In einer zunehmend digital vernetzten Industrie entwickelt sich der Digitale Produktpass (DPP) zum zentralen Instrument für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Er bündelt strukturierte, maschinenlesbare Informationen über ein Produkt entlang des gesamten Lebenszyklus: Von der Rohstoffgewinnung über Produktion, Nutzung und Wartung bis hin zur Entsorgung oder Wiederverwertung. Der DPP ermöglicht nicht nur Transparenz über Materialherkunft, Produktzustand und ökologische Kennzahlen, sondern schafft auch eine digitale Verbindung zwischen Herstellern, Betreibern und weiteren Stakeholdern. Während unser Grundlagenartikel zum Digitalen Produktpasses die Definition, regulatorischen Anforderungen und ersten Implementierungsschritte erläutert, beleuchtet dieser Blogbeitrag die strategische Umsetzung und wie der Digitale Produktpass die Kreislaufwirtschaft prägt. Wir zeigen auf, wie die im DPP enthaltenen Daten über R-Strategien wieder in den Kreislauf zurückfließen und wie daraus neue, datengetriebene Geschäftsmodelle in der Industrie entstehen können.
Co-Author
Prof. Philipp Zech
University of Innsbruck
Philipp Zech ist Juniorprofessor für Informatik mit fundierten Kenntnissen in den Bereichen Software Engineering, modellgetriebene Softwareentwicklung, Modellierung und Simulation sowie maschinelles Lernen und Digital Twin Engineering.
Der Produktlebenszyklus als Basis für den Digitalen Produktpass
Während der Produktion und der Nutzung durchlaufen Produkte eine Vielzahl von Stationen, an denen sie den Digitalen Produktpass kontinuierlich mit Informationen anreichern. Wie dieser Prozess entlang der Wertschöpfungskette verläuft, zeigt die folgende Betrachtung der einzelnen Stationen innerhalb der Kreislaufwirtschaft der Industrie.
Rohmaterialien: Der Ursprung der Datenkette
Am Anfang des Lebenszyklus stehen die Rohmaterialien, die beispielsweise durch Bergbau, landwirtschaftliche Prozesse oder chemische Syntheseverfahren gewonnen werden. Bereits auf dieser Ebene existiert ein materialbezogener Digitaler Produktpass, der grundlegende Informationen wie die chemische Zusammensetzung, das Ursprungsland sowie ökologische Kennzahlen wie den Product Carbon Footprint (PCF) enthält. Diese Informationen bilden die Basis für Transparenz und Nachverfolgbarkeit entlang der weiteren Wertschöpfungskette. Mit der Übergabe des Materials an die Produktion erhalten auch die nachgelagerten Akteure den digitalen Zugriff auf den zugehörigen DPP und verwenden diesen entsprechend.
Produktion: Aggregation der Komponenten-DPPs
In der Produktionsphase werden die Rohmaterialien in einem oft mehrstufigen Zuliefernetzwerk über verschiedene Tiers hinweg zu zunehmend komplexen Komponenten verarbeitet. Jede neu entstehende Komponente erhält dabei einen eigenen DPP. Dieser aggregiert relevante Informationen aus den DPPs vorgelagerter Tiers und ergänzt sie um neue, komponentenspezifische Daten. Typische Inhalte solcher Komponenten-DPPs sind technische Datenblätter, Handbücher, Konformitätsinformationen sowie aggregierte ökologische Kennzahlen wie der PCF.
Am Ende dieser Kette setzt der OEM die einzelnen Komponenten zu einem Endprodukt – etwa einem Fahrzeug – zusammen. Der daraus resultierende produktbezogene DPP fasst die relevanten Informationen der verbauten Komponenten zusammen und wird zusammen mit dem physischen Produkt an den Käufer bzw. Betreiber übergeben.
