Produktlebenszyklus (Materialwissenschaften)

Im Unterschied zum betriebswirtschaftlichen Produktlebenszyklus definiert der Produktlebenszyklus (PLZ) (engl. product lifecycle) im Kontext der Materialwissenschaften die volkswirtschaftlichen Wertschöpfungsphasen eines Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus beginnend beim Rohmaterial bis zur Wiederverwertung am Produktlebensende. Diese ganzheitliche Interpretation des Produktlebenszyklus befasst sich primär mit den Zuständen, die ein Material, ein Werkstoff bzw. ein Produkt im Laufe seiner Lebenszeit einnimmt (cradle to grave) und in diesem geschlossenen Kreislauf durch Mensch, Maschine oder Umwelt beeinflusst und verändert wird.

Der Produktlebenszyklus stellt eine wesentliche neue Grundlage für das Product-Lifecycle-Management bzw. Produktlebenszyklusmanagement (PLM) dar (Definition Produktlebenszyklus nach Schuh und Rudolf 2015: "Mit dem Begriff Produktlebenszyklus wird die Summe der einzelnen Phasen bezeichnet, die ein Produkt entlang der zeitlichen Dimension durchläuft. Analog zum Lebenszyklus eines Lebewesens absolviert ein Produkt die Phasen Entstehung, Wachstum, Reife und Entsorgung").

Einteilung in 8 Stufen[Bearbeiten]

Der Lebenszyklus von Produkten lässt sich im Wesentlichen in die nachfolgenden acht Stufen bzw. Prozesse einteilen:

Rohstoff
Material
Produktentwicklung
Produktion
Produkt
Handel
Betrieb
Recycling

Einerseits können innerhalb der einzelnen Stufen geschlossene Prozessregelungen, wie das bereits für Produktionsprozesse der Fall ist, etabliert werden.

Das Potenzial der Vernetzung von Informationen zwischen den acht Prozessen und Stufen ist aber bei weitem noch nicht umfassend evaluiert und erfordert zukünftig weitere Analysen.

Produktverbesserung durch kontinuierliches Monitoring[Bearbeiten]

Ein Produkt trägt aussagekräftige Informationen in sich, die sich im Verlauf seines Lebenszyklus verändern - von den Rohmaterialien und der Materialentstehung über die Produktion bis zur Nutzung und zum Recycling. Daten und Informationen aus diesen PLZ-Stufen können zukünftig über eine Digitale Produktakte auf Plattformen wie dem Industrial Data Space (IDS) erfasst werden und durch intelligente Vernetzung dabei helfen, Produkt- und Materialeigenschaften kontinuierlich zu verbessern und zukünftig sogar an den individuellen Bedarf von Nutzern anzupassen (vom selbstlernenden zum selbstoptimierenden Produkt).

Im Kontext der Digitalisierung und Industrie 4.0 gewinnt der Digitale Zwilling von Produkten zunehmend an Relevanz. Produktinformationen werden dabei zukünftig nicht mehr auf das Produkt allein im Sinne einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung des Produktlebenszyklus beschränkt bleiben. Viel mehr werden ergänzend dazu relevante Informationen aus dem gesamten, volkswirtschaftlichen Lebenszyklus (Kreislaufwirtschaft) eines Produkts, also von seiner Entstehung bis zu seinem Lebensende (von der Wiege bis zur Bahre) zunehmend eine wesentliche Rolle spielen. Das aus diesem Kreislauf verwertbaren Wissen ergibt sich aus dem Monitoring der Wertsteigerung in dem materialbezogenen Lebenszyklus eines Produkts. Solange der Wertschöpfungsprozess zwischen den acht Stufen nicht unterbrochen wird, bleibt der Kreislauf für Produkte aktiv und lebendig.

Der Produktlebenszyklus in der vorliegenden Form wurde mit Blick auf die Entwicklung neuer intelligenter (kognitiver) Sensorsysteme zur Gewinnung von Material- und Produktinformationen entlang der verschiedenen Lebenszyklusphasen vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren gemeinsam mit dem Fraunhofer EZRT des Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen erarbeitet.