Eine Methode zur Entwicklung von Ideen für die Circular Economy

Nachhaltigkeit rückt in den Unternehmensfokus

Nachhaltiges und umweltverträgliches Handeln wird zunehmend von den Unternehmen gefordert. Nicht nur gesellschaftlich, sondern auch politisch, steigen die Erwartungshaltungen an eine verantwortungsvolle Unternehmensausrichtung. Belegt wird dies durch einige prägnante Entscheidungen der jüngeren Vergangenheit. Ein aktuelles Urteil des Bundesverfassungsgerichts hat gezeigt, dass Deutschland nachhaltiger agieren und die Klimaschutzziele ambitionierter gestaltet werden müssen (Vgl. Bundesverfassungsgericht, URL 1). Der European Green Deal sieht Klimaneutralität für die EU bis 2050 vor und der „Aktionsplan Kreislaufwirtschaft“ fordert einen effektiveren Umgang mit bestehenden Ressourcen und Reserven.

Um gerade im unternehmerischen Kontext den Anforderungen der bevorstehenden wirtschaftlichen Transformation gerecht zu werden, gelten Geschäftsmodellinnovationen als zentrale Treiber von Innovationen mit Nachhaltigkeitsaspekten (Vgl. Gassmann et al., 2017, p. 5). Doch auch wenn Nachhaltigkeit auf der Agenda der Unternehmen ganz oben steht, so fehlen zumeist entsprechende Pläne und Strategien diese umzusetzen (Vgl. VDI Nachrichten, 2021). Die Circular Economy (CE) bietet Struktur und Systematik für die nachhaltige Ausrichtung von Kundenangeboten und Innovationen allgemein. Sie ist als Ansatz zu verstehen, welcher das „End of Life Konzept“ durch Reduzierung, Wiederverwertung, Recycling und Rückgewinnung von Materialien in Produktions-, Vertriebs- und Verbrauchsprozessen ersetzt (Vgl. Kirchherr et al., 2017, p. 229).Dabei steht die Schaffung von wirtschaftlichem und ökologischem Wert im Mittelpunkt (Vgl. van Buren et al., 2016, p. 3).

Abbildung 1: Circular Economy Prozess (Quelle: https://www.europarl.europa.eu)

Ein kürzlich veröffentlichter Report der Ellen MacArthur Foundation and McKinsey & Company zeigt, dass durch den Wandel von der aktuellen linearen Wirtschaftsweise (End of Life Konzept) hin zur Circular Economy, weltweit große finanzielle Potentiale ausgeschöpft werden können (Vgl. Planing, 2015, p. 1). Um die finanziellen und umweltschützenden Potentiale jedoch realisieren zu können, braucht es ein grundsätzliches Umdenken und einen Systemwechsel in Politik, Wissenschaft und Gesellschaft (Vgl. Acatech et al., 2020, p. 10). Die proaktive Einführung von Circular Economy Business Models (CEBMs) kann dabei ein wichtiger Erfolgsfaktor für einzelne Organisationen sein, um einen „Business Case for Circularity“ zu entwickeln (Vgl. Acatech et al., 2020, p. 18). Die Umstrukturierung eines bestehenden linearen Geschäftsmodells hin zu einem zirkulären Modell, sollte jedoch nicht unterschätzt werden: „Unternehmen, die sich fragen, wie sie ihre Wertschöpfungsarchitektur derart (um-)gestalten können, dass sie auch für die natürliche Umwelt und die Gesellschaft „gewinnbringend“ ist, fügen dem ohnehin komplexen Konstrukt des Geschäftsmodells weitere – aber notwendige – Komplexität hinzu.“(Bungard, 2017, p. 37). Dennoch haben bereits einige Unternehmen CEBMs installiert. Der Baumaschinenhersteller Caterpillar hat mit der Tochterfirma CatReman einen Geschäftszweig aufgebaut, bei welchem gebrauchte Maschinenteile zurückgenommen werden und für den Wiedereinsatz aufbereitet werden. Cat bezieht dadurch die Ausgangsmaterialien günstiger und gibt dem Kunden einen Teil der Ersparnisse in Form einer Vergütung für das Einreichen gebrauchter Teile weiter. Der Lebenszyklus des Produkts wird verlängert und finanzielle Vorteile entstehen sowohl für den Kunden als auch das Unternehmen. Weitere Ansatzpunkte für die Umsetzung von CEBMs ergeben sich entlang des (Produkt-) Lebenszyklus:

• Ressourcenbeschaffung: z.B. durch die Verwendung von Sekundärrohstoffen
• Design: z.B. durch die Betrachtung einer guten Reparaturfähigkeit des Produktes
• Produktion: z.B. Energiebereitstellung für die Produktion durch erneuerbare Energien
• Distribution: z.B. durch Auswahl effektiver Transportoptionen (t/km)
• Nutzen: z.B. durch ein ausgedehntes Serviceangebot, um die Nutzungsphase zu verlängern
• Recycling: z.B. Wiederaufbereitung bereits genutzter Produkte/ Produktteile für neuen oder gleichen Nutzen

Für die Umsetzung dieser Ansätze bieten CEBMs den entsprechenden Rahmen. Hierzu bestehen bereits Werkzeuge (z.B. Canvas Modelle, ReSOLVE- Ansatz etc.), welche die Unternehmen bei der Realisierung unterstützen können. Diese sind jedoch den meisten Akteuren nicht bekannt. Denn trotz erfolgreicher Praxisbeispiele sowie des bestehenden Potentials und obwohl das Prinzip der Circular Economy bereits in den 80er Jahren aufkam, fehlt es dem Ansatz bis heute an Bekanntheit und Struktur. Aktuell geht die Forschung davon aus, dass die Umsetzung der CE in Unternehmen anhand von Geschäftsmodellen am vielversprechendsten ist (Vgl. Acatech et al., 2020, p. 7; Zucchella, 2019, p. 65). Wie kann also der Ansatz der Circular Economy in das Geschäftsmodell eines Unternehmens integriert werden, um dadurch eine nachhaltigere Wirtschaftsweise zu fördern?

Am Institute for Industrial Ecology (INEC) an der Hochschule Pforzheim wurde aus diesem Kontext heraus im Rahmen einer Masterarbeit folgende Forschungsfrage untersucht: „Wie kann eine Methode zur Generierung von innovativen Ideen für Geschäftsmodelle der Circular Economy aufgebaut werden?“

Ein strukturierter Ideenfindungsprozess als Hilfestellung für Unternehmen

Um die Forschungsfrage praxisorientiert für Akteure der Wirtschaft zu beantworten, wurde eine Methode entwickelt, welche entlang strukturierter Prozesse aufgebaut ist. Dabei stehen ein praxisorientierter Ablauf sowie eine unkomplizierte Anwendung im Mittelpunkt. Für die Entwicklung der Methode wurden neben wissenschaftlichen Quellen, Erfahrungen und Einschätzungen aus der Praxis genutzt. So wurden mehrere Interviewrunden mit Vertretern aus produzierenden Industrieunternehmen und Unternehmensberatungen durchgeführt. Die dabei gewonnen Erkenntnisse sind in die Arbeit eingeflossen. Zum Abschluss wurde die entwickelte Methode mit Vertretern aus der Praxis durchgeführt und validiert.

Die Methode besteht aus vier Modulen. Der gesamte Ablauf orientiert sich dabei an den sechs Phasen des Design Thinking Prozess (DTP): Verstehen, Beobachten, Definieren, Ideen finden, Prototyping, Testen(Vgl. Vetterli et al., 2017, p. 3 f.). Der auf Iterationen ausgerichtete DTP ist ein in der Praxis häufig verwendeter Ansatz zur strukturierten Erarbeitung von Innovationen.

Modul 1 dient als Kick- off und Einstiegsmodul. Ziele und Erwartungen des Kunden, sowie technische Voraussetzungen und Rahmenbedingungen werden hier besprochen. Als Ergebnis steht dann der Auftrag des Kunden sowie eine Zielvorgabe für die Umsetzung. Modul 2 befasst sich dann mit der Vorbereitung der Teilnehmenden auf den eigentlichen Ideenprozess. Dabei durchlaufen die Teilnehmenden die ersten drei Phasen des DTP. Die Inhalte von Modul 2 bauen auf sieben relevanten Themenfeldern für Geschäftsmodelle der Circular Economy auf, diese sind in der folgenden Tabelle abgebildet.

Tabelle 1: Die sieben Themenfelder und Ihre Leitfragen (Quelle: Tobias Berndt (2021): Entwicklung einer Methode zur Generierung von Innovations-ideen zu Geschäftsmodellen für die Circular Economy)

