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Veranstaltung: Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre erstellt und gefördert durch Produktion und Nachhaltigkeit Episode 2: Entscheidungsunterstützung Prof. Dr. Grit Walther RWTH Aachen

Episode 2: Entscheidungsunterstützung€¦ · Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther Biokraftstoffe der 1. Generation

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Veranstaltung: Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre erstellt und gefördert durch

Produktion und Nachhaltigkeit

Episode 2: Entscheidungsunterstützung

Prof. Dr. Grit Walther RWTH Aachen

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Episode 1:Strategien und Planungsaufgaben

Episode 2:Entscheidungsunterstützung

Episode 3:Interview

Übersicht der Lerneinheit

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Lernziel 1:Sie kennen Rahmenbedingungen, Planungsaufgaben und Planungs‐unsicherheiten bei der Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe. 

Lernziel 2:Sie kennen die Potenziale, Herausforderungen und Planungsunsicher‐heiten des Einsatzes von aufgearbeiteten Ersatzteilen im Rahmen eines Closed Loop Supply Chain Managements.

Lernziel 3:Sie können am Beispiel der dargestellten Fallstudien die Komplexität der Planungsaufgaben aufzeigen und erläutern, warum zur Lösung stoffstrombasierte Entscheidungsunterstützungssysteme notwendig sind.

Lernziele dieser Episode

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Gliederung

11 Fallstudie 1:Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe

33 Fazit

11

22 Fallstudie 2:Aufarbeitung von Ersatzteilen in Closed Loop Supply Chains

• Rahmenbedingungen• Entscheidungsunterstützungssystem• Anwendung

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Biokraftstoffe der 1. Generation

Biokraftstoffquoten‐Gesetz: Mindestanteile von Biokraftstoffen am Kraftstoffabsatz

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

„Biokraftstoff E10 verteuert Lebensmittel“„Das Auto isst mit“ 

[Süddeutsche Zeitung, 11.04.2011]

„E10‐Biosprit ist gefährlich für alle Autos“„Das neue Benzin könnte für die Motoren erheblich schädlicher sein als bislang bekannt. BMW und Daimler wollen einen neuen Verdacht gemeinsam untersuchen.“ [Die Welt, 06.03.2011]

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014Quote am gesamten Kraftstoffabsatz

Quote am gesamten Dieselabsatz

Quote am gesamten Benzinabsatz

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Biokraftstoffe der 1. Generation

Biokraftstoffquoten‐Gesetz: Mindestanteile von Biokraftstoffen am Kraftstoffabsatz

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

„Biokraftstoff E10 verteuert Lebensmittel“„Das Auto isst mit“ 

[Süddeutsche Zeitung, 11.04.2011]

„E10‐Biosprit ist gefährlich für alle Autos“„Das neue Benzin könnte für die Motoren erheblich schädlicher sein als bislang bekannt. BMW und Daimler wollen einen neuen Verdacht gemeinsam untersuchen.“ [Die Welt, 06.03.2011]

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Biokraftstoffe der 1. Generation

Biokraftstoffquoten‐Gesetz: Mindestanteile von Biokraftstoffen am Kraftstoffabsatz

Synthetische Biokraftstoffe der 2. Generation Reststoffe als Rohstoff Hohe Flächenausbeuten Hohes CO2‐Minderungspotential Technische Verträglichkeit

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

„Biokraftstoff E10 verteuert Lebensmittel“„Das Auto isst mit“ 

[Süddeutsche Zeitung, 11.04.2011]

„E10‐Biosprit ist gefährlich für alle Autos“„Das neue Benzin könnte für die Motoren erheblich schädlicher sein als bislang bekannt. BMW und Daimler wollen einen neuen Verdacht gemeinsam untersuchen.“ [Die Welt, 06.03.2011]

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Biokraftstoffe der 1. Generation

Biokraftstoffquoten‐Gesetz: Mindestanteile von Biokraftstoffen am Kraftstoffabsatz

