Produktbezogener Umweltschutz Universit Paderborn by liaoqinmei

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									Produktbezogener Umweltschutz

Vortrag am 11. 6. 2002 an der Universität Paderborn



Dr. Ferdinand Quella, Siemens AG, Referat „Produktbezogener

Umweltschutz“, D 81730 München




                                                      CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Das Ziel des produktbezogenen Umweltschutzes


    Reduzierung der Umweltwirkungen, die von Produkten ausgehen!

    Damit könnte verbunden sein: Ein definierter Beitrag zu globalen Umweltzielen.


    Dies ist zu erreichen durch

    • umweltverträgliche Produktgestaltung unter Einbeziehung
      des gesamten Lebensweges

    • umweltverträgliche Gestaltung des Systems, in dem das Produkt angewendet wird
      (evtl. unter Einbeziehung von Innovationen und Dienstleistungen)

    Bemerkung: Praktikable globale Ziele fehlen oft.
    Deshalb entweder selbst Ziele setzen oder sich an existenten Konzepten
    orientieren (Faktor 4/Faktor 10-Reduzierung in 10 Jahren).



                                                                             CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
   Produktbezogener Umweltschutz
   Beitrag zur Produktqualität

                         Energie        Transport/
                         sparend        Verpackung
       Langlebig


Produktanalyse
ganzer Lebens-        Produkt-
zyklus:               eigenschaften
Angebot...
Entsorgung


                       Gesetze,
  Modularer            Internationale
  Aufbau               Entwicklung        Recyclingfähig



                                        CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
   Produktbezogener Umweltschutz
         Planung über alle Produktlebensphasen


                                                                Qualitätsanforderungen, Preis,
                                             Marketing          Umweltverträglichkeit, Gesetzliche Vorgaben

 Gefahrstoffe
 Umweltverträglichkeit
                                                                                    Demontage-,
                                                                                    Materialplanung
                  Verwertung
                  Beseitigung                                         Entwicklung
                                              Qualitäts- und
                                                                      Beschaffung
                                            Umweltmanagement
                                                über alle                            Gefahrstoffe,
                                              Lebensphasen                           Umweltverträglichkeit
                                              des Produktes
                 Wieder-                                                   Produktion
               verwendung
Design zur
                                                                    Verpackung,
Wiederverwendung,                                                    Transport
Prüfverfahren              Vertrieb                                   Service
                     Rücknahme           Nutzen         Vertrieb               Vermeidung
                                                                               Gesetze
                                                         Kommunikation         Hilfsstoffe
                         optimierter Verbrauch
                         Rückgabe zur Entsorgung

                                                                                    CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
         Produktbezogener Umweltschutz
Trends im produktbezogenen Umweltschutz


 Die nächsten 10 Jahre wird der produktbezogene Umweltschutz geprägt durch
      Richtlinie     Regelung        Wirksam ab   Risiken,
      der EU                                      Kosten


      WEEE          Altgeräte-      2005           Rück-
                    rücknahme,                     stellungen
                    Quoten

      RoS           Stoff-          2007-2010      Entwicklungs
                    restriktionen                  -kosten,
                    u.a. Blei                      Umstellung
                                                   Wettbewerb
      EEE           Design,     ca. 2010           Kosten für
                    Management,                    Analyse und
                    Produkt-                       Umwelt-
                    Umwelt-                        erklärung
                    erklärung
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Produktbezogener Umweltschutz
Recyclingszenarien


   100 %
   Ausgangs-                              50 % Rücknahmequote
   menge                                  10 J. Lebensdauer O
                                          90 % Recyclinggrad



                                          90 % Rücknahmequote
                                          10 J. Lebensdauer O
                                          90 % Recyclinggrad

   50 %
                                       Bsp.: ICP WV
                                       30 % Rücknahme
                                       5 J Lebensdauer
                                       ca. 90 Recyclinggrad




   0%

               0   10   20   30   40       Jahre


                                                              CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Analyse der Lebensphasen: Größte Umweltbelastung



  Wirkungskategorien            Beseitigung                             Ressourcen
  Energieverbrauch                                 Marketing

                                    Wiederverwendung            Entwicklung
                 Nutzung            Verwertung                  Beschaffung

                                     Rücknahme                   Fertigung

                                              Wartung     Vertrieb
                                              Nutzung     Transport
   Herstellung             Verwertung
                                                               Ressourcen




                                                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
   SN 36350 : Inhaltsübersicht

