme

Datenökosysteme wie Catena-X und Manufacturing-X ermöglichen den Datenaustausch und die Nutzung von Daten über Unternehmensgrenzen hinweg. Sie sind die Grundlage für neue smart Services und Mehrwerte in sicheren, vertrauensvolles und souveränen Datenräumen.  

  • Potenziale von föderierten Datenökosystemen: Entwicklung eines Verständnisses für föderierte Datenökosysteme aus business- und technischer Perspektive zur Umsetzung einer Smart Circular Economy
  • Befähigung von Unternehmen zur Teilnahme an Datenökosystemen wie Catena-X- und Manufacturing: Unterstützung von Unternehmen, insbesondere von KMUs, bei der Teilnahme an Datenökosystemen
  • Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Smart Services für die Circular Economy in Datenökosystemen: Unterstützung von Unternehmen bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Smart Services sowie der Ermittlung des Werts von Daten
  • Unterstützung bei Governance-Strategien und - Strukturen: Beratung zur Ermittlung des Wertes von Daten durch bewährte Bewertungsverfahren, Gestaltung von Zugriffsrechten auf Daten sowie Sensibilisierung von Unternehmen für ihre Rolle im Datenökosystem

 

 

Digitaler Produktpass (DPP) & Digitaler Zwilling

Der Digitale Produktpass ist das digitale Abbild von Produkten über den gesamten Lebenszyklus. Er bildet die Ausgangsbasis für digitale Zwillinge und den Austausch von Daten  

  • Bereitstellung von Informationen zu aktuellen gesetzlichen Normungsinitiativen, regulatorischen Vorschriften sowie internationalen und nationalen Standardisierungsinitiativen, einschließlich der Entwicklung eines Überblicks über technische Umsetzungsmöglichkeiten für den DPP
  • Identifikation und Analyse der Potenziale und Mehrwerte des DPP sowie Ermittlung der verpflichtenden Anforderungen für neue Geschäftsprozesse und Smart Services
  • Erfassung produktspezifischer Anforderungen und Modellierung von Datenmodellen: Anforderungsanalyse und Spezifizierung des DPP sowie Dokumentation der Ergebnisse in Datenmodellen, auch mithilfe der Asset Administration Shell (AAS) zur Gewährleistung der Standardisierung und Interoperabilität der Daten
  • Entwicklung maßgeschneiderter DPP-Konzepte und prototypische Umsetzung: Konzeptionierung von DPPs und prototypische Umsetzung, unterstützt durch digitale Tools zur Identifikation und Einführung geeigneter Lösungen sowie durch die AAS und weitere technologische Lösungen

Unsere Expertise

Unsere Kompetenzen Ihre Herausforderungen
  • Wir nutzen ein umfassendes Methodenportfolio aus Roadmapping, Serviceinnovationen und -engineering, Smart Circular Economy Design Thinking, Prozessmodellierung, Ökosystemmodellierung, Szenarienbildung und KI-gestützten Tools, um neue, digitale Circular Economy-Geschäftsmodelle, Smart Services und R-Prozesse zu entwickeln und umzusetzen
  • Wir setzen Reifegradmodelle, Potenzialanalysen und Methoden des Innovationsmanagements ein, um Unternehmen bei der Bewertung der Voraussetzungen zur Teilnahme an föderierten Datenökosystemen zu unterstützen. Wir setzen auf Methoden zur Datenanalysen und Bewertungswerkzeuge, um ökonomische und ökologische Potenziale herauszuarbeiten.
  • Wir unterstützen beim Aufbau und die prototypische Umsetzung von digitalen Produktpässen, indem wir Methoden des Requirement Engineering, Datenmodellierung, Service-Engineering und Simulationen anwenden, um effiziente Schnittstellen zur Implementierung zu gestalten und neue Geschäftsmöglichkeiten durch den DPP zu schaffen.
  • Ressourcenverfügbarkeit und Resilienz: Die Sicherung der Ressourcenverfügbarkeit in Wertschöpfungsketten und die Stärkung der Resilienz verlangen die Entwicklung neuer innovativer Circular Economy-Services und -Geschäftsprozesse. Dabei spielt die Nutzung digitaler Technologien und Daten eine entscheidende Rolle als Enabler für eine Smart Ciruclar Economy. Viele Unternehmen sind jedoch unsicher, wie sie digitale Technologien nutzen können, um nachhaltige und kreislauforientierte Ressourcenströme zu etablieren und sich flexibel an Marktveränderungen anzupassen. Diese Unsicherheit führt zu Fragen über die effektive Nutzung von Daten und die Implementierung neuer digitaler Circular Economy-Geschäftsmodelle. Ohne ein klares Verständnis dieser Aspekte riskieren Unternehmen, wertvolle Chancen zur Verbesserung ihrer Resilienz und Nachhaltigkeit zu verpassen. Die Notwendigkeit, digitale Lösungen und robuste Ansätze für eine nachhaltige Ressourcennutzung zu entwickeln, wird somit zu einem zentralen Anliegen, das viele Unternehmen vor große Herausforderungen stellt.
  • Datennutzung für neue Services: Unternehmen müssen in einer Circular Economy bereit sein, ihre Daten zu teilen, um erfolgreich zu sein. Viele wissen jedoch nicht, wie sie sich effektiv in föderierte Datenökosysteme wie Gaia-X und Manufacturing X integrieren können. Diese Unsicherheit führt zu Fragen über den tatsächlichen Wert der Daten, die sie bereitstellen, sowie über die Möglichkeiten, neue und innovative Services innerhalb dieser Ökosysteme zu entwickeln und anzubieten. Ohne ein klares Verständnis dieser Aspekte riskieren Unternehmen, die Vorteile der Zusammenarbeit in einem datengestützten Umfeld nicht zu nutzen, was ihre Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeitsziele gefährden könnte. Die Notwendigkeit, eine sichere und effektive Dateninfrastruktur zu etablieren, wird somit zu einem zentralen Anliegen, das viele Unternehmen vor große Herausforderungen stellt
  • Digitaler Produktpass & Digitaler Zwilling: Die Einführung des Digitalen Produktpasses (DPP) stellt Unternehmen vor erhebliche Herausforderungen. Ab 2027 verlangt die Ökodesignverordnung (Ecodesign for Sustainable Products Regulation. ESPR) für bestimmte Produkte und Materialien die Implementierung eines DPP. Viele Unternehmen sind jedoch unsicher, wie sie diese Anforderungen erfüllen und einen DPP für ihre Produkte entwickeln können. Sie benötigen Unterstützung beim Aufbau und der prototypischen Umsetzung des DPP, einschließlich Methoden wie Requirements Engineering, Datenmodellierung, Service-Engineering und Simulationen, um effiziente Schnittstellen zu schaffen und neue Geschäftsmöglichkeiten zu nutzen. Ohne eine klare Strategie und die richtigen Methoden riskieren Unternehmen, den Anforderungen nicht gerecht zu werden und Chancen zu verpassen.