Synthetische Biokraftstoffe der 2. Generation Reststoffe als Rohstoff Hohe Flächenausbeuten Hohes CO2‐Minderungspotential Technische Verträglichkeit

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011             Walther 2010

„Biokraftstoff E10 verteuert Lebensmittel“„Das Auto isst mit“ 

[Süddeutsche Zeitung, 11.04.2011]

„E10‐Biosprit ist gefährlich für alle Autos“„Das neue Benzin könnte für die Motoren erheblich schädlicher sein als bislang bekannt. BMW und Daimler wollen einen neuen Verdacht gemeinsam untersuchen.“ [Die Welt, 06.03.2011]

Entscheidungsunterstützung zur Gestaltung von Netzwerken für die Produktion von synthetischen Biokraftstoffen der 2. Generation

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… …

… …

Standorte für Produktionsanlagen SenkenQuellen

Biomasse‐bereitstellung

Nachfrage nach syn. Biokraftstoffen

StofftransformationStofftransport

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011

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… …

… …

Standorte für Produktionsanlagen SenkenQuellen

Biomasse‐bereitstellung

Nachfrage nach syn. Biokraftstoffen

StofftransformationStofftransport

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011

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Das zukünftig verfügbare Biomassepotenzial ist unsicher hinsichtlichMassen, Preise und Qualitäten

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Art und Menge der zur Verfügung stehenden Biomasse wird determiniert durch: Anbauszenarien, Flächenausbeuten, Preise, Nutzungsoptionen, …

Bildnachweis: Schatka 2011 

Datengrundlage: Renew, 2004

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… …

… …

Standorte für Produktionsanlagen SenkenQuellen

Biomasse‐bereitstellung

Nachfrage nach syn. Biokraftstoffen

StofftransformationStofftransport

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011

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Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe

Vorbehandlung Vergasung Gas‐konditionierung Synthese Raffination

Gasturbine oder Boiler

Dampfturbine

Biomasse

Elektrizität

Syn. Biokraftstoffe

BiomasseBereitstellung

Nachfrage

Generisches Grundfließbild

Produktion syn. Biokraftstoffe

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Generisches Grundfließbild 

Unsicherheiten bezüglich der Prozessausbeuten und Investitionen für die groß-industrielle Produktion sowie bezüglich der vorteilhaften Anlagenkonzepte und Kapazitäten

Vorbehandlung VergasungGas‐

konditionierung Synthese Raffination Syn. Biokraftstoffe

ElektrizitätGasturbineoder Boiler

Dampfturbine

RückführungProduktion syn. Biokraftstoffe Nachfrage

Dezentrale Verfahren In einem ersten Schritt erfolgt die Transformation von Biomasse in

ein energiereiches Zwischenprodukt in einer dezentralen Anlage nahe am Ort der Biomasseproduktion

In einem zweiten Schritt wird dieses Zwischenprodukt in einer zentralen Anlage in Biokraftstoff umgewandelt.

Forschungsanlage (Lurgi, Forschungszentrum Karlsruhe)

[CHOREN (2009)]  

[FZK (2009)]

Zentrale Verfahren Transformation von Biomasse in Biokraftstoff erfolgt in einer (zentralen)

Anlage Beta-Anlage der Fa. Choren in Freiberg, Kap. 18 Mio. l/a

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011 (in Anlehnung an Hamelinck/Faaij 2006)

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… …

… …

Standorte für Produktionsanlagen SenkenQuellen

Biomasse‐bereitstellung

Nachfrage nach syn. Biokraftstoffen

StofftransformationStofftransport

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011

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Biokraftstoffquoten

[Datengrundlage BioKraftQuG]

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Quote am gesamten Kraftstoffabsatz

Quote am gesamten Dieselabsatz

Quote am gesamten Benzinabsatz

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

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Die Nachfrage nach synthetischen Biokraftstoffen wird durch (unsichere) gesetzliche Vorgaben und Preisentwicklungen am Kraftstoffmarkt determiniert.