Nutzung: Der DPP als lebendes Abbild des Zustands
Während der Nutzungsphase entwickelt sich der DPP weiter und kann um betriebs- und zustandsbezogene Informationen angereichert werden. Abhängig vom Produkt und Anwendungsfall können dies Wartungsereignisse, Betriebsstunden oder Software-Updates sein. Besonders deutlich wird dieser Mehrwert am Beispiel eines »Battery Passes«, der Daten zu Ladevorgängen, Ladezyklen, Restkapazitäten oder Zustandsindikatoren der Batterie erfasst. (Wie eine solche Umsetzung des Batteriepasses mit der Asset Administration Shell technisch im Detail realisiert wird, zeigen wir im Beitrag Umsetzung des Batteriepasses mit der Asset Administration Shell.) Der Pass wird so zu einem lebenden Abbild des Produktzustands und schafft die Grundlage für fundierte Entscheidungen über Serviceintervalle oder die spätere Weiterverwendung innerhalb der Kreislaufwirtschaft.
R-Strategien: Wie der Digitale Produktpass die Kreislaufwirtschaft schließt
Nach dem Ende der primären Nutzung wird das Produkt einer oder mehreren R-Strategien zugeführt. Dazu zählen unter anderem Reuse, Repair, Refurbish, Remanufacturing und Recycling. In diesem Kontext wird das Produkt – soweit technisch und wirtschaftlich sinnvoll – in seine Einzelkomponenten demontiert. Dieser Prozess kann als »Produktion im Rückwärtsgang« verstanden werden und greift systematisch auf die DPPs des Gesamtprodukts sowie der einzelnen Komponenten zurück. Auf Basis der im DPP verfügbaren Informationen, etwa zu Materialzusammensetzung, Zustand, Nutzungsdauer und Schadensbildern, wird eine fundierte Entscheidung über die geeignete R*-Strategie getroffen. Komponenten, die nicht mehr weiter nutzbar sind, werden dem Recycling zugeführt. Bauteile mit geringen Mängeln können im Rahmen von Refurbishing direkt wieder in die Nutzung überführt werden, während komplexere Restaurationsprozesse typischerweise ein Remanufacturing erfordern. Die dabei gewonnenen Informationen und Materialien fließen wiederum in neue Produkte ein und schließen den Kreislauf im Sinne einer datengetriebenen Kreislaufwirtschaft der Industrie.
| R*-Strategie | Zielsetzung | Relevante DPP-Daten |
|---|---|---|
| Repair / Reuse | Verlängerung der Erstnutzung | Wartungshistorie, Reparaturleitfäden, Ersatzteilliste |
| Refurbish | Aufarbeitung auf Neuzustand | Betriebsstunden, Belastungsprofile, Software-Versionen |
| Remanufacture | Industrielle Wiederaufarbeitung | Chemische Zusammensetzung, Demontage-Anleitungen |
| Recycle | Stoffliche Verwertung | Materialzertifikate, Schadstoffdeklaration, PCF-Daten |
Herausforderungen im Umgang mit dem Digitalen Produktpass
Die zuvor beschriebene Evolution des Digitalen Produktpasses entlang der Lieferkette und des Produktlebenszyklus verdeutlicht, dass der DPP nicht von einem einzelnen Akteur beherrscht wird, sondern im Zusammenspiel zahlreicher Stakeholder entsteht und genutzt wird. Genau aus dieser Vielzahl an beteiligten Parteien, Systemen und Abhängigkeiten ergibt sich ein breites Spektrum technischer, organisatorischer und semantischer Herausforderungen, die über den gesamten Lebenszyklus hinweg adressiert werden müssen.
Durchgängige Transparenz in der Herstellungsphase
Bereits in der Produktionsphase stellt die durchgängige Rückverfolgbarkeit von Komponenten eine zentrale Herausforderung dar. Änderungen oder Substitutionen durch Zulieferer – insbesondere auf vorgelagerten Tiers – können die Vollständigkeit und Korrektheit des DPP beeinträchtigen. Der DPP muss daher eine hierarchische Verfolgung über mehrere Ebenen der Lieferkette hinweg unterstützen. Gleichzeitig dürfen dadurch keine sensiblen Informationen zu Lieferketten der involvierten Firmen offengelegt werden. Hinzu kommt die Integration bestehender Altsysteme. Viele Produktionsumgebungen basieren weiterhin auf nicht-digitalen oder nur teil-digitalisierten Prozessen. Um diese Systeme an eine DPP-Plattform anzubinden, sind Middleware-Lösungen oder spezifische Adapter erforderlich, die Daten konsistent erfassen und überführen.
