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Entwicklung einer Methode zur ökonomischen und ökologischen Optimierung von Produktionsprozessen mittels Materialflussanalyse (MFA)
Müller, Markus
Wien (Österreich)
Selbstverlag
2013, V,88 S., Abb., Tab., Lit.
ISBN: 978-3-85234-049-4
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[Quelle: https://repositum.tuwien.ac.at]
Aus Gründen der Volatilität der Rohstoffmärkte, der Ressourcenschonung und des Umweltschutzes gewinnt die effiziente Nutzung von Ressourcen - insbesondere auch wegen der daraus resultierenden Kostensenkung - einen zunehmend höheren Stellenwert bei der Produktion von Gütern. Die Herausforderung für Unternehmen besteht darin, zu erkennen, bei welchen Prozessen in Produktionssystemen das größte Potential für ökologische und ökonomische Optimierungsmaßnahmen besteht, und wie sich systemimmanente Unsicherheiten auf die Optimierung auswirken. Ziel der Arbeit ist es, eine Methode zu entwickeln, mit der komplexe Produktionssysteme über transparente, nachvollziehbare Modelle abgebildet werden und hinsichtlich mehrerer Ziele optimiert werden können. Die Modelle sollen die relevanten Material- und Kostenflüsse sowie den Zeitaufwand zur Produktion erfassen und auf einheitliche Weise darstellen. Sie sollen den Produzenten in die Lage versetzen, diejenigen Prozesse im Produktionssystem zu identifizieren, die ein hohes Optimierungspotential aufweisen, und die zur Verbesserung der Ressourceneffizienz am meisten beitragen können. Im Weiteren sollen auch die Auswirkungen von Unsicherheiten in den Eingabewerten auf das Resultat der Optimierung beurteilt werden können. Die entwickelte Methode besteht aus drei MFA Modellen, welche mit Hilfe der Software STAN erstellt werden. In diesen werden nicht nur die Materialflüsse, sondern auch die Produktionskosten und die benötigten Produktionszeiten dargestellt. Damit werden erstmals Materialflussanalyse und Kostenanalyse über STAN verknüpft. Im ersten Modell wird der gesamte Prozess der Herstellung eines Produktes mit der Stückzahl 1 im Sinne eines Lebenszyklusansatzes dargestellt. Im zweiten Modell werden die Eingabewerte mit Unsicherheiten versehen, und im dritten wird ein Halbfabrikat über einen aussagekräftigen Zeitraum abgebildet. Aus diesen drei detailgenauen Ansätzen ergeben sich Resultate, aus denen Optimierungspotential und die Auswirkung von Unsicherheiten in den Eingabewerten quantitativ ersichtlich sind. Die entwickelte Methode wurde anhand eines aufwändigen, mehrere Prozessketten umfassenden Herstellungsverfahrens eines hochentwickelten Produktes der Flugzeugindustrie getestet. Dabei zeigte sich, dass sie sich einerseits sehr gut zur Analyse und Darstellung von Produktionssystemen eignet, andererseits die Identifizierung, Quantifizierung und Realisierung von Optimierungspotenzialen hinsichtlich Ressourceneffizienz, Kosten und zeitlicher Abläufe erlaubt. Durch die in STAN mögliche Berücksichtigung der stofflichen Ebene könnten zukünftig auch Fragen der Umweltverträglichkeit des Produktionsprozesses sowie einzelner Edukte und Produkte beurteilt werden. Die weitere Entwicklung von STAN stellt deshalb eine wertvolle Basis dar zur Unterstützung produktionstechnischer Entscheide hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Ressourcenschonung und Umweltschutz.
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