Simulationsgestützte Planung und Bewertung von Demontagesystemen:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Essen
Vulkan-Verl.
2006
|
| Series: | Schriftenreihe des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TU Braunschweig
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2006 |
| Physical Description: | XVII, 253 S. Ill., graph. Darst. 210 mm x 145 mm |
| ISBN: | 9783802786969 3802786963 |
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MARC
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|---|---|
| adam_text |
V
Inhalt
Abbildungsverzeichnis I
Tabellenverzeichnis II
Formelzeichen und Abkürzungen III
1. Einleitung 1
1.1 Ausgangslage und Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung und Lösungsweg 6
2. Demontage und Simulation 9
2.1 Demontage von Elektro(nik)altgeräten 9
2.1.1 Kennzeichen von Elektro(nik)- bzw. Elektro(nik)altgeräten 9
2.1.2 Einordnung der Demontage und Begriffsbestimmungen 20
2.1.3 Kennzeichen und Ziele der Demontage 24
2.1.4 Rechtliche Rahmenbedingungen 27
2.1.5 Ökonomische Rahmenbedingungen 37
2.2 Planung und Bewertung von Demontagesystemen 44
2.2.1 Planungsgegenstand und Planungsphasen 44
2.2.2 Planungshorizonte, -aufgaben und -ziele 48
2.2.3 Planungsmethoden und -Werkzeuge 54
2.3 Simulation 59
2.3.1 Grundlagen der Simulation 59
2.3.2 Kostensimulation 64
2.3.3 Klassifizierung und Auswahl von Simulationswerkzeugen 67
3. Ansätze zur Unterstützung der Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 70
3.1 Vorstellung der einzelnen Planungsansätze 70
3.1.1 „Konventionelle" Planungsansätze 71
VI Inhalt
3.1.2 Simulationsgestützte Planungsansätze 84
3.2 Klassifikation und Vergleich der Planungsansätze 95
3.2.1 Klassifikationskriterien 95
3.2.2 Vergleich der vorgestellten Forschungsansätze 96
3.3 Handlungsbedarf 100
4. Konzept zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 101
4.1 Anforderungen und Zielsetzung des Konzepts 101
4.1.1 Zielsetzung des Konzepts 101
4.1.2 Anforderungen an das Konzept 105
4.1.3 Eingesetzte Methoden und Werkzeuge 106
4.1.4 Neuartigkeit und thematische Einordnung des Konzepts 109
4.2 Aufbau, Vorgehensweise und Module des Konzepts 11°
4.3 Bereitstellung von Produktinformationen 117
4.4 Bestimmung des Altgerätespektrums durch Definition der
Demontageaufgabe 126
4.4.1 Sortierung und Lagerung 128
4.4.2 Modellierung von Referenzgeräten und Gruppenbildung 132
4.4.3 Demontagezeiten für die Modellierung und Simulation 134
4.5 Dimensionierung von Demontagesystemen l43
4.6 Konfigurierung von Demontagesystemen 145
4.6.1 Marktumfeld 147
4.6.2 Demontagefabrik 149
4.6.3 Organisation und Verrichtung 15°
4.6.4 Materialfluss 157
4.6.5 Transportmittel 158
4.6.6 Altgeräte 160
4.6.7 Parametrisierungen der Demontagesysteme 161
4.7 Modellierung und Simulation von Demontagesystemen l63
Inhalt VII
4.7.1 Eingesetztes Simulationswerkzeug 164
4.7.2 Durchgeführte Simulationsstudien 165
4.8 Bewertung und Auswahl von Demontagesystemen 170
4.8.1 Übersicht der berücksichtigten Kosten- und Erlösarten 172
4.8.2 Weitergehende Bewertungen und Iterationen 178
4.9 Einbinden des Konzepts in die Unternehmung 181
5.Implementierung und exemplarische Anwendung 183
5.1 SiDDatAS - Werkzeug für die simulationsbasierte Planung und
Bewertung von Demontagesystemen 183
5.1.1 Modul zur Bereitstellung der Produktinformationen (ProdTect) 186