Ein weiterer Aspekt betrifft den Schutz vor Produktfälschungen. Die Gewährleistung der Authentizität von Komponenten, Zertifikaten und Nachweisen erfordert den Einsatz kryptographischer Verfahren, etwa digitaler Signaturen oder verifizierbarer Identitäten.Darüber hinaus müssen Änderungen an Produktdesign, Produktionsparametern oder Qualitätsprozessen lückenlos dokumentiert werden. Diese Änderungen dürfen die historische Nachvollziehbarkeit nicht unterbrechen, sondern müssen versioniert und revisionssicher im DPP abgebildet werden.
Datenintegrität über lange Nutzungszeiträume
In der Nutzungsphase liegt eine wesentliche Herausforderung in der zuverlässigen Erfassung von Felddaten. Betriebs- und Zustandsdaten wie Lade- und Entladezyklen, Temperaturverläufe, Degradationskennzahlen oder Wartungsereignisse müssen in einem standardisierten und belastbaren Format erhoben werden. Die oft sehr lange Lebensdauer von Produkten, insbesondere im Kontext von Batterien mit Nutzungszeiträumen von zehn bis zwanzig Jahren oder etwa im Bauwesen mit noch größeren Lebensdauern von Bauwerken, stellt zusätzliche Anforderungen an Datenintegrität, Verfügbarkeit und langfristige Lesbarkeit. Damit einher geht die Notwendigkeit, vollständige und unveränderte historische Daten für regulatorische Nachweise, Garantieansprüche oder Wiederverkaufsprozesse vorzuhalten.
Auch das Management von Versionen und Updates ist anspruchsvoll. Änderungen an Produktspezifikationen, Softwareständen oder regulatorischen Vorgaben müssen nachvollziehbar dokumentiert werden, ohne den historischen Kontext zu verlieren, der für spätere Entscheidungen im Rahmen von R*-Strategien entscheidend ist.
Praxisbeispiele: Während die Umsetzung beim Batteriepass aufgrund klarer Parameter vergleichsweise einfach ist, zeigt die Bauindustrie die wahre Komplexität. Bei Bauwerken mit einer Vorlaufzeit von Jahrzehnten und oftmals einem Betrieb von Jahrhunderten (z.B. öffentliche Verkehrsinfrastrukturen) wird das Asset-Management im DPP zur echten Herausforderung. So fehlen etwa Sensoren zur periodischen Prüfung der strukturellen Integrität.
Systemarchitektur und Zugriffskonzepte
Über alle Phasen hinweg ergeben sich zusätzliche, systemische Herausforderungen. Eine zentrale Rolle spielt die plattformübergreifende Kommunikation: Der DPP muss nahtlos mit Systemen von OEMs, Management-Systemen von Laufzeitinformationen wie Batteriemanagementsystemen oder Ladeinfrastrukturen, Cloud-Plattformen und Recyclinglösungen interagieren können. Gleichzeitig führt die kontinuierliche Erfassung von Telemetriedaten und historischen Logs zu enormen Datenmengen, die skalierbare Speicherlösungen sowie effiziente Abfrage- und Auswertungsmechanismen erfordern.