Referenzen

 

Projekt

Industrie 4.0 in der Antriebstechnik

Im Zuge der Digitalisierung hat die Industrie 4.0 die Nachfrage nach intelligenten, effizienten und umweltfreundlichen Antriebslösungen erhöht. Digital gesteuerte elektrische Antriebe sind die zentrale Schnittstelle zwischen der realen und digitalen Welt und spielen eine unverzichtbare Rolle in der Industrie, dem Maschinenbau und der Logistik.

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Projekt

Future Car Production

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist die Produktion der treibende Faktor bezüglich des CO2-Ausstoßes: Hier steht neben der Batterie die Karosserie als zweitgrößter Emittent im Fokus. Daher werden im Projekt »Future Car Prouction« ganzheitlichen Lösungen zur Bewertung und Entwicklung neuer Karosseriekonzepte erforscht, die neben technischer Leistung und Kosten im Besonderen die ökologische Nachhaltigkeit berücksichtigen.

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Projekt

Transformationsnavigator Smart Circular Economy

Circular Economy wird im Hinblick auf den Klimawandel als ein entscheidender Lösungsansatz für die Erreichung der gesetzten ökologischen Ziele gesehen. Die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft gestaltet sich allerdings herausfordernd, daher hat die Arbeitsgruppe für Supply Chain Services den Transformationsnavigator »Smart Circularity« entwickelt, der den Reifegrad eines produzierenden Unternehmens analysieren und Implementierungslösungen ableiten kann.

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Projekt

Fluid 4.0 – Smart Circular Economy für die Fluidbranche

Das Projekt »Fluid 4.0« bringt erstmalig Fluidtechnikhersteller, Maschinen- und Anlagenbauer, Anwender und Dienstleister aus der Fluidbranche zusammen, um dort daten- und technologiegestützt Prozesse zu digitalisieren und Circular Economy Strategien und Technologien nutzbar zu machen.

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Projekt

Zirkuläre Wirtschaftslösungen in der M+E Industrie

Globale Lieferengpässe, steigende Rohstoffpreise, schwindende Ressourcen – nachhaltiges Wirtschaften ist nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch sinnvoll. Nicht nur das: Auch die regulativen Vorgaben der Bundesregierung oder der EU fordern immer mehr Engagement von Seiten der Wirtschaft ein.

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Organisation

Gruppe Business Transformation

Wir zeigen Implikationen und Handlungsempfehlungen für smarte zirkuläre Innovationen und Lösungen in Organisationen auf: Lesen Sie hier mehr über unsere Kompetenzen im Bereich der datengetriebenen, nachhaltigen Geschäftsmodell-, Organisations- und Ökosystementwicklung.

Gruppe Business Transformation
 

Projekt

Smarte zirkuläre Automatisierungstechnik

Siemens und Fraunhofer IIS arbeiten an zirkulären Lösungen für die Digital Industry, um Nachhaltigkeit durch Digitalisierung zu fördern. Ziel ist die Optimierung von Lebenszyklen und Ressourceneffizienz für innovative Produkte und Services. Der Ansatz umfasst die Definition von Zielen, Entwicklung von Lösungen und Geschäftsmodellen zur Unterstützung umweltfreundlicher Praktiken.

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