Teil 1 : Leitlinien zur Produktgestaltung
                                              • Prinzipien und Leitlinien
                                              • Integration in die Planung und Entwicklung

Teil 2 : Gefährliche Stoffe, Verbotsliste,    • Verbotsliste gefährlicher Stoffe
         Vermeidungsliste                     • Deklarations- und Vermeidungsliste

Teil 3 : Kunststoffe - Bewertung von Re-      • Bewertungsstufen der Recyclingeignung
         cyclingeignung und Mischbarkeit      • Matrix zur Mischverträglichkeit gebräuchlicher
         thermoplastischer Kunststoffe          Thermoplaste

Teil 4 : Metallische Werkstoffe - Bewertung   • Recyclingeignung von Metallen und
                                                metallischen Stoffverbunden
         der Recyclingeignung und Misch-
                                              • Matrix zur Mischverträglichkeit von
         verträglichkeit                        gebräuchlichen Metallen und Legierungen

Teil 5 : Ökologische Anforderungen an         • Gestaltungsgrundsätze
                                              • Vorzugs- und Vermeidungsliste
         Verpackungen                         • Verbote

Teil 6 : Erfassung von Stoffen in Produkten   • Anforderungen an die Stofferfassung
                                              • Vorgehensweise und Stoffliste

  http://standardization.ct.siemens.de/areas/btechnik/ippumwelt/uw-sn/index.html

                                                                            CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
   Produktbezogener Umweltschutz
Kostensenkung durch umweltverträgliche
Produktgestaltung

                                                  Kosten-      Höhere Wettbe-
                                                  Einsparung   werbsfähigkeit

Verminderung des Materialeinsatzes

Verminderung der Material- und Bauteilevielfalt


Vermeidung von Schadstoffen


Ressourcenschonender Produktgebrauch

Leichte Demontage (entspricht leichter Montage)

Verwertbarkeit und Wiederverwendbarkeit



                                                               CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Leitfaden „Umweltverträgliche Produktgestaltung -
Lösungen und Beispiele zur Siemens-Norm SN 36350“

 SN 36350-1 (normativ)                 Leitfaden (informativ)

 Prinzipien und Leitlinien             Lösungen und Beispiele

                                                Wie kann es getan
Was soll getan werden ?
                                                    werden ?
                                  5       Materialeinsatz minimieren


Beispiel:                         Die Gewinnung und Herstellung von Materialien belastet die Umwelt. Diese Belastung der Umwelt wird
                                  grundsätzlich durch geringeren Materialeinsatz vermindert. Dies gilt ebenfalls für „natürliche“ Materialien oder
                                  Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen, auch wenn hier die Belastung in einigen Umweltkategorien geringer
                                  sein mag.
                                  Die Forderung nach der Verminderung des Materialeinsatzes hat zwei Aspekte:
                                  1.   Verminderung des im Produkt verbleibenden Materials durch optimierte Bauweisen und



:                                 2.   Verminderung des zur Herstellung eingesetzten Materials durch optimierte Verfahren (s. Pkt. 6).
                                  Möglichkeiten zur Verminderung des im Produkt verbleibenden Materials sind:
                                  -    Verminderung der Materialstärken durch Verwendung von Material mit höherer Festigkeit. Ein möglicher
                                       Zielkonflikt ist hier die Verschlechterung der Rezyklierbarkeit z.B. durch die Wahl von faserverstärkten


5. Materialeinsatz minimieren     -

                                  -
                                       Kunststoffen zum Erzielen höherer Festigkeitswerte.
                                       Verminderung der Materialstärken durch konstruktive Verstärkungselemente wie z.B. Versteifungsrippen.
                                       Optimieren mit der Finite-Elemente-Methode zur Vermeidung von Überdimensionierung.


:                                 -    Materialsparende Bestückungstechnik einsetzen (s. Pkt. 10).
                                  Es gibt allerdings Beispiele, die belegen, daß solche Regeln wie auch die Regeln zur Materialauswahl nicht zu
                                  starr angewandt werden dürfen. Das Material ist immer aufgrund seiner Funktion im Gesamtprodukt unter
                                  Betrachtung des gesamten Produktlebenswegs zu beurteilen:
                                  Bei der Analyse der von Energiekabeln ausgehenden Umweltbelastungen zeigt sich, daß die Leistungsverluste in der