Anschließend folgt Modul 3, in welchem ein interaktiver Austausch aller Teilnehmenden stattfindet. Zu Anfang werden bisherige Erkenntnisse festgehalten, bevor dann mit einem zuvor ausgefüllten Readiness Check und einer darauf aufbauenden Gap- Analyse, der interaktive Ideenprozess startet. Für diese Phase des DTP stehen verschiedene Templates und unterschiedliche Brainstorming- Varianten unterstützend für die Ideenfindung zur Verfügung. Nach Abschluss der Ideenphase werden die Ergebnisse im Rahmen des Prototyping in Circular Economy Business Model Canvas- Templates festgehalten. Damit ist der Ausgangspunkt für den Prozess einer Geschäftsmodellinnovation bzw. einer Circular Economy Business Model Innovation geschaffen. Die Workshop-Ergebnisse werden anschließend in der letzten Phase des DTP, dem Testen, gegenüber Entscheidern/ Auftraggebern präsentiert und diskutiert. Mit diesem Pitch schließt Modul 3 ab und alle Phasen des DTP wurden an diesem Punkt durchlaufen. Am Ende des 3. Moduls stehen fundierte Ideen für Geschäftsmodelle der Circular Economy, welche bereits erste Prototyping- und Testphasen durchlaufen haben.

Modul 4 dient anschließend der Nachbetreuung der Ideen und der damit verbundenen Maßnahmen zur Umsetzung. Zu festen Terminen werden die erreichten Ziele besprochen. Hilfestellung durch verschiedene Experten des Institute for Industrial Ecology der Hochschule Pforzheim oder weiterer Spezialisten kann hier angeboten werden.

Die Circular Economy – ein vielseitiger Ansatz

Die zuvor beschriebene Methode wurde im Rahmen der Arbeit mit einem Industrieunternehmen durchgeführt und erprobt. Dabei wurden konkrete Ideen für Geschäftsmodelle der Circular Economy für das Unternehmen generiert und festgehalten. Unter anderem wurden Umsetzungsstrategien diskutiert, wie beispielsweise durch den Aufbau einer reverse logistic, in Verbindung mit neuen Partnern, die Verlängerung des Produktlebenszyklus erreicht werden kann. Die Validierung ergab zudem, dass das entwickelte Methodenkonzept stimmig und zielgerichtet ist. Der Wissenszuwachs aus Modul 2 wurde ebenfalls als positiv bewertet. Generell waren die Teilnehmenden beeindruckt, welche Vielzahl an Möglichkeiten durch die Veränderung des Geschäftsmodells im Bereich der CE entstehen können und welche Potentiale in ökologischer wie auch ökonomischer Sicht mit innovativen CEBM verbunden sind.

Abbildung 2: Vorgehensweise der Methode anhand der vier Module und den Phasen des Design Thinking Prozess (Quelle: Tobias Berndt (2021): Entwicklung einer Methode zur Generierung von Innovations-Ideen zu Geschäftsmodellen für die Circular Economy)

Die entwickelte Methode bietet somit Unternehmen einen praxisorientierten und strukturierten Ablauf, anhand welchem innerhalb kurzer Zeit Inhalte der Circular Economy vermittelt und Ideen für ein Geschäftsmodell der Circular Economy generiert werden. Die Inhalte können individuell oder in der Gruppe, als auch online oder in Präsenz durchlaufen und auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten werden. Nach Abschluss der Methode, kann die schrittweise Umsetzung des Circular Economy Business Models, anhand der erarbeiteten Ergebnisse, innerhalb des Unternehmens verfolgt werden.

Fazit

Der allmähliche, aber unumkehrbare Übergang zu einem nachhaltigen Wirtschaftssystem ist unverzichtbarer Bestandteil der neuen EU-Industriestrategie (Vgl. EU Aktionsplan Kreislaufwirtschaft, 2020). Die Circular Economy kann dabei Unternehmen helfen sich Wettbewerbsvorteile zu sichern, neue Einnahmequellen zu erschließen und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber externen Einflüssen zu erhöhen (Vgl. Nußholz, 2018, p. 186). So birgt die Circular Economy als „neues“ Wirtschaftssystem das Potential, den Spagat zwischen ökonomisch und ökologische Unternehmensausrichtung bewältigen. Es liegt an den Unternehmen diese Transformation zu unterstützen.

Die Methode wurde von Tobias Berndt, im Rahmen der Masterthesis im Studiengang Life Cycle & Sustainability an der Hochschule Pforzheim und dem Institute for Industrial Ecology (INEC) in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Claus Lang-Koetz und Unterstützung von Dr. Katja Puteanus- Birkenbach entwickelt.

Was der Begriff „additive Fertigung“ bedeutet, muss heutzutage nicht mehr erklärt werden – das war vor rund 3 Jahren noch anders. In welchen Bereichen in Unternehmen bzw. im Laufe des Produktlebenszyklus man diese Technologien jedoch einsetzen kann, ist vielen Anwendern nicht umfassend bekannt. Additive Technologien werden im Bereich der Prototypenfertigung seit über 2 Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Daher würde man in diesem Bereich wohl von einem hohen TRL (Technologiereifegrad) sprechen, den man im sogenannten Rapid Prototyping erreicht hat. Doch wie sieht es mit der Fertigung von Werkzeugen, Ersatzteilen oder gar Serienteilen aus – hat additive Fertigung auch für diese Einsatzgebiete bereits eine ausreichend hohe Technologiereife erlangt?

