Umweltorientierte Produkt- und Geschäftsmodellentwicklung: Realisierungsansätze für das Design Engineering – UPGRADE
Projektdurchführung
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Maschinenkonstruktion Lehrstuhl für Produktentwicklung und KonstruktionUniversitätsplatz 2
39106 Magdeburg
Zielsetzung
Am 1. Januar 2016 traten die 17 Ziele der Vereinten Nationen für eine nachhaltige Entwicklung (SDGs) in Kraft. Neben ökonomischen und sozialen Zielen liegt hierbei ein wesentlicher Fokus auf ökologischen Zielen. Zur Messung der eigenen Zielerfüllung formulierte Deutschland eine Reihe an Indikatoren, die im Rahmen der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie (DNS) 2016 verabschiedet wurden. Mit dieser Strategie gibt die Bundesregierung eine ambitionierte Richtung für die nationale nachhaltige Entwicklung vor, die nicht nur als Maxime für politisches, sondern auch für privatwirtschaftliches Verhalten zu verstehen ist.
Die Ziele der DNS können nur erfüllt werden, wenn die Gestaltung der Konsum- und Industrieprodukte und auch die Geschäftsmodelle zu deren wirtschaftlicher Verwertung auf ökonomische, ökologische und soziale Anforderungen ausgerichtet sind. Gerade KMU werden sich im Gegensatz zu großen Unternehmen verstärkt mit Problemen bei der Ausrichtung ihrer Innovationsaktivitäten auf die in der DNS formulierten Nachhaltigkeitsanforderungen konfrontiert sehen. Grundsätzlich weist eine Vielzahl dieser Unternehmen keinen strukturierten Innovationsprozess auf, da Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, Budgetierungen usw. fehlen. Zudem verfügen diese Unternehmen nicht über notwendige Ressourcen, Kapazitäten, Innovationskompetenzen und Fachwissen in Bezug auf Nachhaltigkeit, um nachhaltige Innovationen vollkommen selbstständig zu entwickeln. Folglich ist es notwendig, KMU dabei zu unterstützen, ihren Innovationsprozess zu strukturieren und auf Anforderungen im Sinne der DNS auszurichten.
Zwar existieren bereits einige Ansätze zur Unterstützung von KMU in den Bereichen nachhaltige Produkt- bzw. Geschäftsmodellinnovation, allerdings mangelt es diesen Ansätzen an einer ganzheitlichen und verzahnten Betrachtung der Produkt- und Geschäftsmodellgestaltung. Insbesondere für KMU ist ein spezifischer Step-by-Step-Ansatz notwendig, der ihre ökonomischen, ökologischen und weiteren Ziele, auch im Hinblick auf die DNS, ins Zentrum rückt und der sie befähigt, selbstständig nachhaltige Produkte und damit verbundene Geschäftsmodelle zu gestalten. Somit ist ein Vorgehenskonzept notwendig, das die einzelnen Phasen der verzahnten Entwicklung explizit detailliert sowie die in den einzelnen Phasen zu verwendenden Methoden und Werkzeuge praxisnah konkretisiert. Im Rahmen des Projekts UPGRADE wird ein solches Vorgehenskonzept konzeptioniert, erprobt und disseminiert. Das Vorgehenskonzept richtet sich dabei insbesondere an KMU mit unter 100 Beschäftigten und fokussiert sowohl Konsum- als auch Industrieprodukte.
Arbeitsschritte
Innerhalb des Arbeitspakets Konzept wurde vom 01.06.2021 bis 31.08.2021 die erste Version des Vorgehensmodells zur ganzheitlichen und verzahnten Produkt- und Geschäftsmodellentwicklung auf Basis einschlägiger Literatur aus den Fachbereichen Maschinenbau und Betriebswirtschaftslehre konzipiert und in einer Abbildung (s.u.) aufbereitet: Blaugefärbte Felder symbolisieren Aktivitäten (Prozessschritte) der Produktentwicklung, graublaugefärbte Felder Aktivitäten der Geschäftsmodellgestaltung. Die synergetische Verzahnung der beiden Entwicklungsbereiche zeigt sich zum einen durch die zweifarbigen Felder, die gemeinsame Aktivitäten der Produkt- und Geschäftsmodellentwicklung charakterisieren. Zum anderen verdeutlichen die pfeilartigen Spitzen der Grafikelemente die Einbeziehung von Arbeitsständen und recherchierten Informationen in nachfolgende und teilweise auch in parallele Aktivitäten der Produkt- und Geschäftsmodellentwicklung. Bei der Entwicklung des Vorgehensmodells wurden im Wesentlichen 8 Gestaltungskriterien berücksichtigt.