Preisentwicklungen am KraftstoffmarktBiokraftstoffquoten

[Datengrundlage BioKraftQuG]

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Quote am gesamten Kraftstoffabsatz

Quote am gesamten Dieselabsatz

Quote am gesamten Benzinabsatz

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Rahmenbedingungen

Bildnachweis: Schatka 2011; TECSON 2012 (http://www.tecson.de/oelweltmarkt.html)

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Berücksichtigung von Komplexen Produktionsprozessen Stofftransformationen Zentralen und dezentralen Anlagenkonzepten Flexiblen Netzwerkstrukturen  Größendegressionseffekten Entwicklungen im Zeitverlauf Unsicherheiten

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Entscheidungsunterstützungssystem Anforderungen

Bildnachweis: Schatka 2011[Walther 2010;  Schatka 2011]

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Ermittlung der (potenziellen) Stoff‐ und Energieströme

Technische Simulation

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Ermittlung der (potenziellen) Stoff‐ und Energieströme

Input‐Output ModelleTechnische Simulation

Aggregation  der Stoff‐und Energiebilanzen

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Ermittlung der (potenziellen) Stoff‐ und Energieströme

Input‐Output ModelleTechnische Simulation

Aggregation  der Stoff‐und Energiebilanzen

Stoff‐ und Energieströme als Grundlage• der Technologie‐ und Kapazitätsplanung• der Ermittlung der prozessbedingten variablen Zahlungen 

Bildnachweis: Schatka 2011

Technische Prozessdarstellungen als Basis für die Investitionsschätzung

[Walther 2010;  Schatka 2011]

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Optimierungsmodell[Walther 2010;Schatka 2011]

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

OptimierungsmodellMax Kapitalwert = diskontierte 

(Investitionen + stoffflussbedingte Zahlungen+ prozessbedingte Zahlungen)

u.d.N.• Massenbilanzen• Kapazitätsrestriktionen• Quotenvorgaben• Variablendeklarationen &

Nichtnegativitäts‐Bedingungen

[Walther 2010;Schatka 2011]

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Entscheidungsunterstützungssystem 

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

OptimierungsmodellMax Kapitalwert = diskontierte 

(Investitionen + stoffflussbedingte Zahlungen+ prozessbedingte Zahlungen)

u.d.N.• Massenbilanzen• Kapazitätsrestriktionen• Quotenvorgaben• Variablendeklarationen &

Nichtnegativitäts‐Bedingungen

Optimierungsmodell zur integrierten Technologie‐, Kapazitäts‐ und StandortplanungBildnachweis: Schatka 2011

[Walther 2010;Schatka 2011]

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Entscheidungsunterstützungssystem

Szenario‐ und Sensitivitätsanalyse

Unsicherheit Ausprägung Basis S2 S3 S4 S5

BiomassepotentialÖkologischer Anbau X X X XHohe Flächenausbeuten  X

Investitionen für Produktionstechnologien

Basis Investitionen X X X X

Höhere Investitionen X

Nachfrage nach synthetischem Biokraftstoff

Geringer als Quote XBiokraftstoffquote X X XHöher als Quote X

Szenario‐ und Sensitivitätsanalyse für die Berücksichtigung von Unsicherheiten

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

[Schatka 2011]

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Fallbeispiel Niedersachsen Aufbau einer neuen

Infrastruktur

Anwendung

[Walther et al. 2012]

Bildnachweis: Schatka 2011

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

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Fallbeispiel Niedersachsen Aufbau einer neuen

Infrastruktur

Integration in bestehende Raffinerie‐Infrastruktur

Fallbeispiel Europa

[Schatka  2011]

Anwendung

[Walther et al. 2012]

Bildnachweis: Schatka 2011

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

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Handlungsempfehlungen… an potenzielle Investoren 

