Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes war die Integration von Verfahren der mathematischen Optimierung in die Methodik der Lebenszyklusanalyse (LCA) beziehungsweise Ökobilanzierung. Hierbei können durch die mathematische Optimierung mit der Formulierung einer Zielfunktion die Freiheitsgrade innerhalb eines LCA-Produktsystems aufgelöst und der optimale Zustand berechnet werden. Anhand der Zielfunktion kann die entwickelte Methodik Umweltauswirkungen, wie den CO2-Fußabdruck, oder äquivalent durch eine Life Cycle Costing (LCC)-Analyse ökonomische Randbedingungen, wie die Kosten des Gesamtsystems, minimieren. Grundsätzlich bietet der Ansatz die Möglichkeit, unterschiedliche Varianten simultan zu analysieren, wobei die mathematische Optimierung „Entscheidungen“ trifft und als Ergebnis optimale Produktpfade berechnet. Dementsprechend kann die Methodik zum Beispiel nachhaltige Zulieferer und Materialien bestimmen oder auch optimale Regionen für Lieferanten identifizieren.
Vorteile und Lösungen
Der Einsatz von ein- und mehrkriteriellen Optimierungsverfahren im Bereich der Lebenszyklusanalyse (LCA) kann für eine Vielzahl an Unternehmen von wirtschaftlicher Bedeutung sein. Die entwickelte einkriterielle Optimierung kann optimale Produktpfade mit minimalen Umweltauswirkungen berechnen. Diese Ergebnisse können die Unternehmen zur Konzepterstellung, zur Bewertung von Technologien oder für strategische Entscheidungen nutzen. Mit der entwickelten mehrkriteriellen Optimierung können Unternehmen den relevanten Trade-Off zwischen ökonomischen und ökologischen Auswirkungen berechnen. Dabei wird als Ergebnis eine Reihe von optimalen Lösungen auf der Pareto-Front bestimmt, sodass dem Anwender zur weiteren Bewertung das „komplette Bild“ der möglichen Varianten zur Verfügung gestellt werden kann. Die mehrkriterielle Optimierung kann zum Beispiel zur Analyse des Trade-Offs zwischen CO2-Emissionen und den jährlichen Gesamtkosten genutzt werden. Anhand der Pareto-Front kann dargestellt werden, wie viel Kosten die Vermeidung von weiteren Tonnen CO2 verursachen würde und welche Maßnahmen für diese Vermeidung idealerweise umgesetzt werden müssten. Solche Ergebnisse sind zur Entscheidungsfindung zum Beispiel zum Einsatz neuer Technologien für die Unternehmen von großer wirtschaftlicher Bedeutung.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die treibende Kraft zur Durchführung von Lebenszyklusanalysen (LCA) zur Analyse der Umweltauswirkungen ist für Unternehmen zum einen die Gesetzgebung, die immer mehr Grenzwerte festlegt und Nachweise für bestimmte Produkte fordert. Zum anderen gibt es immer häufiger große Unternehmen, die Selbstverpflichtungen zur Reduktion der Klimawirkung ihrer Produkte eingehen. Diese Maßnahmen werden über den Einkauf an Zulieferer weitergegeben, die sehr oft im Mittelstand angesiedelt sind. Da die großen Unternehmen gezwungen sind, Emissionen zu reduzieren, gibt es ein Bestreben bei Zulieferern zu kaufen, die nachweislich geringe Emissionen verursacht haben. Somit wird die Notwendigkeit der CO2-Reduktion und die Notwendigkeit, Emissionen nachzuweisen, an die kleinen und mittelständischen Unternehmen durchgereicht. Des Weiteren werden LCA häufig an Dienstleister ausgelagert, die für größere Unternehmen Nachweise führen. Diese Dienstleister sind dann ebenfalls fast ausschließlich kleine und mittelständische Unternehmen. Bestehende Softwaretools zur Durchführung von LCA richten sich fast ausschließlich an große Unternehmen mit eigenen LCA-Abteilungen oder an Forschungsinstitute, die häufig auch LCA-Studien durchführen. Durch den Einsatz der in diesem Projekt entwickelten Methoden wird es auch Nicht-LCA-Fachleuten möglich sein, Analysen durchzuführen. Insbesondere tragen die graphische Modellerstellung und die entwickelten Verfahren zur Modellierungsunterstützung dazu bei, die Methoden im Mittelstand zu etablieren.
Gerade im Bereich kleiner und mittelständischer Unternehmen ist aufgrund der Struktur der Unternehmen die Unterstützung durch Softwaretools und innovativer Methoden besonders nützlich, da auf diese Weise mit dem zur Verfügung stehenden Personal eine hohe Produktivität erreicht werden kann. Die Unternehmen sind durch den Einsatz von Software in der Lage, neue Methoden zu verwenden, ohne sich detailliert mit deren mathematischem Hintergrund und der Implementierung auseinanderzusetzen. Insofern stellen die entwickelten Verfahren einen Zugang für KMUs zur Lebenszyklusanalyse dar.