Das Arbeitspaket Fallstudien wurde planmäßig vom 01.09.2021 bis 31.03.2022 durchgeführt. Das Vorgehensmodell, die Entwicklungsergebnisse und das Lehrkonzept wurden abschließend im Rahmen von strukturierten Fragebögen durch die Unternehmen und Studierenden evaluiert. Neben der Verteilung der Fragebögen fand ein Teil der Evaluierung bereits in Form von Feedback-Befragungen innerhalb der vier Meilensteinpräsentationen sowie durch nachgelagerte Gespräche mit den Studierenden-Teams statt. Die Befragungen führten zur schlussendlichen Anpassung des Vorgehensmodells, welche im Folgenden im Anschluss an eine kurze Skizzierung der Fallstudien erläutert wird. Das Vorgehensmodell wurde während der Durchführung der Fallstudien fortlaufend geprüft und bereits teilweise angepasst, um mögliche Fehlerpotentiale zu reduzieren und die Verständlichkeit zu erhöhen. Das modifizierte Vorgehensmodell wird in diesem Bericht jedoch nur in der Endversion (s.u.) abgebildet.
Das Arbeitspaket Dissemination wurde planmäßig vom 01.09.2021 bis 31.08.2023 durchgeführt. Entgegen der Planung im Projektantrag wurde eine Pressemitteilung in industrienahen Zeitschriften verzögert veröffentlicht. Des Weiteren konnte kein Treffen mit politischen Entscheidungsträgern wie geplant stattfinden. Hier ist vorgesehen, diesbezügliche Termine im Rahmen von Konferenzen der Produktentwicklung zu arrangieren und auch politische Entscheidungsträger in die OVGU einzuladen.
Ergebnisse
Alle Tätigkeiten in den Arbeitspaketen Konzept und Fallstudien wurden wie geplant durchgeführt. Lediglich bei der Dissemination konnte ein anvisierter „Round-Table“ mit politischen Entscheidungsträgern nicht durchgeführt werden. Abgesehen von Ablaufschwierigkeiten innerhalb der Unternehmen als auch universitätsintern durch das Ausscheiden von Mitarbeitern kann das Projekt als erfolgreiche Pilotstudie bezeichnet werden. Es wurden Hemmschwellen von Unternehmen in Kontakt mit Forschungseinrichtungen zu treten durch die Fallstudien gezielt adressiert und durch die Initialkontaktaufnahme überwunden. Die Zielstellung einer Handreichung für KMU wurde erreicht und die digitale Abbildung des erworbenen Technikwissens im IDE (Integrated Design Engineering)-Toolkit konnte ebenfalls umgesetzt werden. Darüber hinaus wurden Vorlagen für jegliche Interessenten erstellt, die eine einfache Anwendung von Techniken mit dem Fokus auf der Nachhaltigkeitsintegration ermöglichen. Diese sind nebst sämtlichen zur Anwendung relevanter Informationen online im IDE-Toolkit abrufbar.