– Zentrale Anlagenkonzepte in Regionen mit hohem Biomassepotenzial– Kleinere Anlagenkapazitäten in regional ausgerichteten Produktionsnetzwerken– Sukzessiver Kapazitätsausbau– Identifikation robuster Anlagenstandorte: Identifikation von  Standorten, die gute 

Lösungen für verschiedene Entwicklungen sind

… an umweltpolitische Entscheidungsträger Langfristig stabile politische Rahmenbedingungen: 

Biokraftstoffquoten/Subventionen Nutzungsprioritäten (Biogas, Biokraftstoffe,…)

Fallstudie 1 – Gestaltung von Produktionsnetzwerken für synthetische Biokraftstoffe 

Anwendung

[Walther 2010;  Schatka 2011]

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Gliederung

11 Fallstudie 1:Einführung neuer Antriebstechnologien in der Automobilindustrie

33 Fazit

22 Fallstudie 2:Aufarbeitung von Ersatzteilen in Closed Loop Supply Chains

• Rahmenbedingungen• Entscheidungsunterstützungssystem• Anwendung

22

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Rahmenbedingungen

Ersatzteilversorgungspflicht in der Nachserie

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Nutzungsdauern versus Entwicklungszyklen der Halbleiterindustrie

PE: Produkt‐entwicklung

P&D: Produktion & Distribution 

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Rahmenbedingungen

Ersatzteilversorgungspflicht in der Nachserie

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Nutzungsdauern versus Entwicklungszyklen der Halbleiterindustrie

PE: Produkt‐entwicklung

P&D: Produktion & Distribution 

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

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Rahmenbedingungen

Ersatzteilversorgungspflicht in der Nachserie

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Nutzungsdauern versus Entwicklungszyklen der Halbleiterindustrie

PE: Produkt‐entwicklung

P&D: Produktion & Distribution 

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Rahmenbedingungen

Ersatzteilversorgungspflicht in der Nachserie

ABER:• Zeitlich begrenzte Verfügbarkeit von Technologien/Produktionskapazitäten• Zulieferer stellen erforderliche Bauteile nicht mehr her (Abkündigung)• Lagerfähigkeit von Bauteilen/Baugruppen begrenzt

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Bildnachweis: Herrmann 2004

Nutzungsdauern versus Entwicklungszyklen der Halbleiterindustrie

PE: Produkt‐entwicklung

P&D: Produktion & Distribution 

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

After‐Sales‐Service

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Abschlusslos + Größendegressionseffekte‐ Kapitalbindung‐ Fehlprognosen

Rahmenbedingungen

Herstellerstrategien

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

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Abschlusslos

Nachfertigung

+ Größendegressionseffekte‐ Kapitalbindung‐ Fehlprognosen

‐ Nur wenn Technologie verfügbar‐ Nur wenn Zulieferbauteile noch verfügbar 

Rahmenbedingungen

Herstellerstrategien

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Abschlusslos

Nachfertigung

Re‐Design

+ Größendegressionseffekte‐ Kapitalbindung‐ Fehlprognosen

‐ Kapitalintensiv‐ zeitintensiv

‐ Nur wenn Technologie verfügbar‐ Nur wenn Zulieferbauteile noch verfügbar 

Rahmenbedingungen

Herstellerstrategien

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Abschlusslos

Nachfertigung

Re‐Design

Aufarbeitung von Bauteilen/‐gruppen gebrauchter Geräte

+ Größendegressionseffekte‐ Kapitalbindung‐ Fehlprognosen

‐ Kapitalintensiv‐ zeitintensiv

‐ Nur wenn Technologie verfügbar‐ Nur wenn Zulieferbauteile noch verfügbar 

Vorteilhaftigkeit?Herausforderungen?

Rahmenbedingungen

Herstellerstrategien

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

[Schröter, 2006]

Abschlusslos

Nachfertigung

Re‐Design

Aufarbeitung von Bauteilen/‐gruppen gebrauchter Geräte

+ Größendegressionseffekte‐ Kapitalbindung‐ Fehlprognosen

‐ Kapitalintensiv‐ zeitintensiv

‐ Nur wenn Technologie verfügbar‐ Nur wenn Zulieferbauteile noch verfügbar 

Vorteilhaftigkeit?Herausforderungen?