Viele Anwendungen zeigen, dass additive Fertigung bereit für die Serienfertigung ist. Dabei ist jedoch die Bewertung eines Technologiereifegrades wenig zielführend, vielmehr sollte hier ein „Anwendbarkeitsreifegrad“ angegeben werden. Wenn man sich erwartet, dass ein hochglanzpoliertes Bauteil aus eine 3D-Drucker rausfällt, wurde die Technologie nicht verstanden. Additive Bauteile haben unmittelbar nach dem additiven Bauprozess gewisse Eigenschaften (z.B. Oberfläche, Festigkeiten …), die man durch unterschiedliche Nachbearbeitungsprozesse noch vollständig oder teilweise verändern kann – wie bei anderen Fertigungstechnologien wie Drehen/Fräsen oder Gießen ebenso.

Darüber hinaus können durch additive Fertigungsverfahren Potenziale ausgewiesen werden, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nur mit höherem Aufwand oder gar nicht realisiert werden können. Und genau dort kommt die Additive Fertigung als ergänzende Technologie ins Spiel. Die klassischen additiven Potenziale wie komplexe Geometrien, individuelles Design, Funktionsintegration, LG 1 etc. direkt in Bauteilen nützen zu können, stellt jedoch viele Unternehmen vor eine Herausforderung. Dabei hilft möglicherweise der Perspektivenwechsel hinsichtlich der Generierung von Mehrwerten durch additive Fertigung – Mehrwertgenerierung im Produkt, der Produktnutzung, in den Produktions- oder Logistikprozessen oder durch Innovationen sowie der Umsetzung neuer additiver Geschäftsmodelle im Rahmen einer digitalen (additiven) Produktion. Und je mehr Potenziale ich dadurch ausnützen kann, desto wahrscheinlicher ist ein langfristig wirtschaftlich sinnvoller Einsatz additiver Fertigung im Unternehmen gegeben.

Im Rahmen der strategischen Implementierung additiver Fertigung zeigt die Erfahrung, dass mit einem systematischen und stufenweisen Vorgehen das wirtschaftliche Risiko stark reduziert werden kann. Die Investition in eine teure Anlage steht hier in den allermeisten Fällen nicht an erster Stelle. Wir empfehlen hier das von Fraunhofer Austria entwickelte Vorgehen nach den 4 I’s; Initiieren, Identifizieren, Integrieren, Implementieren. Dabei sollte man sich zu allererst mit den Vorteilen der additiven Fertigung und der „additiven Denkweise“ befassen. Bei der Identifikation von additiven Anwendungsfällen (diese sollten dabei weit über die reine Bauteilbetrachtung hinausgehen und Aspekte des gesamten Wertschöpfungssystems wie auch den Produktlebenszyklus umfassen) befinden wir uns meist in einer sehr frühen Phase des Innovationsprozesses. Das bedeutet auch, das sehr wenig spezifische Produktdaten vorhanden sind, die eine volums- oder materialbasierte Bewertung und Priorisierung additiver Anwendungen unmöglich machen. Fraunhofer Austria hat jedoch einen Ansatz entwickelt, mit denen additive Anwendungen in dieser frühen Phase des Innovationsprozesses auf Basis einer Vergleichsdatenbank analysiert, bewertet und priorisiert werden können. Dazu ist es ausreichend, zumindest fünf von 11 Kriterien aus einer Liste auszuwählen, womit die additive Anwendung auf Basis unterschiedlicher Kriterienausprägungen definiert und verglichen werden kann.

Das Ergebnis ist die Verteilung von Potenzialen im gesamten Wertschöpfungssystem in Abhängigkeit von den fünf Ausprägungsmerkmalen Kosten, Zeit, Qualität, Nachhaltigkeit und Flexibilität.

Diese Auswertungen ermöglichen in weiterer Folge eine Ableitung eines additiven Anwendungsportfolios zur Priorisierung und Potenzialabschätzung der identifizierten Anwendungen. Speziell für zeit- und kostenintensive wirtschaftliche und technische Machbarkeitsanalysen kann somit eine valide Ausgangsbasis bereitgestellt werden.

Philipp, wie definierst du für dich Innovation?

