Die vorliegende kumulative Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Bewertung von Geschäftsmodellen für Werkstoffe unter besonderer Berücksichtigung der Nachhaltigkeit. Das in der Arbeit entwickelte Konzept soll einen Beitrag leisten, bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess von Werkstoffen aussichtsreiche Anwendungsfelder zu identifizieren und erfolgversprechende Geschäftsmodelle nachhaltigkeitsorientiert zu entwerfen und zu bewerten.:Abbildungsverzeichnis VI Tabellenverzeichnis VII I. ÜBERBLICK DER EINGEBRACHTEN FACHBEITRÄGE VIII II. DACHBEITRAG 1 1. Einleitung 1 2. Werkstoffe und Geschäftsmodelle – Begriffliche und inhaltliche Grundlagen 4 2.1 Grundlagen der Entwicklung und Bewertung von Werkstoffen 4 2.2 Grundlagen der nachhaltigkeitsorientierten Entwicklung und Bewertung von Geschäftsmodellen 8 3. Anforderungen an die Entwicklung und Bewertung von Geschäftsmodellen für Werkstoffe 13 4. Konzept zur nachhaltigkeitsorientierten Entwicklung und Bewertung von Geschäftsmodellen für Werkstoffe 19 4.1 Gesamtkonzept 19 4.2 Zieldefinition und Strategiefestlegung 22 4.3 Nachhaltigkeitsorientierte Werkstoffentwicklung und -bewertung 25 4.4 Nachhaltigkeitsorientierte Geschäftsmodellentwicklung und -bewertung 32 4.5 Implementierung und Kontrolle 38 4.6 Kritische Würdigung des erstellten Konzepts 39 5. Strategische Geschäftsmodellbewertung am Beispiel faserkeramischer Bremsscheiben 41 6. Zusammenfassung und Ausblick 48 Literaturverzeichnis XI III. ANHANG XXII 1. Aufsatz 1 XXIII 2. Aufsatz 2 XXXIV 3. Aufsatz 3 LV 4. Aufsatz 4 LXVIII 5. Aufsatz 5 LXXXIX

Der breite Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen kann einen nachhaltigen Beitrag zur Minderung des Ausstoßes klima- und gesundheitsschädlicher Emissionen leisten. Allerdings ist der Erfolg dieser wie anderer neuer Technologien maßgeblich von der Akzeptanz durch zukünftige Nutzer abhängig. Daher sollten bei der Technologieentwicklung und -implementierung unbedingt Nutzenvorteile bei Kostenneutralität oder sogar Kostenvorteile gegenüber bestehenden Technologien angestrebt werden. Mit dem Konzept der integrierten Geschäftsmodell- und Technologieentwicklung findet eine Verknüpfung der technologischen Entwicklung mit der Herbeiführung einer ökonomischen Verwertbarkeit statt. Bereits während der Technologieentwicklung werden, eng mit dieser verzahnt, Geschäftsmodelle entwickelt, die eine erfolgreiche Verwertung ermöglichen sollen. Aus den Geschäftsmodell(ide)en resultierende ökonomische Steuerungsimpulse sollen zur Auswahl alternativer Technologie- bzw. Systemvarianten genutzt und in Anforderungen umgesetzt werden, um die Technologieentwicklung gezielt so früh wie möglich auf Anwenderbedürfnisse und wirtschaftliche Kriterien ausrichten, Risiken verringern und eine erfolgreiche Verwertung herbeiführen zu können. Ein Element des Konzepts stellt eine Integrierte Technologie-, Anwender- und Marktanalyse dar, mit deren Hilfe Szenarien erarbeitet werden können, die eine Basis für die Technologie- und Geschäftsmodellentwicklung (einschließlich der Ableitung von Anforderungen) darstellen. Hinzu kommt eine Bewertungsmethodik für Geschäftsmodelle, die monetäre und nicht-monetäre (ökonomische, soziale und ökologische) Zielkriterien einbezieht. Des Weiteren sollen mittels Kostenanalysen und -prognosen sowie der Ableitung von Zielkosten für Komponenten und Fertigungsprozesse Steuerungsimpulse erzeugt werden, die eine effektive, auf den Geschäftsmodellerfolg gerichtete Technologie(weiter)entwicklung erlauben.