5.1.2 Modul zur Definition der Demontageaufträge (SiDDatAS) 187
5.1.3 Modul zur Durchführung der Simulationsstudien (eM-Plant). 190
5.1.4 Modul zur Bewertung der Demontagesysteme (SiDDatAS) 197
5.2 Exemplarische Anwendung anhand von Fallbeispielen 201
5.2.1 Vergleich von Demontagesystemkonfigurationen 202
5.2.2 Analysen von Alternativen und Varianten zu verschiedenen
Systemmerkmalen 203
6. Zusammenfassung und Ausblick 209
6.1 Zusammenfassung 209
6.2 Kritische Würdigung 211
6.3 Ausblick 212
7.Literatur 214
VIII
Abbildungen
Bild 1: Zieldreieck einer Nachhaltigen Entwicklung 1
Bild 2: Weltweites Mengenaufkommen an Elektro(nik)altgeräten im Vergleich
zur Bevölkerungszahl (Erweiterung nach [HerO3]) 2
Bild 3: Rahmenbedingungen und Entwicklungstrends für
Demontageunternehmen 5
Bild 4: Struktur und Aufbau der Arbeit 8
Bild 5: Stoffliche Zusammensetzung von Elektro(nik)geräten (eigene
Darstellung nach [BFUB01] [bvse98] [NGS96]) 11
Bild 6: Typischer Verlauf der Ausfallrate („Badewannenkurve") [HeiO2] 15
Bild 7: Erweitertes Konzept des Produktlebenszyklus [FriOl] 15
Bild 8: Produktlebenszyklus und Altproduktaufkommen (nach [Spe98]) 16
Bild 9: Nachfrage-, Technologie- und Produktformenlebenszyklus [Ans84]. 16
Bild 10: Markt für CRT- und LCD-Bildschirme (eigene Darstellung nach
[DS04] [MarO5]) 17
Bild 11: Einflussfaktoren auf Mengen und Arten anfallender
Elektro(nik)altgeräte 18
Bild 12: Bandbreite an Mengen und Kategorien an Elektro(nik)altgeräten
(eigene Darstellung nach [BFUB01] [FreO5] [HanOl] [IviOl]) 19
Bild 13: Einordnung der Planung von Demontagesystemen in das
Braunschweiger Modell des Life Cycle Management (vgl. [HerO5a])2O
Bild 14: Prozessschritte zum Schließen von Stoffkreisläufen 21
Bild 15: Begriffsbestimmungen der Entsorgungsphase [HerO3] 22
Bild 16: Verwertungsarten und ihre Kennzeichen (Beispiel Kunststoffe) 23
Bild 17: Demontage als wichtiger Behandlungsschritt [BrüO4] 26
Bild 18: Kategorien und Sammelgruppen für Elektro(nik)altgeräte [Her05b]. 30
Bild 19: Zeitplan für die Umsetzung des ElektroG und der EU-Direktiven 32
Bild 20: Akteure und ihre Aufgaben gemäß ElektroG 33
Bild 21: Relevante Trends für Demontageunternehmen bedingt durch das
ElektroG 34
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen IX
Bild 22: Kategoriespezifische Kostenverteilung für das
Elektro(nik)altgeräterecycling (nach [KisO5] und [ZVEI02]) 38
Bild 23: Preisentwicklung für Primärrohstoffe 40
Bild 24: Die fünf Wettbewerbskräfte für Demontageunternehmen (in Anlehnung
an M.E. Porter [Por99]) 43
Bild 25: Wirkzusammenhänge im Bereich des Elektro(nik)altgeräterecyclings44
Bild 26: Hierarchische Abgrenzung verschiedener Systemgrenzen im Bereich
der Demontage 45
Bild 27: Einfluss der Produktebene auf die Planung von Demontagesystemen 48
Bild 28: Konkurrenz organisatorischer Planungsziele 53
Bild 29: Phasen der Demontagesystemplanung (eigene Darstellung in
Anlehnung an [Met77]) 54
Bild 30: Abbildungsgüte und Zeitaufwand von analytischen und simulativen
Methoden [Ral98] 57
Bild 31: Ziele, Potenziale und Vorteile der Simulation (eigene
Zusammenstellung in Anlehnung an [CiuO4] [Kuh93] [LawOO]
[VDI3633-1]) 61
Bild 32: Vorgehensweise bei einer Simulationsstudie (Erweiterung in
Anlehnung an [VDI3633-1] und [VDI3633-3]) 62
Bild 33: Iteratives Vorgehen bei Simulationsstudien zur Verbesserung bzw.