                                          Im Intranet unter
                                  Gebrauchsphase die größte Rolle spielen. Diese Leistungsverluste werden stark vom Kabelaufbau und den Isolations- und
                                  Mantelmaterialien beeinflußt. Durch die Optimierung des Kabelaufbaus und der Materialien können über die gesamte lange
                                  Nutzungsphase eines solchen Kabels erhebliche Energiemengen und somit Emissionen eingespart werden. Eine Materialauswahl nur
                                  unter Recyclinggesichtspunkten könnte hier zu einer Vergrößerung der Gesamt-Umweltbelastung über den Produktlebensweg
                                  führen. Auch eine Neukonstruktion rein unter dem Gesichtspunkt der Verringerung des Materialeinsatzes würde die Gesamt-


                                http://greendesign.ct.siemens.de
                                  Umweltbelastung erhöhen, da aus der Verkleinerung der Leitungsquerschnitte eine größere Verlustleistung resultiert.




                                                                                                                      CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Die Siemens-Norm SN 36350 und ihr Umfeld


 SN 36350-1 (normativ)          Leitfaden (informativ)
 Prinzipien und Leitlinien     Lösungen und Beispiele
                                 Wie kann es getan
Was soll getan werden ?
                                     werden ?

                                  Produktbewertung
SN 36350-2..6 (normativ)               Checkliste
                                 Was wurde erreicht ?

                                       Im Intranet unter
                             http://greendesign.ct.siemens.de

                                                 CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
  SN 36350 - 1 : Beispiele für Leitlinien zur
                 Produktgestaltung

Marketing-, Planungs- und Entwicklungsaspekte
1. Umweltauswirkungen über den gesamten Produktlebensweg abschätzen und
    daraus Entwicklungsziele ableiten.
Aspekte der Beschaffung und Herstellung
5. Materialeinsatz minimieren.
9. Anzahl und Vielfalt von Produktteilen (Komponenten) minimieren.
Vertriebs- und Serviceaspekte
18. Kunden über die umweltverträgliche Entsorgung der Verpackung informieren.
Aspekte des Produktgebrauchs
21. Produkt leicht reparierbar und nachrüstbar gestalten.
22. Energieverbrauch im Warte- und Arbeitszustand minimieren.
Aspekte der Demontage und Entsorgung
33. Anzahl der notwendigen Demontageschritte minimieren.
37. Recyclinggeeignete Kunststoffe kennzeichnen.

                                                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
  Produktbezogener Umweltschutz
SN 36350 - 2 : Aufnahmekriterien für die Deklarations-
               und Vermeidungsliste


Gesundheitsgefährdend - Cancerogen, mutagen, reproduktionstoxisch
                            (CMR-Stoffe, Kategorie 1 und 2)
                          - Chronisch toxisch
                          - Akut sehr giftig oder giftig
                          - Bildet leicht CMR-Stoffe (Kategorie 1 und 2),
                            chronisch oder akut toxische Stoffe
                          - Radioaktiv

  Umweltgefährdend        - Wassergefährdend
                          - Persistent + bioakkumulativ
                          - Klimaverändernd
                          - Ozonabbauend



                                                             CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
     Vorgehensweise bei der umweltverträglichen
     Produktgestaltung

                           Umweltbelastungen ermitteln,
                           Gewichtung abschätzen
                           (Analyse des Referenzprodukts)



      Umweltbezogene         Entwicklungsziele ableiten,
     Kundenforderungen       Schwerpunkte setzen                 Lastenheft




Neu nach ISO TR 14062:     Maßnahmen zum Erreichen der
                           Entwicklungsziele ermitteln         Pflichtenheft

Strategie

Organisation             Bewertung der Maßnahmen hinsicht-
                         lich Wirkung auf Kosten, Funktions-
                         erfüllung und Marktchancen
Umsetzung im PEP

                                                               CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
     Produktbezogener Umweltschutz
   Werkzeuge

Gesetzliche Vorgaben für alle Phasen (KrW-/AbfG, BattV, ......)

Regeln zur umweltverträglichen Produktgestaltung: Siemens-Norm SN 36 350

       Life Cycle Assessment (LCA), Life Cycle Costing (LCC)

              Demontagetool                                       Demontagetool


 QFD

                  TuT

               FMEA                                    Dokumentation,
                                                       Information
   Target Costing                              SIS

 Produkt-           Entwicklung   Fertigung    Vertrieb Nutzung Recycling
 definition         Beschaffung                Service            Beseitigung
                                                                  CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
 Produktbezogener Umweltschutz
                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Notwendigkeit zur Innovation
              Energie-,
              Wasserverbrauch
              Hilfsstoffe
              Fertigungshilfsmittel     Neue
  100 %
                                      Steuerung