Rahmenbedingungen

Herstellerstrategien

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Entscheidungsunterstützungssystem zur strategischen Planung von Closed‐Loop Supply Chains (CLSC) zur Ersatzteilversorgung

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

Distribution Produktion Beschaffung

Sammlung Selektion Aufarbeitung

Geräte inNutzung

Nutzer

Gerätegelagert

AlternativeEntsorgung

Stoffliche Verwertung

Ersatzteilflüsse  in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

Gerät in Nutzung

Gerät obsolet

Entscheidungsunterstützungssystem

Systemanalyse

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Ersatzteilflüsse in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

Bildnachweis: Schröter 2006

[Schröter, 2006]

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Distribution Produktion Beschaffung

Sammlung Selektion Aufarbeitung

Geräte inNutzung

Nutzer

Gerätegelagert

AlternativeEntsorgung

Stoffliche Verwertung

Ersatzteilflüsse  in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

Gerät in Nutzung

Gerät obsolet

Entscheidungsunterstützungssystem

Systemanalyse

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Ersatzteilflüsse in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

Bildnachweis: Schröter 2006

[Schröter, 2006]

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Distribution Produktion Beschaffung

Sammlung Selektion Aufarbeitung

Geräte inNutzung

Nutzer

Gerätegelagert

AlternativeEntsorgung

Stoffliche Verwertung

Ersatzteilflüsse  in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

Gerät in Nutzung

Gerät obsolet

Entscheidungsunterstützungssystem

Systemanalyse

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Ersatzteilflüsse in der Supply ChainAltgeräte in der RedistributionsketteTeile in der Redistributionskette

• Notwendigkeit der Erweiterung der Systemgrenzen• Berücksichtigung der erweiterten (Closed Loop) Supply Chain

Bildnachweis: Schröter 2006

[Schröter, 2006]

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EntscheidungsunterstützungssystemSimulationsmodell

• KontinuierlicheSimulation

• Methode: System Dynamics

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Bildnachweis: Schröter 2006[Schröter, 2006]

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EntscheidungsunterstützungssystemSimulationsmodell

• KontinuierlicheSimulation

• Methode: System Dynamics

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Bestand Rück‐fluss

Aufarbeitbare Teile

Aufgearbei‐tetet Teile

Neuteileals Ersatz‐teile

Ersatzteil‐bedarf

Bildnachweis: Schröter 2006[Schröter, 2006]

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EntscheidungsunterstützungssystemSimulationsmodell

• KontinuierlicheSimulation

• Methode: System Dynamics

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Bestand Rück‐fluss

Aufarbeitbare Teile

Aufgearbei‐tetet Teile

Neuteileals Ersatz‐teile

Ersatzteil‐bedarf

Ermittlung der entscheidungsrelevanten StoffströmeBildnachweis: Schröter 2006

[Schröter, 2006]

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Entscheidungsunterstützungssystem

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

• Rückflussmenge  Variation der Rückflussquote• Rückflusszeitpunkt Variation der Nutzungsdauer der Neugeräte• Zustand der Alt‐Teile  Variation der Aufarbeitungsmöglichkeiten• Nachfrage nach Ersatzteilen  Variation der Nachfrage in der Nachserie

Unsicherheiten:

Szenario‐ und Sensitivitätsanalysen zur Berücksichtigung der Planungsunsicherheiten

Simulationsexperimente:

[Schröter, 2006]

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Scan‐Unit

Anwendung

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Ersatzteilversorgung eines medizintechnischen Gerätes 

• „ADC Compact“  der Agfa‐Gevaert AG

• Einsatz in Krankenhäusern und Arztpraxen

• Scanner als wichtigstes Ersatzteil

Bildnachweis: Spengler/Herrmann 2004

[Schröter, 2006]

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[Schröter, 2006]