Optimierung (nach [Sch96] und [Sha75]) 64
Bild 34: Überblick über Kostenrechnungssysteme und ihre Zusammenhänge. 66
Bild 35: Historische Entwicklung von Simulationswerkzeugen 67
Bild 36: Klassifikation von Simulationsmethoden [Mat89] 68
Bild 37: Ansätze der Simulationsmodellierung für verschiedene
Abstraktionslevel (in Anlehnung an [Bor04]) 69
Bild 38: Ansatz zur Planung von Demontagefabriken nach Ciupek [CiuO4]. 86
Bild 39: Konzept zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 111
Bild 40: Kopplung der über- und innerbetrieblichen Planungsebene 112
X Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Bild 41: Ablaufplan zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 115
Bild 42: Datenstrukturmodell zur simulationsgestützten Planung und Bewertung
von Demontagesystemen 116
Bild 43: Kosten- und Erlösgrößen bei der Berechnung der kostenoptimalen
Demontagetiefe unter Berücksichtigung von Vewertungsquoten. 119
Bild 44: Zusammensetzung der Demontagezeiten bei der Berechnung mit dem
Softwaretool ProdTect (vgl. [KühOl]). 121
Bild 45: Berechnung der optimalen Demontagetiefe mit Hilfe von
Recyclingvektoren und End-of-Life Werten für verschiedene
Produktzustände 122
Bild 46: Verwertungswege für Materialfraktionen l24
Bild 47: Konzept zur Generierung sämtlicher demontagerelevanter
Altgeräteinformationen aus Produktmodellen 125
Bild 48: Definition der Demontageaufgabe/Bildung von Demontagelosen 128
Bild 49: Layout eines kombiniertes Ein-/Ausgangslagers für Altgeräte und
Fraktionen mit vorgeschaltetem Bereich für Altgerätesortierung. 130
Bild 50: Wahrscheinlichkeitsfunktion der Dreiecksverteilung I36
Bild 51: Auswirkung von Lerneffekten bei der wiederholten Demontage
gleichartiger Produkte [WesOl] I39
Bild 52: Verwendete idealtypische Lernkurve für die Beschreibung der
Abnahme der Demontagezeiten 1^
Bild 53: Vergleich der bedeutendsten Grundformen [HesOl] 151
Bild 54: Demontagearbeitsplatz und entsprechende Kennwerte i57
Bild 55: Basiskonfigurationen für Demontagesysteme 158
Bild 56: Elektrogabelstapler und entsprechende Kennwerte 159
Bild 57: Module des Simulators eM-Plant l65
Bild 58: (Eingangs-)Daten für die Simulationsstudien zur
Demontagesystemplanung 1^
Bild 59: Feinplanung von Demontagesystemen mit Hilfe des
Softwarewerkzeugs eM-Engineer l8°
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen XI
Bild 60: Potenzielle Anwendergruppen für das entwickelte Konzept zur Planung
und Bewertung von Demontagesystemen 182
Bild 61: Kopplung der eingesetzten bzw. entwickelten Softwarewerkzeuge und
Datenstrukturmodell zur Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 185
Bild 62: Aufbau einer S/DDa^S-Projektdatei 186
Bild 63: Ablauf und Module des Softwarewerkzeugs ProdTect 187
Bild 64: Importieren und Synchronisieren von (Produkt-)Daten und Definition
des Demontageauftrags 188
Bild 65: Editieren von Altgeräte-, Fraktions- und Kostendaten 189
Bild 66: Festlegen der Simulationszeit und des Schichtkalenders 190
Bild 67: Unterstützung der Dimensionierung von Demontagesystemen 190
Bild 68: Umsetzung des kombinierten EinVAusgangslagers in ein
simulationsfähiges Modell in eM-Plant 191
Bild 69: Festlegen der Demontagesystemkonfiguration und von
Layoutparametern 192
Bild 70: Bestimmung der Arbeitsteilung/Spezialisierung durch
Fraktionszuweisung 194
Bild 71: Demontagesystem mit zentraler Anlieferung, dezentralem Abtransport
und zentraler Sortierung (beidseitige Anordnung) in eM-Plant 195
Bild 72: Demontagesystem mit dezentraler Anlieferung, zentralem Abtransport
und zentraler Sortierung (beidseitige Anordnung) in eM-Plant 196
Bild 73: Zuordnung der Standardkomponenten-Kostensätze zu
Produktiveinheiten 198
Bild 74: Zuordnung der Zusatzkomponenten-Kostensätze zu
Simulationsläufen/Demontagesystemen 199
Bild 75: Ergebnisübersicht inkl. wirtschaftlicher Bewertung von
Simulationsläufen/Demontagesystemen 200
Bild 76: Detaillierte Ergebnisdaten zu verschiedenen Bereichen 201
Bild 77: Vergleich der 16 Basissystemkonfigurationen in Abhängigkeit von
Annahmeerlösen 202
Bild 78: Skaleneffekte bei Demontagesystemen für Elektro(nik)altgeräte 204
XII Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Bild 79: Vergleich der Kostenstrukturen in der Demontage zwischen
Deutschland und China 205
Bild 80: Vergleich verschiedener Schichtmodelle in Abhängigkeit von
Annahmeerlösen 206
Bild 81: Einfluss der Arbeitsteilung auf die Erlösfunktion bei der
Elektro(nik)altgerätedemontage 207
Bild 82: Ermittlung der optimalen Anzahl an Gabelstaplern 208
!