Concrete is the most widely used material in construction and infrastructure, and is often reinforced by steel to improve tensile strength. Despite its enduring popularity, the material’s inherent weaknesses – namely corrosion damage and material fatigue – combined with ageing infrastructure, poses a challenge to both decision-makers and civil engineers to optimise sustainable infrastructure services. This article explores and synthesises the sustainable potential of maintenance and repair methods using concrete and cement-based composite materials. We draw on published case studies where sustainability assessments have been applied within this field. We also included cases that describe themselves as a type of sustainability assessment, but lack the assessment of all dimensions. Our research aims, firstly, to identify what maintenance interventions were assessed by means of sustainability criteria. Second, it explores the basic conceptual understanding which underlies each sustainability assessment. Third, it analyses the many methodological choices made for system boundaries, selection of indicators, or forms of aggregation. We have applied a systematic literature review to develop evidence-based management knowledge; this shows that current sustainability assessments are diverse regarding system boundaries, their scope, levels of detail, and overall quality. Although there is a trend towards more holistic types of assessment, environmental and economic sustainability dominated our sample, with global warming and energy consumed being most often reported. External costs, if included in the assessment, drive the overall economic score, while life cycle sustainability assessment is applied to only three cases. The most critical and challenging issues were shown to be the long-term orientation of maintenance measures and the complexity of undertaking a truly holistic sustainability assessment. To that end, we have stimulated scholarly discussion on further methodological progress to align with the good practices identified in our review, and call for greater application of these methods in the construction industry.

Im Fokus der Dissertation steht die Erforschung nachhaltiger Effekte durch Informationssysteme, insbesondere Ansatzpunkte zur Nachhaltigkeitstransformation der Gesellschaft durch Methoden und Artefakte der Green Information Systems (Green IS). Als Green IS werden sozio-technische Informationssysteme bezeichnet, die neben wirtschaftlichen Kriterien der ressourceneffizienten Bereitstellung von Informationen, der Koordination und Kommunikation auch die ökologische und soziale Dimension gemäß der „Triple Bottom Line“ (Drei-Säulen-Modell der nachhaltigen Entwicklung) adressieren. Der Anwendungsbereich von Green IS liegt auf der Reduktion von Umweltbelastungen und der Bewältigung komplexer Umweltherausforderungen durch sozio-technische Informationssysteme. Neben Forschungsthemen der (Wirtschafts-)Informatik und der Wirtschaftswissenschaften werden Bereiche der Psychologie und Sozialwissenschaften zu Fragen der digitalen Nachhaltigkeitstransformation, der Nachhaltigkeitsbewertung sowie Akzeptanzforschung behandelt. Aufgrund der Komplexität und Vielschichtigkeit des Themas wird ein multimethodischer Forschungsansatz verfolgt, indem sowohl qualitative als auch quantitative Methoden zum Einsatz kommen. Die zentralen Forschungsfragen lauten dabei wie folgt: FF1. Welchen Beitrag können Green IS auf Makro- und Meso-Ebene zur Nachhaltigkeitsbewertung leisten und welchen Reifegrad weisen sie auf? FF2. Inwiefern können digitale Geschäftsmodelle zur unternehmerischen und gesellschaftlichen Nachhaltigkeitstransformation beitragen? FF3. Kann durch gezieltes Nachhaltigkeitsmarketing die Akzeptanz von Green IS in der Gesellschaft gefördert werden? Gemäß der Design Science Research werden Verfahren zur Nachhaltigkeitsbewertung für Smart City Mobilitätsstrategien und betriebliche Umweltinformationssysteme (BUIS) des produzierenden Gewerbes konstruiert. Es wird ein Prototyp zum webbasierten Benchmark solcher Smart City Initiativen realisiert. Das entwickelte Geschäftsprozessmodell zeigt auf, inwiefern eine Transformation zur Plattformorganisation im Rahmen von Open Innovation für Industriebetriebe erfolgreich gelingen kann. Die quantitativen Erhebungen zeigen auf, das vor allem hochpreisige Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) für Geschäftsmodelle der Sharing Economy geeignet ist sowie, dass die Akzeptanz nachhaltiger IKT in der Gesellschaft bereits insbesondere bei Zugehörigen des "Lifestyle of Health and Sustainability" (LOHAS) vorhanden ist und der weiteren Förderung durch geeignete Verbraucher-Symbole bedarf.

