Review of Life Cycle Sustainability Assessment and Potential for Its Adoption at an Automotive Company

The aim of this paper is to guide the next steps of a PhD thesis through a structured review of the state of the art and implementation of Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA), and to identify challenges and potentials for its adoption at an automotive company. First, the structured literature review was conducted on LCSA to screen the current methodological and practical implementations and to identify the main research needs in the field. Second, a research on the current status of LCSA within the automotive industry was carried out by means of investigation of published sources of 15 Original Equipment Manufacturers (OEM). By combining the results of both steps and consulting with decision makers, the challenges and potential for adopting LCSA at an automotive company were identified. The main challenges for adoption of LCSA were found to be: (1) the consistent execution of the three life cycle based assessment methods; (2) the comparatively low maturity of Social Life Cycle Assessment (S-LCA); and (3) the adequate presentation and interpretation of results. Next steps towards implementation would be a case study to gather experience on the combined execution of the three life cycle based assessments at an automotive company. Furthermore, it should be determined what the needs of decision makers at an automotive company are regarding the aggregation and interpretation of environmental, social, and economic impacts

Life Cycle Sustainability Assessment bei einem Automobilunternehmen : Identifikation und Umsetzung von Verbesserungsmöglichkeiten für die Produktnachhaltigkeit

Purpose: The assessment and improvement of sustainability impacts of products is integral to achieve sustainable development. A way to assess the impact of a product over its entire life cycle on all three dimensions of sustainability (environment, economy and society) is Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA). LCSA suggests to carry out three complementary assessments: Life Cycle Assessment (LCA), Life Cycle Costing (LCC) and Social Life Cycle Assessment (S-LCA). While LCA is widely applied across various industries, the use of LCSA at industrial companies is still scarce. This is, inter alia, due to the challenges in data acquisition in S-LCA and missing support in decision making based on LCSA results as well as their implementation in the decision processes at companies. This thesis aims at remediating these shortcomings to achieve its overarching goal: Increasing the applicability of LCSA to identify and implement product sustainability improvement potential. For this, three research objectives were defined to address the main impediments. First, an approach to select social indicators and to focus primary data collection in S-LCA. Second, a method to interpret LCSA results for decision makers. Third, a mechanism to integrate LCSA based results into product-related decision making at an automotive company. Methods: To put the LCSA framework into practice at an automotive company, it was applied to the component level of a vehicle to assess the impact of every component over its life cycle. In the proposed framework, criticality scores for every LCSA dimension were defined. They were calculated based on the relative performance of a component in the respective LCSA dimension (LCA, LCC and S-LCA) to the rest of the components of the assessed vehicle. This conceptual approach formed the bearing for the integration of the individual research objectives. The three research objectives were addressed in individual publications. The results of these separate papers were combined to increase the applicability of the conceptual approach of the LCSA framework. Multi-Regional Input-Output (MRIO) databases were assessed regarding their possible use to address the first research objective. The findings were applied to enable an assessment of the S-LCA dimension in the LCSA framework. A study on the weighting of sustainability dimensions by decision makers in an automotive company was carried out to tackle the second research objective. The results were used to determine an overall LCSA impact result for every component of a vehicle. To address the third research objective, the customer added value of product sustainability features was investigated. The results were used to create a mechanism that enabled the integration of the assessment results of the LCSA framework alongside other indicators in product-related decision processes at an automotive company. Results: Supply chain analysis based on MRIO analysis did not offer substantial support for focusing primary data collection in S-LCA. Therefore, a material-based approach to assess the social risk related to material production was developed and used to determine component specific S-LCA criticality points. The introduction of weights enabled a combined assessment within the operationalized LCSA framework, i.e. the calculation of overall LCSA criticality points. From the determined customer added value, a Product Sustainability Budget (PSB) was deduced. The PSB could be used to identify the optimal set of improvement measures within defined economic boundaries that are acceptable to a company. Conclusion: It was shown in this thesis that the applicability of the LCSA framework could be increased by separately addressing the identified research needs and bringing the results together. Through the combined findings progress was made to support practitioners at an automotive company to identify the components with the highest product sustainability impacts and therefore greatest improvement potential. They also were provided with a mechanism – the PSB – to implement the improvement potential in the product-related decision process. There still remained several challenges that limited the degree of applicability of the LCSA framework. It was found that the data availability for S-LCA still remains a major challenge. The current LCSA