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

‐2.100  € ‐1.400  € ‐700  € 0 € 700 €

Basis

Basis mit Prognose

Reaktiv ohne Akquisition

Reaktiv mit Akquisition

Systemweite Bestandspolitik ohne Akquisition

Systemweite Bestandspolitik mit Akquisition

Frühwarnsystem ohne Akquisition

Frühwarnsystem mit Akquisition

Einlagerung aufarbeitbarer Komponenten

Einlagerung aufarbeitbarer Komponentenund langfristige Prognose

Einlagerung aufarbeitbarer Komponenten und Frühwarnsystem mit Akquisitiongeringe Aufarbeitbarkeit

mittlere Aufarbeitbarkeithohe Aufarbeitbarkeit

geringe Aufarbeitbarkeitmittlere Aufarbeitbarkeithohe Aufarbeitbarkeit

Nutzung der durch eine Aufarbeitung von Komponenten zurückgenommener Geräte entstehenden Freiheitsgrade ist vorteilhaft

Bildnachweis: Schröter 2006

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Anwendung

Fallstudie 2 – Aufarbeitung von Ersatzteilen in Cloosed Loop Supply Chains

Handlungsempfehlungen• Nutzung von Ressourcen aus Recycling/Aufarbeitung birgt ökonomische Potenziale• Aufarbeitung von Teilen aus Altgeräten kann Beitrag zur Reduzierung der Risiken der Ersatzteilversorgung während der Nachserie leisten

• Chance zur Reduzierung der Lagerbestände• Chance zur Reduzierung von Fehlbeständen

Herausforderungen• Aufbau einer Closed Loop Supply Chain• Kooperation und Koordination zwischen den Akteuren erforderlich• Informationsflüsse und ‐systeme Komplexitätssteigerung

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Gliederung

11 Fallstudie 1:Einführung neuer Antriebstechnologien in der Automobilindustrie

33 Fazit

22 Fallstudie 2:Aufarbeitung von Ersatzteilen in Closed Loop Supply Chains

33

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Planungsaufgaben: 

• Explizite Berücksichtigung zukünftiger gesellschaftlicher, umweltrechtlicher sowie ressourcen‐ und emissionsorientierter Anforderungen im Rahmen der Produktionsplanung

• Es bestehen große Planungsunsicherheiten:– Entwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen – Entwicklung der Kundenpräferenzen – Technische Entwicklung / Produktinnovationen– Entwicklung der Ressourcenverfügbarkeit– Rückflüsse/Produktzustand bei Kreislaufstrategien

Fazit aus den Fallstudien

Im Rahmen der Planung sind zunehmend komplexe Planungsaufgaben mit hohen Unsicherheiten zu bewältigen

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Modellbasierte Entscheidungsunterstützung:

• Eine modellbasierte Entscheidungsunterstützung ist notwendig, da die Wirkung komplexer Gesetze, veränderlicher Rahmenbedingungen und innovativer Herstellerstrategien nicht mehr intuitiv abgeschätzt werden kann

• Modellierung: Nutzung eines geeigneten Detailierungsgrades  Erfassung und Bewertung aller entscheidungsrelevanten Stoffströme Einsatz techno‐ökonomischer Modelle als Basis der Entscheidungsunterstützung

Berücksichtigung der Planungsunsicherheiten, z.B. über Szenarien, Sensitivitätsanalysen

Fazit aus den Fallstudien

Stoffstrombasierte Entscheidungsunterstützungssysteme als Grundlage der Planung

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Aufgaben für das Selbststudium

1. Charakterisieren Sie die beiden Fallstudien hinsichtlich der in Episode 1 dargestellten Aspekte (jeweils mit Erläuterung):  Liegt Kuppelproduktion vor?  Welche Umweltbasisstrategie wird verfolgt?  Welche Planungsaufgaben bestehen auf welcher Planungsebene?