Die Arbeit richtet sich an Personen der vorwettbewerblichen werkstofftechnischen Forschung und Entwicklung bzw. Personen, die mit einer Produktvorentwicklung betraut sind. Die Arbeit erhebt den Anspruch, für diese Phase eine Vorgehensweise aufzuzeigen, die durch die Nutzung einfach zugänglicher Kenngrößen verschiedenster werkstoff-, produktions- und produkttechnischer Kriterien eine umfassende Nachhaltigkeitsbewertung ermöglicht. In der Arbeit werden anhand identifizierter Strategien werkstofftechnische Maßnahmen zur Steigerung der Nachhaltigkeit in der Produktion aufgegriffen und diskutiert. Es werden Betrachtungsraumgrenzen im Werkstofflebenszyklus erörtert, sowie das Wirken werkstofftechnischer Maßnahmen im Kontext einer nachhaltigen, ressourceneffizienten Produktion diskutiert. Anhand der erarbeiteten Grundlagen werden Kriterien festgelegt, welche die Wirkung werkstofftechnischer Maßnahmen auf die Nachhaltigkeit eines Produkts oder Prozesses sichtbar machen. Im Anschluss wird ein formalisiertes Vorgehen vorgestellt, mit dem konkrete Maßnahmen innerhalb verschiedener Betrachtungsraumgrenzen bewertet und verglichen werden können. Schließlich erfolgt unter Anwendung dieses Vorgehens die Bewertung verschiedener Beispiele werkstofftechnischer Maßnahmen, die nachhaltige Produkte bzw. Produktionsweisen zum Ziel haben. Die Ergebnisse der Bewertungen bilden dabei zum einen Ausgangspunkte für die Anpassung und Weiterentwicklung der betrachteten Maßnahme. Zum anderen dienen sie als Basis für detailliertere Bewertungen unter Nutzung zusätzlicher ökologischer, ökonomischer und sozialer Nachhaltigkeitskriterien. Die bereitgestellte Vorgehensweise sowie die hinzugezogenen Bewertungskriterien orientieren sich vorrangig an den Aufgaben und Problemstellungen der metallverarbeitenden produzierenden Industrie. / The work is addressed to people involved in pre-competitive materials engineering, research and development, or to people entrusted with preliminary product development. It claims to demonstrate a procedure for this phase of production that enables a comprehensive sustainability assessment by using easily accessible parameters of various criteria from material, production and the product itself. The work uses identified strategies to address and discuss measures from material engineering that aim for an increased sustainability in production. The boundaries of the material life cycle are discussed, as well as the effects of material-related measures in the context of a sustainable, resource-efficient production. Basing on the developed principles, criteria are defined which make the effect of material engineering on the sustainability of a products or processes visible. Subsequently, a formalized procedure is presented with which concrete measures can be evaluated and compared with respect to different boundaries set to the product or material life cycle. Finally, this procedure is used to evaluate different examples of material-related measures. The results of the assessments form both, a starting point for the adaptation and further development of the measure under consideration, and a basis for more detailed evaluations using additional ecological, economic and social sustainability criteria. The introduced approach and evaluation criteria are thereby primarily oriented towards the tasks and problems of metalworking manufacturing industries.