                                          Innovationssprung



                                            Neues Verfahren


                          technische oder
                        physikalische Grenze
          0                  10   Jahre                  Zeit




                                                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
SIMATIC S7-300 : Innovation und Umwelt
Umweltpreis der Siemens AG 1997 (Kategorie Produkte)
                                    Umweltvorteil
                                     Sortenreiner, halogenfrei flammwidriger Gehäusekunststoff
                                     Keine Batterie
                                     Weniger Produktionsabfälle
                                     Recycling des Produkts bringt Erlöse

                                    Arbeitsschutzvorteil
                                     Reduzierte Exposition der Mitarbeiter durch
                                      - entfallendes Schwall-Löten (Ersatz durch
                                        Einpreßen und IR-Löten)
                                      - entfallende Maschinenreinigung
                                      - entfallender Umgang mit Lösemitteln
                                        und Farben

                                    Technische Vorteile
                                     40% weniger Energieverbrauch
                                     15% leichter bei höherer Funktionalität
                                     Wartungsfrei, hochrüstbar
                                     Halbierte Montagezeit (SMD, höherer Automatisierungsgrad);
                                      Run-In reduziert von 12 Stunden auf 17 Minuten

                                                                      CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
  Produktbezogener Umweltschutz
     Computerrecycling (ICP WV)


100 % Schrottmenge
                                     Konsequente Anwendung der Norm
          Wiederverwendung           Umweltverträgliche Produktgestaltung


                Recycling            Wiederverwendung: Komplettgerät
                                            Aufrüstung, Verkauf

                                     Wiedervermarktung: Komponenten
        Rest- und                          Verkauf elektronischer Bauteile
        Sonderabfall
0%
     1988                            Wiederverwertung: Rohstoffe
                            1998
                                           Kunststoffe, Metalle
      600 t                 6000 t

     Konstruktive Verbesserung



                                                              CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
     Produktbezogener Umweltschutz
Equivalent-to-new: DIN 48480 Internationale Norm
bei IEC TC 56


 • Deutsche Norm DIN 48 480 im April 2001 verabschiedet
 • IEC TC 56 arbeitet an internationaler Norm (Prof. Belli)

 Inhalte
 • Beschreibt Qualitätsprüfung von Teilen und Produkten wie neu
 • Notwendigkeit der Kundeninformation
 • Eigenschaften werden gegenüber der Produktspezifikation geprüft
   (praktisch keine Abweichung zulässig)
 • Die Teile werden in den normalen Produktionsprozess integriert

  Siemens Medical Solutions spart durch Wiederverwendung sehr viel Geld
 • Röntgenabschirmung
 • Röntgenröhrengehäuse,
 • Magnetspule für CT etc.
 • Als Qualitätssiegel: Proven Excellence (wie neu)



                                                              CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
    Was ist festzulegen?
    (Rahmennorm, Produktgruppen)
    Zustand                                                                                Neu

        undefiniert              Definierter gebrauchter Zustand,
                                          geringer wertig                  neuwertig

     Ohne Garantie                       Reduzierte Garantie            Volle Garantie

   Qualifizierungsverfahren      Komponenten                   System
• Ausbau, Prüfung, Prüfablauf
• Prozeßfähigkeit               Verschleißteile                Gerät
• Eigenschaften des             Bauelemente (Elektronik)       komplexe Baugruppen
  Neuteils (ggf. Abstriche)     Baugruppen
• Kosten-/Nutzenanalyse         Teile ohne Verschleiß
• Ermittlung von Alter und
  Beanspruchung

  Kennzahlen: Mittlere Lebensdauer des Neuprodukts, Zuverlässigkeit
  Anteil an gebrauchten Teilen (<5 %, < 25 %, >50 %)
  Produktgruppen/Branchen: Elektrotechnik, Maschinenbau, Kunststoffe, Bau...
                                                                        CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
     Produktbezogener Umweltschutz
Umweltgerechte Konstruktion (1)

           Frontblenden der Moduln aus Chromedelstahl - Laserbeschriftet
             früher: Alu, chem. oxyd. + lackiert + gedruckte Beschriftung
             > HK Reduzierung 50%

           Allgemeine Raumreduzierung - Im selben Raum nun 8 statt
            6 Funkeinheiten.