Leider ist der Begriff Innovation heutzutage medial sehr stark aufgeladen und wird inflationär verwendet, ähnlich wie z.B. bei den Begriffen „Digitalisierung“ oder „Nachhaltigkeit“. Allgemein ist eine Innovation die erstmalige wirtschaftliche Anwendung einer neuen Problemlösung. Besondere Betonung liegt auf dem wirtschaftlichen Erfolg, der aus unternehmerischer Sicht im Vordergrund steht. Erfolgreiches Innovieren erfordert also zweierlei Aktivitäten: die Erfindung, in unserem Umfeld häufig technischer Natur, und die Suche nach einem geeigneten Markt bzw. Geschäftsmodell. In welcher Reihenfolge die Aktivitäten durchgeführt werden, ist eigentlich egal, wichtig ist nur, dass sie zueinander passen. Ich betone das so stark, da gerade in Deutschland traditionell sehr viel Wert auf den technologischen Fortschritt gelegt und das Geschäftsmodell gerne mal vernachlässigt wird. „Neu“ ist dabei relativ. Was in einer Branche erstmalig angewendet wird, ist in anderen Bereichen schon Stand der Technik.

Warum tun sich viele Menschen und Firmen schwer mit dem Thema Innovation?

Menschen neigen zu Risiko- und Verlustaversion. Etwas Neues ausprobieren birgt immer eine „Gefahr“. Das geht bis auf die Urinstinkte zurück, esse ich die Beeren, die ich kenne oder probiere mal einen mir unbekannten Busch aus mit ungewissem Ausgang. Fast genauso alt ist das Bedürfnis in einer Gruppe dazuzugehören und gemocht zu werden. „Das Bessere ist der Feind des Guten“ ist ein etwas abgedroschenes Bonmot über Innovation, aber in dieser Hinsicht sehr wahr. Wer wirklich innovativ sein will, muss gegen den Strom schwimmen und eckt unweigerlich in seinem sozialen Umfeld oder Unternehmen an. Es wird viel über Fehlerkultur gesprochen, es sollte meiner Meinung nach zusätzlich noch mehr über Verrückte-Sachen-Ausprobieren-Kultur gesprochen werden und vor allem, wie mit schlanken dynamischen Strukturen möglichst viel ausprobiert werden kann. Denn je weniger Ressourcen pro Idee aufgewendet werden, desto mehr und exotischere Ideen kann ich ausprobieren.

Wie kamst du zum Innovationsmanagement?

Tatsächlich eher zufällig, dafür aber ziemlich früh. Ich habe in Aachen an der RWTH studiert. Zu der Zeit gab es gerade neuen Schwung im Thema Technologie- und Innovationsmanagement und ich habe die Vorlesungen besucht und meine Abschlussarbeiten dazu geschrieben. Seitdem bin ich ununterbrochen dabei, zunächst als Forscher am Fraunhofer IAO in Stuttgart. Danach habe ich über 10 Jahre in verschiedenen Industriebranchen Innovationssysteme aufgebaut und geleitet. Im Mai dieses Jahres bin ich dann zur TIM Consulting gewechselt.

Nach so langer Zeit in der Industrie, wieso bist du jetzt in die Beratung gewechselt?

Ich liebe seit jeher Abwechslungsreichtum, Networking und mich in neue Themen einarbeiten. Da die TIM Consulting eine eher kleine Boutiqueberatung ist, habe ich sehr viele Freiheitsgrade mich einzubringen und zu entfalten. Die Forschungsnähe ermöglicht mir mich tief in neue Themen einzuarbeiten und sie weiterzuentwickeln. So kann ich meinen Erfahrungsschatz weiter verfeinern und mit den Kunden erfolgreiche Projekte realisieren. Ich bleibe der Industrie weiter als Dienstleister, Katalysator und Wissensvermittler verbunden, allerdings jetzt nicht mehr exklusiv für ein Unternehmen.

Wo siehst Du große Trends im Innovationsmanagement?

Künstliche Intelligenz ist eins der großen Megatrendthemen und geht auch am Innovationsmanagement nicht spurlos vorbei. Bisher waren wir auf kreative Interdisziplinarität, unerwartete Gedankensprünge und den Zufall angewiesen. Jetzt versuchen wir die KI-Algorithmen um die Ecke denken zu lassen, um auf gute Ideen zu kommen. Ein extrem spannendes Feld und mit ein Grund, wieso ich zur TIM Consulting gekommen bin.

Und nach der Arbeit?

Die Klassiker Fitness, Ernährung und Reisen haben auch bei mir einen hohen Stellenwert. Um unsere Rente aufzubessern, baue ich mir mit meiner Frau noch ein kleines Immobilienportfolio auf.