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen XIII
Tabellen
Tabelle 1: Elektro(nik)geräte und deren Einordnung in Kategorien nach
[ElektroG05] 10
Tabelle 2: Stoffliche Zusammensetzung verschiedener Elektro(nik)geräte
(eigene Zusammenstellung nach [BFUB01] [Nie02] [Plo04] [Wal05]
[Wel05]) 12
Tabelle 3: Stoffe mit Umweltgefahrdungspotenzial und Anwendungsfelder in
Elektro(nik)geräten (eigene Zusammenstellung nach [HerO3]) 13
Tabelle 4: Durchschnittliche Aufenthaltsdauer von Elektro(nik)geräten (eigene
Zusammenstellung nach [BFUB01] [FreO5]) 14
Tabelle 5: Unterscheidungsmerkmale von Demontage und Montage
(Erweiterung in Anlehnung an [KühOl]) 25
Tabelle 6: Nachgelagerte Behandlungsschritte und Akteure für
Demontageerzeugnisse 27
Tabelle 7: Aufbau und Kerninhalte des ElektroG 29
Tabelle 8: Beispiele für Kosten und Erlöse des Elektro(nik)altgeräterecyclings
(Zusammenfassung nach [Plo04] und [Wal05]) 41
Tabelle 9: Aufgabenbereiche des Produktionsmanagements und für die Planung
von Demontagesystemen (Erweiterung in Anlehnung an [Zäp82]). 49
Tabelle 10: Planungsziele für Demontagesysteme 52
Tabelle 11: Planungswerkzeuge für die Struktur- und Auslegungsplanung (nach
[Sch96]) 56
Tabelle 12: Vergleich von Simulation und mathematischer Modellierung
(Erweiterung nach [CiuO4] und [Ohl03]) 58
Tabelle 13: Anwendungsgebiete der Simulation (in Anlehnung an [Kuh93]). 60
Tabelle 14: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (1/3) 97
Tabelle 15: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (2/3) 98
Tabelle 16: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (3/3) 99
Tabelle 17: Berücksichtigte Kosten- und Erlösgrößen für die
betriebswirtschaftliche Bewertung von Demontagesystemen 113
Tabelle 18: Datenhaltung in dem entwickelten Konzept 117
XIV Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Tabelle 19: Klassische Verteilungsfunktionen zur Berücksichtigung
stochastischer Einflüsse 135
Tabelle 20: Morphologischer Kasten für die Konfigurierung von
Demontagesystemen 147
Tabelle 21: Parameter und ihre Ausprägungen zur Konfigurierung von
Demontagesystemen 162
Tabelle 22: Bewertender Vergleich verschiedener Simulationssoftwaretools 164
Tabelle 23: Analysierte Alternativen im Rahmen der Simulationsstudien 169
Tabelle 24: Basiswerte für die investitionsabhängigen Kosten (vgl. [WalO5])174
Tabelle 25: Basiswerte für die Personalkosten I75
Tabelle 26: Basiswerte für die Energiekosten 176
Tabelle 27: Basiswerte für Materialfraktionen (vgl. [Wal05]) 178
Tabelle 28: Kosten des kombinierten Altgeräte-/Fraktionslagers mit
vorgeschalteter Altgerätesortierung 191 |
| adam_txt |
V
Inhalt
Abbildungsverzeichnis I
Tabellenverzeichnis II
Formelzeichen und Abkürzungen III
1. Einleitung 1
1.1 Ausgangslage und Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung und Lösungsweg 6
2. Demontage und Simulation 9
2.1 Demontage von Elektro(nik)altgeräten 9
2.1.1 Kennzeichen von Elektro(nik)- bzw. Elektro(nik)altgeräten 9
2.1.2 Einordnung der Demontage und Begriffsbestimmungen 20
2.1.3 Kennzeichen und Ziele der Demontage 24
2.1.4 Rechtliche Rahmenbedingungen 27
2.1.5 Ökonomische Rahmenbedingungen 37
2.2 Planung und Bewertung von Demontagesystemen 44
2.2.1 Planungsgegenstand und Planungsphasen 44
2.2.2 Planungshorizonte, -aufgaben und -ziele 48
2.2.3 Planungsmethoden und -Werkzeuge 54
2.3 Simulation 59