           Neues Lüftungskonzept - Bis 55 °C Umgebungstemperatur
             keine aktive Kühlung (Klimaanlage) mehr erforderlich bei der
             Outdoor-Basisstation




                                                          CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Einsparung von Energie


     – 35% Reduzierung der Leistungsaufnahme verglichen zur bisherigen
       Generation BS60/61 führt zu
     – 57.000 Tonnen CO2 Einsparung bereits im ersten Verkaufsjahr
     – 6 Mill. € Kosteneinsparung für unsere Kunden



                                                      503 Güterwaggons mit Kohle
                                                      wären nötig um die eingesparte
                                                      Energie zu erzeugen
                                                      (nur erstes Verkaufsjahr !)




                                                                CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
   Produktbezogener Umweltschutz
Umweltgerechte Konstruktion (2)
- Altes Subrack -

                                  Key Features
                                  - Anzahl der Einzelteile:
                                    66 insgesamt:
                                    6 Strangpressteile
                                    2 Seitenplatten
                                    16 LP-Führungen
                                    10 Steckführungen
                                    4 Gitter
                                    4 Backplane –
                                    Positionierungen
                                    24 Schrauben

                                  - Umwelt:
                                    4 verschiedene
                                    Materialien
                                  - Kosten:100 %
                                            CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
 Produktbezogener Umweltschutz
Umweltgerechte Konstruktion (3)
- Neues Subrack -
                                  Key Features
                                  - Anzahl der Einzelteile:
                                    17 insgesamt:
                                    4 Bleche
                                      1 Strebe
                                      12 Schrauben

                                  - Design-Komplexität:
                                    4 verschiedene Teile

                                  - Integrierte Teile:
                                     Leiterplattenführungen
                                     Lüftergitter
                                     Flansch zur Fixierung
                                     Backplane Positionierung
                                  - Umwelt
                                    1 einheitliches Material
                                  - Kosten: 20 %
                                              CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Advanced Cooling mit Membranfilter (Outdoor)
(EU- Patent)



                           Wegfall Heatexchanger

                            7 K bessere Wärmebilanz

                            MTBF - Verbesserung 31%

                            HK minus 33%

                            Gewicht minus 50%

                            Volumen minus 38%

                            Energieverbrauch minus 180 W




                                                 CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
Software hilft Umwelt (Remote Inventory)
Fernabfragbare „Elektronische Seriennummer“ liefert
alle Konfigurationsdaten

Wegfall des Verwaltungs- und Wartungsaufwandes bei
- Einbringung
- Archivierung                                                    Costs / Benefit for Remote Inventory - Business Unit ICN CA
                                                                            (Travel expenses: 125 DM/NE; period for update: BTS: once, 1st year;)


- Service                                        35.000


                                                 30.000             Benefit p.a. [TDM]

- beim Inventarisieren durch                     25.000
                                                                    Benefit cumulated [TDM]




 den Kunden
                               Benefits in TDM




                                                 20.000


                                                 15.000


                                                 10.000


                                                  5.000


                                                     0

 Kosteneinsparungen durch                        -5.000

 Remote Inventory                                         97/98     98/99             99/00           00/01

                                                                                                           Fiscal Year
                                                                                                                       01/02           02/03        03/04     04/05




                                                                                                                                               CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
    Produktbezogener Umweltschutz
Vebesserte Empfängerempfindlichkeit



37% Reduzierung der Sendeleistung aller Handys im Netz

 Verringerte Strahlungsbelastung der Handy-Nutzer
 Erhöhte Standzeit und Lebensdauer der Akkus




                                                         CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
     Das “Eco-efficiency Level Concept”
     (Delft University of Technology / Kathalys Centre for Sustainable Product Innovation)




Nachhaltigkeit
                                           Verhaltensänderung
                                                                         System-
                                                                        Innovation
Eco-Effizienz                                         Funktions-
                                                      Innovation
                                       Produkt-
                                       Redesign



                     Produkt-
                   Verbesserung



                            5     10                20 Jahre
                     Zeit

                                                                             CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
Produktbezogener Umweltschutz
     Wo stehen wir heute?

                                         Reifegrad
                          Systemebene




                          Produktebene
Öko PC

seit Jahren Testsieger
nach BUND-Computerliste   End-of-Pipe     Instabus*

                                           • Umweltverträgliche Materialien,
                                             Konstruktion
                                           • Umweltverträglicheres System
                                             (Steuerung der Energieverbraucher
                                             im Gebäude)
                                           • Materialsparende Installation
                                             *Umweltpreis Stadt Regensburg 1995

                                                                          CT ES PE / Quella/Pdb/ 06.11.2012
     Produktbezogener Umweltschutz

								
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