Die Auswertung der Fallstudien mittels Evaluationsbögen war wider Erwarten nicht aussagekräftig genug in Bezug auf das Vorgehensmodell und die in den Fallstudien angewendeten Techniken. Auch die Auswertung durch die Unternehmen ließ wenige Rückschlüsse auf Optimierungspotentiale ziehen. Lediglich die Kooperationsarbeit an sich und die Einschätzung der Wertigkeit einer solchen ließ sich abzeichnen. Schwierigkeiten ergaben sich innerhalb des Vorgehensmodell in den Fallstudien im Transfer von Informationen zwischen IDE- und BWL-Team während der Bearbeitung der Aufgabenstellung innerhalb der Fallstudien. Dies lässt sich auf unterschiedliche Verständnisse der Expertisen zurückführen als auch unterschiedliche Semesterablaufpläne – diese Hürden sind jedoch in der Anwendung in KMU nicht zu erwarten. Eine weitere Schwierigkeit stellte die konkrete Verortung der Anwendung einer Technik innerhalb des Vorgehensmodells dar - was jedoch mit fortschreitendem Technikwissen obsolet wurde.
Über die Bearbeitungszeit hinaus wird an der Vervollkommnung eines Filterprozesses für die Techniken im Toolkit gearbeitet. Zudem werden die Techniken in künftige IDE-Projekte als Standardtechniken eingebunden werden, um einen langfristigen und nachhaltigen Wissenstransfer in die Unternehmen zu erschaffen. Der Technikkatalog wird sukzessive um weitere Techniken, die sich in kleinen Entwicklerteams oder KMU anwenden lassen, ergänzt werden.
Öffentlichkeitsarbeit
Es wurden folgende Beiträge veröffentlicht bzw. sind in Planung:
- IHK-Beitrag: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjd_sfG9e2CAxVDX_EDHfRiDiIQFnoECBYQAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.ihk.de%2Fblueprint%2Fservlet%2Fresource%2Fblob%2F5882292%2F5837c226f0789302e031f0391d8cb21e%2Fjuli-august-2023-data.pdf&usg=AOvVaw0PCAQ01O9wVJ-yWUwunmcl&opi=89978449, S.10-11, 07/08-2023
- 5 Konferenz-/Buchbeiträge: https://doi.org/10.1007/978-981-16-0041-8_74, https://doi.org/10.25368/2021.10, https://link.springer.com/book/9789819904273, https://link.springer.com/book/9789819904273, https://convencion.uclv.cu/es/
- 3 Vorträge (2xEntrepreneurship, 1Konstruktionstechnik) und 1 Keynote Speech (The Chinese Society of Mechanism and Machine Theory, Taiwan)
- 4 Konferenzbeiträge eingereicht: http://eee-dresden.de/, https://epde.info/, https://www.designconference.org/
Fazit
Aus den Ergebnissen der Arbeitspakete und den Validierungen aus den Fallstudien und dem Experten-Workshop wurde eine Handreichung für KMU erarbeitet. Die Handreichung enthält neben der Vorgehensmodellbeschreibung und der Beschreibung von betriebswirtschaftlichen und technischen Aspekten in der Produktentwicklung die Verzahnung derer Prozesse und die Beziehungen zu den Methoden und Werkzeuge (Techniken). Diese Techniken werden im Kapitel Methoden und Werkzeuge der Handreichung ausführlich beschrieben, bebildert und mit den unterschiedlichen Aktivitäten der jeweiligen Phasen des Vorgehensmodells verknüpft.
Aus dem Projekt ergaben sich zudem neue Ansätze zur kooperativen kollaborativen Projektarbeit – im Trend des Open-Source-Hardware-Entwicklungsansatzes. Dabei kann der Fokus auf der Erforschung von Abläufen innerhalb global vernetzter, frei zugänglicher Produktentwicklungen liegen, welche es Akteuren ermöglicht, lokale Bedürfnisse in die Entwicklung aufzunehmen und dementsprechend angepasst, aber auch unabhängig von „Big Playern“ zu produzieren.
Ferner wird innerhalb des Themenkomplexes der Nachhaltigkeit von Produkten auch deren Kreislauffähigkeit eine immer wichtiger werdende Rolle zu Teil – welche mittels speziell geeigneter Techniken gezielt lanciert werden kann. Um dies in der Produktentwicklung umsetzen zu können, wird auch in diesem Bereich geforscht und die Ergebnisse aus dem UPGRADE-Projekt eingebunden.