Assessing circular economy oriented maintenance : development of a performance indicator set

Abstract

Durch den zunehmenden Fokus auf Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz von Seiten der Industrie, Gesellschaft und Gesetzesgeber hat die Bedeutung der Prinzipien der Kreislaufwirtschaft (KLW) zugenommen. Dadurch wurde auch die Rolle der Instandhaltung zur Erreichung der KLW-Ziele gesteigert, da diese Lebensdauer von Produkten verlängert, Ressourceneffizienz erhöht und auch die Abfallmenge vermindert (Morseletto, 2020).Daher untersucht diese Arbeit die Schnittstelle zwischen der KLW und der Instandhaltung mit dem Ziel, eine umfassende Auswahl von Key Performance Indicators (KPIs) zu entwickeln, mit denen KLW-orientierte Instandhaltungsstrategien effektiv gemessen und verbessert werden können.Die Studie beginnt mit einer Literaturübersicht und analysiert bestehende Leistungsmesssysteme und Instandhaltungsstrategien, insbesondere solche, die auf die Prinzipien der KLW ausgerichtet sind, da die Haupttreiber und Modi der kreislaufwirtschaftsorientierten Instandhaltung bisher nicht spezifiziert sind. Diese Übersicht identifiziert eine Reihe bestehender KPIs, hebt aber auch das Fehlen einer standardisierten KPI-Sammlung hervor, der sich speziell mit KLW in der Instandhaltung befasst. Um diese Lücke zu schließen, wird in der Arbeit ein neuartiges Indikatorenset entwickelt, bei dem die Indikatoren als Circular Maintenance Indicators (CMIs) bezeichnet werden, um erstmals die Indikatoren in diesem Bereich in einer einheitlichen und systematischen Visualisierung darzustellen.Dies wird durch einen iterativen Prozess erreicht, der auf der Design Science Research-Methodik von Alan R.; Hevner (2007) basiert. Mit der Literaturrecherche können die KPIs für ein vorläufiges Indikatorenset eruiert werden. Nach einer Umfrage bezüglich der Bedeutung der Indikatoren mit Industrievertretern wird das CMI-Set verfeinert und ein Bewertungssystem erstellt, das Unternehmen die Messung des KLW-grades ihrer Wartungsstrategien ermöglicht. Dieses wurde dann auch in einem industriellen Anwendungsbeispiel getestet. In Kombination mit dem 9R-Framework von Kirchherr, Reike, and Hekkert (2017) trägt es dazu bei, die Implementierung und Kommunikation von Wartungen innerhalb von Organisationen zu erleichtern und Unternehmen die Möglichkeit zu geben, einen KLW-orientierten Wartungsansatz basierend auf ihrem spezifischen Anwendungsfall sicherzustellen.Letztlich leistet diese Arbeit einen bedeutenden Beitrag sowohl zur akademischen Forschung als auch zu praktischen Industrieanwendungen. Das entwickelte Indikatorenset misst nicht nur aktuelle Vorgehensweisen, sondern dient auch als Orientierung für zukünftige Verbesserungen und unterstützt die Industrie beim Übergang zu nachhaltigeren, zirkulären Betriebsmodellen.

The increasing focus on sustainability and resource efficiency in industrial sectors has expanded the popularity and importance of the principles of Circular Economy (CE). Furthermore, it has highlighted the crucial role of maintenance in a company to achieve CE related goals, by extending products’ lifespan, increasing resource efficiency and reducing waste (Morseletto, 2020). Therefore, this thesis investigates the intersection of CE and maintenance, aiming to develop a comprehensive framework of Key Performance Indicators (KPIs) that can effectively measure and enhance CE oriented maintenance strategies.The thesis begins with a literature review, analyzing existing performance measurement systems and maintenance strategies, particularly those aligned with the principles of the CE, as the main drivers and modes of CE oriented maintenance are not specified. This review identifies a range of existing KPIs but also highlights the absence of a cohesive and standardized set that specifically addresses CE in maintenance. To bridge the gap, this work develops a novel indicator set, where the indicators are termed Circular Maintenance Indicators (CMIs), to give the indicators a first organized and systematic visualization for this matter. This is achieved through an iterative process, based on the Design Science Research methodology by Alan R.; Hevner (2007). It includes the synthesis of KPIs through insights from the literature to gain an overview and a set of possible indicators. After a rigorous selection process, a draft CMI set is reviewed in a survey of industry practitioners, who provide first-hand perspectives on the applicability and relevance of various CMIs in real-world scenarios. The survey results are crucial in refining the initial draft set of indicators, ensuring they are both practical and reflective of industry needs.Based on the results of the survey and literature review, not only a final CMI set is created but also the importance review of each CMI is used to create a grading system for companies to measure their circularity level of their specific maintenance strategies. In combination with the 9R framework by Kirchherr et al. (2017) it assists in facilitating easier implementation and communication of maintenance measurements within organizations and give companies the possibility to ensure a CE oriented maintenance approach based on their specific use case.Ultimately, this thesis offers a significant contribution to both academic research and practical industry applications. It provides a structured approach for companies seeking to enhance their sustainability efforts by embedding CE principles into their maintenance operations. The developed performance indicator set not only measures current practices but also guides future improvements, helping industries transition towards more sustainable, circular models of operation.