Der Schutz vor Manipulation ist eine weitere Querschnittsanforderung. Um Betrug zu verhindern, muss der Digitale Produktpass gegen nachträgliche Veränderungen abgesichert werden, etwa durch kryptografisch abgesicherte Unveränderlichkeit. Eng damit verbunden ist die Frage nach der Systemarchitektur. Ob ein zentraler, dezentraler oder hybrider Ansatz gewählt wird, hat erhebliche Auswirkungen auf Skalierbarkeit, Verfügbarkeit, Latenz und Governance. Schließlich erfordert die Vielzahl an beteiligten Akteuren ein fein granular abgestuftes Zugriffskonzept. OEMs, Zulieferer, Betreiber, Recycler, Behörden und Endkunden benötigen jeweils unterschiedliche Sicht- und Schreibrechte, ohne dabei Sicherheit oder Vertraulichkeit zu kompromittieren. Diese Anforderungen lassen sich nur auf Basis konsistenter Datenmodelle, interoperabler Standards und klar definierter Schnittstellen erfüllen – eine Voraussetzung dafür, dass der DPP über den gesamten Lebenszyklus hinweg effektiv nutzbar ist.
Die Chance: Etablierung neuer Geschäftsmodelle rund um den DPP
Wird der Digitale Produktpass konsequent und korrekt implementiert, entsteht weit mehr als ein regulatorisches Nachweisinstrument. Der DPP etabliert einen dauerhaften digitalen Link zwischen Produkt, Hersteller sowie Nutzer:innen und schafft damit die Grundlage für neue, datengetriebene Geschäftsmodelle über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Entscheidend ist, dass der DPP nicht isoliert betrachtet wird, sondern als integraler Bestandteil eines Digitalen Ökosystems, in dem Produktdaten kontinuierlich aktualisiert, ausgewertet und monetarisiert werden können. Dabei gilt: Datenräume sind nicht das Ziel. Sie sind die Voraussetzung – für Automatisierung, digitale Geschäftsmodelle und industrielle Souveränität. Denn nur wer die Kontrolle über seine Datenflüsse behält, kann diese auch langfristig monetarisieren.
Ein naheliegendes Beispiel ist die Bereitstellung passgenauer Simulationsmodelle über den Digitalen Zwilling. Auf Basis der im DPP enthaltenen Produkt- und Zustandsdaten können individuelle Simulationsmodelle erzeugt oder parametrisiert werden, die exakt dem realen Produkt entsprechen. Diese Modelle ermöglichen präzisere Auslegungen, belastbare Was-wäre-wenn-Analysen oder die Optimierung von Betriebsstrategien und können als Service angeboten werden – etwa zur Effizienzsteigerung, Lebensdauerverlängerung oder zur Vorbereitung von Produktmodifikationen.
Darauf aufbauend eröffnet sich das Feld von Predictive Maintenance-as-a-Service. Durch die Kombination historischer DPP-Daten mit aktuellen Betriebs- und Zustandsinformationen lassen sich Ausfallwahrscheinlichkeiten frühzeitig erkennen und Wartungsmaßnahmen bedarfsgerecht planen. Hersteller oder spezialisierte Serviceanbieter können diese Fähigkeiten als kontinuierlichen Dienst bereitstellen und so Stillstandzeiten reduzieren, Ersatzteile gezielt disponieren und Wartungskosten senken – ein klarer Mehrwert für Betreiber und ein wiederkehrendes Erlösmodell für Anbieter. Die nächste industrielle Stufe basiert nicht auf einzelnen Use Cases, sondern auf einer interoperablen Dateninfrastruktur.
Weitere Anwendungsfälle ergeben sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Denkbar sind etwa zustandsbasierte Garantie- und Versicherungsmodelle, bei denen reale Nutzungsdaten aus dem DPP in die Bewertung einfließen. Auch datengetriebene Second-Life- und Resale-Plattformen können aufgebaut werden, die auf verlässlichen DPP-Informationen zu Zustand, Nutzungshistorie und Materialzusammensetzung basieren. Im Kontext der Kreislaufwirtschaft können Recycler oder Remanufacturing-Anbieter automatisiert entscheiden, welche R*-Strategie wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll ist, und diese Entscheidungen als Service für OEMs oder Betreiber anbieten. Nicht zuletzt ermöglicht der DPP neue Formen der regulatorischen Compliance-as-a-Service, bei denen Nachweise automatisiert erzeugt, geprüft und bereitgestellt werden.