framework allocates the impacts of the use phase of the entire vehicle via mass allocation to the individual components. Additional investigation of the relationship between components and their impact on the use phase of a vehicle is recommended. Also, the PSB still has to prove itself under real conditions.Ziel: Die Bewertung und Verbesserung der Nachhaltigkeitsauswirkungen von Produkten ist ein integraler Bestandteil einer nachhaltigen Entwicklung. Eine Möglichkeit, die Auswirkungen eines Produkts auf alle drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (Umwelt, Wirtschaft und Soziales) zu bewerten, bietet das Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA). LCSA schlägt die komplementäre Durchführung von drei lebenszyklusbasierten Bewertungen vor: Life Cycle Assessment (LCA), Life Cycle Costing (LCC) und Social Life Cycle Assessment (S-LCA). Während LCA bereits in verschiedensten Industriesektoren Anwendung findet, wird LCSA kaum angewendet. Dies ist, unter anderem, den Herausforderungen in der Datenbeschaffung für S-LCA sowie der fehlenden Unterstützung in der Interpretation und Berücksichtigung von LCSA-Ergebnissen in produktbezogenen Entscheidungsprozessen in Unternehmen geschuldet. Die vorliegende Dissertation hat sich vorgenommen, diese Herausforderungen zu überwinden, um ihr übergeordnetes Ziel zu erreichen: die Erhöhung der Anwendbarkeit von LCSA, um Potentiale zur Verbesserung der Produktnachhaltigkeit identifizieren und umsetzen zu können. Es wurden daher drei Forschungsziele definiert, die die größten Herausforderungen adressierten. Das erste Ziel war die Entwicklung eines Ansatzes, um soziale Indikatoren zu identifizieren und die Primärdatenerhebung für S-LCA zu fokussieren. Das zweite Ziel war die Entwicklung einer Methode, um LCSA Ergebnisse für Entscheidungsträger zu interpretieren. Das dritte Ziel war die Schaffung eines Mechanismus, mit dem die LCSA Ergebnisse in den produktbezogenen Entscheidungsprozessen im Unternehmen implementiert werden können. Methoden: Um LCSA in einem Automobilunternehmen in die Praxis umzusetzen, wurde es auf die Komponentenebene eines Fahrzeugs angewandt, damit die Auswirkungen jeder Komponente über ihren Lebenszyklus bewertet werden konnten. In dem vorgeschlagenen Modell zur Umsetzung wurden Kritikalitätspunkte für jede der drei LCSA Dimensionen (LCA, LCC und S-LCA) definiert. Diese wurden auf Basis der relativen Auswirkung einer Komponente in einer LCSA Dimension im Verhältnis zu den übrigen Komponenten im gesamten Fahrzeug berechnet. Dieser konzeptuelle Ansatz diente als Leitlinie für die Einordnung der drei separaten Forschungsziele unter das Forschungsziel der Gesamtarbeit. Die Bearbeitung der drei Forschungsziele erfolgte durch alleinstehende Veröffentlichungen. Deren Ergebnisse wurden kombiniert, um die Anwendbarkeit des konzeptuellen LCSA Ansatzes zu verbessern. Multi-Regionale Input-Output (MRIO) Datenbanken wurden hinsichtlich ihrer möglichen Eignung zur Erreichung des ersten Forschungsziels untersucht. Die Ergebnisse aus dieser Untersuchung wurden genutzt, um die S-LCA Bewertung innerhalb von LCSA zu befähigen. Eine Studie zur Gewichtung von Nachhaltigkeitsdimensionen durch Entscheidungsträger wurde in einem Automobilunternehmen durchgeführt, um das zweite Forschungsziel zu erreichen. Die Ergebnisse der Studie wurden genutzt, um für jede Komponente eine übergreifende LCSA Kritikalitätspunktzahl bestimmen zu können. Um das dritte Forschungsziel zu adressieren, wurde der Kundenmehrwert von Nachhaltigkeits-Features in einem Fahrzeug ermittelt. Die Ergebnisse aus der Bearbeitung dieses Forschungsziels wurden genutzt, um einen Mechanismus zu entwerfen, der die Integration von LCSA Ergebnissen neben etablierten Indikatoren im produktbezogenen Entscheidungsprozess in einem Automobilunternehmen ermöglichen sollte.Ergebnisse: Lieferkettenanalyse auf Basis von MRIO Datenbanken bot keinen substanziellen Vorteil für die Fokussierung der Primärdatenerhebung für S-LCA. Daher wurde ein materialbezogener Ansatz zur Bewertung der sozialen Risiken, die im Zusammenhang mit der Materialbereitstellung stehen, entwickelt. Die Ergebnisse dieses Ansatzes wurden eingesetzt, um die komponentenspezifischen S-LCA Kritikalitätspunkte zu bestimmen. Die Einführung von Gewichtungen ermöglichte die kombinierte Bewertung innerhalb der operationalisierten LCSA, das heißt die Berechnung der übergreifenden LCSA Kritikalitätspunkte pro Komponente. Aus dem Kundenmehrwert von Produktnachhaltigkeits-Features wurde ein Produktnachhaltigkeitsbudget (PNB) abgeleitet. Das PNB konnte genutzt werden, um das optimale Set an Verbesserungsmaßnahmen für die Produktnachhaltigkeit zu identifizieren, das innerhalb des akzeptablen ökonomischen Rahmens des Unternehmens lag. Fazit: Es wurde im Rahmen dieser Dissertation gezeigt, dass die Anwendbarkeit von LCSA durch die Beantwortung von drei separaten Forschungsbedarfen und der Kombination der Ergebnisse erhöht werden konnte. Durch die Zusammenführung der Erkenntnisse konnten Fortschritte in der Unterstützung von Anwendern bei einem Automobilunternehmen erzielt werden, die Komponenten mit den höchsten Auswirkungen – und damit den höchsten Verbesserungspotenzialen – in Bezug auf die Produktnachhaltigkeit zu identifizieren. Zusätzlich wurde ihnen ein Mechanismus – das PNB – zur Verfügung gestellt, mit dem sie die Verbesserungspotenziale in den produktbezogenen Entscheidungsprozessen implementieren konnten. Es bleiben dennoch einige Herausforderungen offen, die die Anwendbarkeit von LCSA einschränken. Es wurde in Rahmen dieser Arbeit erneut bestätigt, dass die Datenverfügbarkeit für S-LCA eine der größten Herausforderungen bleibt. Der LCSA Ansatz, wie er in dieser Arbeit vorgestellt wurde, teilte die Gesamtfahrzeugauswirkungen in der Nutzungsphase per Gewichtsanteil auf die Komponenten auf. Zusätzliche Untersuchungen des Zusammenhangs einzelner Komponenten und den Auswirkungen in der Nutzungsphase des Gesamtfahrzeugs werden daher empfohlen. Des Weiteren muss sich das Konzept des PNB noch unter realen Bedingungen beweisen