2. Welchen gesellschaftlichen bzw. ressourcen‐ und emissionsbasierten Planungsunsicherheiten bestehen in der strategischen und taktischen Planung derzeit a) für einen KfZ‐Hersteller und b) für einen Energieerzeuger? Welche Szenarien resultieren hieraus im Rahmen einer Entscheidungsunterstützung?

3. Informieren Sie sich über 2 weitere Fallstudien, in denen stoffstrombasierte Entscheidungs‐unterstützungssysteme als Grundlage für die Planung entwickelt wurden!Literaturhinweise: a. Arretz, M.; Jungmichel, N.; Meyer, N. (2009): Kumulierte Emissionsintensität in globalen Wertschöpfungsketten –

Praxisbeispiel Textilindustrie. Umweltwirtschaftsforum 17, Seiten 201–209.b. Chang, L.; Mrowietz, M.; Engel, B.; Holbein, D.; Spengler, T.S.; Walter, G. (2009): KEI – ein neuer Ansatz zur

Bewertung von Produktionsstandorten eines Unternehmens. Umweltwirtschaftsforum 17, Seiten 211–218.c. Steinborn, J.; Judkowiack, D.; Walther, G. (2010): Aufarbeitung von Geldgewinnspielgeräten und deren

Komponenten. Umweltwirtschaftsforum 18, Seiten 131–138.d. Kieckhäfer, K.; Walther, G.; Spengler, T.S. (2009): Konzeption einer Entscheidungsunterstützung für die

Entwicklung von Produktstrategien im Automobilsektor. In: Geldermann, J.; Lauven, L.-P. (Hrsg): Einsatz von OR-Methoden zur Entscheidungsunterstützung, Shaker, Aachen, 5-21

e. Spengler, T.; Walther, G.; Queiruga, D. (2005): Formulierung und Anwendung eines Planungsmodells zur Standortwahl von Recyclinganlagen für Haushaltsgroßgeräte in Spanien. Logistik Management, Sonderheft Sustainability and Logistics, Heft 1/2005, S. 25-41.

f. Jahns, P.; Menssen, I. (2010): Ressourceneffizienz in produzierenden Unternehmen – Erfahrungen aus Beratungsprogrammen in NRW. Umweltwirtschaftsforum 18, Seiten 165-170.

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[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre]Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 2: Entscheidungsunterstützung • Prof. Dr. Grit Walther

• Walther, G.; Schatka, A.; Spengler, Th. S. (2012): Design of regional production networks for second generation synthetic bio‐fuel ‐ A case study in Northern Germany. European Journal of Operational Research 218 (1), pp. 280–292.

• Schatka, A. (2011): Strategische Netzwerkgestaltung in der Prozessindustrie –Eine Untersuchung am Beispiel der Produktion von synthetischen Biokraftstoffen. Gabler‐Verlag, Wiesbaden.

• Walther, G. (2010): Nachhaltige Wertschöpfungsnetzwerke – Überbetriebliche Planung und Steuerung von Stoffströmen entlang des Produktlebenszyklus. Gabler‐Verlag, Wiesbaden.

• Schröter, M. (2006): Strategisches Ersatzteilmanagement in Closed‐Loop SupplyChains – Ein systematischer Ansatz. DUV, Wiesbaden.

• Spengler, T.; Herrmann, C. (Hrsg.) (2004): Stoffstrombasiertes Supply‐Chain‐Management in der Elektro(nik)industrie zur Schließung von Materialkreisläufen : Projekt StreaM. Verein Deutscher Ingenieure. Fortschritt‐Berichte VDI: Reihe 16, Technik und Wirtschaft, Nr. 169, Düsseldorf.

Literatur und weiterführende Quellen

Anmerkung zu den rechtlichen Grundlagen: Die Rechte der Bilder und Graphiken liegen, sofern nicht anders angegeben, beim Verfasser der Folien. Die Folientexte beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf eigene Forschungs-, Lehr- und Praxistransfer-Tätigkeiten und sind deshalb bei deren Verwendung zu zitieren.