Allen diesen Use Cases ist gemeinsam, dass sie eine leistungsfähige, interoperable und sichere digitale Infrastruktur voraussetzen. Der Austausch, die Anreicherung und die kontrollierte Nutzung von DPP-Daten über Unternehmens- und Systemgrenzen hinweg erfordern standardisierte Datenmodelle, skalierbare Plattformen und feingranulare Zugriffskonzepte. Mit dem AAS Dataspace for Everybody und Eclipse BaSyx stellt das Fraunhofer IESE genau diese industrielle Dateninfrastruktur bereit, die Interoperabilität, Skalierbarkeit und digitale Souveränität ermöglicht. Sie ermöglicht sowohl die schnelle Erprobung neuer Anwendungsfälle als auch deren enterprise-taugliche Umsetzung und schafft damit die technologische Grundlage, um den Digitalen Produktpass vom Pflichtinstrument zum Wegbereiter nachhaltiger Geschäftsmodelle weiterzuentwickeln.
Fazit: Der DPP als Enabler für die Kreislaufwirtschaft der Industrie
Der Digitale Produktpass bildet die Grundlage für Transparenz und datengetriebene Entscheidungen entlang des gesamten Lebenszyklus. Er verknüpft Informationen unterschiedlichster Quellen und wächst dynamisch mit dem Produkt mit. Datenräume bilden hierfür die Infrastruktur für die nächste industrielle Stufe.
Gleichzeitig bringt diese Vielschichtigkeit Herausforderungen mit sich – von der Integration heterogener Altsysteme über die langfristige Speicherung und Versionierung von Daten bis hin zu Sicherheits- und Zugriffskonzepten für verschiedene Akteure. Werden diese Hürden jedoch gemeistert, eröffnet der DPP gänzlich neue Möglichkeiten für Geschäftsmodelle: Digitale Zwillinge, Predictive Maintenance, datenbasierte Garantie- und Versicherungsmodelle oder intelligente Recycling- und Remanufacturing-Services sind nur einige Beispiele.
Die Implementierung eines Digitalen Produktpasses ist daher sowohl ein technisches Projekt als auch ein umfassender Transformationsprozess. Unternehmen müssen zusätzlich zur technischen Umsetzung ihre Datenreife steigern, Governance-Strukturen etablieren und organisatorische Veränderungen begleiten. Erst dadurch entfaltet der DPP seine über die Regulatorik hinausgehenden Mehrwerte. Zentral für den Erfolg ist daher eine robuste und interoperable Infrastruktur. Das Fraunhofer IESE liefert mit AAS Dataspace for Everybody oder Eclipse BaSyx die Grundlage für autonome Systeme, KI und datengetriebene Wertschöpfung sowie für die effiziente Erfüllung kommender Regularien. So stehen Unternehmen die nötigen Werkzeuge zur Verfügung, um DPP-basierte Anwendungsfälle schnell zu erproben, zu skalieren und unternehmensweit umzusetzen. Auf diese Weise wird der DPP zu einem Enabler für nachhaltige Industrie, effiziente Prozesse und neue datengetriebene Geschäftsmodelle.
Vom Konzept zur Umsetzung: Starten Sie Ihr DPP-Projekt
Datenräume sind der Schlüssel zur nächsten Stufe der Wertschöpfung, in der Wertschöpfung nicht mehr am Werkstor endet, sondern über den gesamten Lebenszyklus hinweg digital vernetzt bleibt. Mit unseren Open-Source-Lösungen AAS Dataspace for Everybody und Eclipse BaSyx bieten wir Ihnen die Werkzeuge, um den Digitalen Produktpass schnell und skalierbar zu implementieren. Erproben Sie Ihre Use Cases in einer sicheren und interoperablen Umgebung und sichern Sie sich Ihre industrielle Souveränität. Kontaktieren Sie uns!
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