2.3.1 Grundlagen der Simulation 59
2.3.2 Kostensimulation 64
2.3.3 Klassifizierung und Auswahl von Simulationswerkzeugen 67
3. Ansätze zur Unterstützung der Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 70
3.1 Vorstellung der einzelnen Planungsansätze 70
3.1.1 „Konventionelle" Planungsansätze 71
VI Inhalt
3.1.2 Simulationsgestützte Planungsansätze 84
3.2 Klassifikation und Vergleich der Planungsansätze 95
3.2.1 Klassifikationskriterien 95
3.2.2 Vergleich der vorgestellten Forschungsansätze 96
3.3 Handlungsbedarf 100
4. Konzept zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 101
4.1 Anforderungen und Zielsetzung des Konzepts 101
4.1.1 Zielsetzung des Konzepts 101
4.1.2 Anforderungen an das Konzept 105
4.1.3 Eingesetzte Methoden und Werkzeuge 106
4.1.4 Neuartigkeit und thematische Einordnung des Konzepts 109
4.2 Aufbau, Vorgehensweise und Module des Konzepts 11°
4.3 Bereitstellung von Produktinformationen 117
4.4 Bestimmung des Altgerätespektrums durch Definition der
Demontageaufgabe 126
4.4.1 Sortierung und Lagerung 128
4.4.2 Modellierung von Referenzgeräten und Gruppenbildung 132
4.4.3 Demontagezeiten für die Modellierung und Simulation 134
4.5 Dimensionierung von Demontagesystemen l43
4.6 Konfigurierung von Demontagesystemen 145
4.6.1 Marktumfeld 147
4.6.2 Demontagefabrik 149
4.6.3 Organisation und Verrichtung 15°
4.6.4 Materialfluss 157
4.6.5 Transportmittel 158
4.6.6 Altgeräte 160
4.6.7 Parametrisierungen der Demontagesysteme 161
4.7 Modellierung und Simulation von Demontagesystemen l63
Inhalt VII
4.7.1 Eingesetztes Simulationswerkzeug 164
4.7.2 Durchgeführte Simulationsstudien 165
4.8 Bewertung und Auswahl von Demontagesystemen 170
4.8.1 Übersicht der berücksichtigten Kosten- und Erlösarten 172
4.8.2 Weitergehende Bewertungen und Iterationen 178
4.9 Einbinden des Konzepts in die Unternehmung 181
5.Implementierung und exemplarische Anwendung 183
5.1 SiDDatAS - Werkzeug für die simulationsbasierte Planung und
Bewertung von Demontagesystemen 183
5.1.1 Modul zur Bereitstellung der Produktinformationen (ProdTect) 186
5.1.2 Modul zur Definition der Demontageaufträge (SiDDatAS) 187
5.1.3 Modul zur Durchführung der Simulationsstudien (eM-Plant). 190
5.1.4 Modul zur Bewertung der Demontagesysteme (SiDDatAS) 197
5.2 Exemplarische Anwendung anhand von Fallbeispielen 201
5.2.1 Vergleich von Demontagesystemkonfigurationen 202
5.2.2 Analysen von Alternativen und Varianten zu verschiedenen
Systemmerkmalen 203
6. Zusammenfassung und Ausblick 209
6.1 Zusammenfassung 209
6.2 Kritische Würdigung 211
6.3 Ausblick 212
7.Literatur 214
VIII
Abbildungen
Bild 1: Zieldreieck einer Nachhaltigen Entwicklung 1
Bild 2: Weltweites Mengenaufkommen an Elektro(nik)altgeräten im Vergleich
zur Bevölkerungszahl (Erweiterung nach [HerO3]) 2
Bild 3: Rahmenbedingungen und Entwicklungstrends für
Demontageunternehmen 5
Bild 4: Struktur und Aufbau der Arbeit 8
Bild 5: Stoffliche Zusammensetzung von Elektro(nik)geräten (eigene
Darstellung nach [BFUB01] [bvse98] [NGS96]) 11
Bild 6: Typischer Verlauf der Ausfallrate („Badewannenkurve") [HeiO2] 15
Bild 7: Erweitertes Konzept des Produktlebenszyklus [FriOl] 15
Bild 8: Produktlebenszyklus und Altproduktaufkommen (nach [Spe98]) 16
Bild 9: Nachfrage-, Technologie- und Produktformenlebenszyklus [Ans84]. 16
Bild 10: Markt für CRT- und LCD-Bildschirme (eigene Darstellung nach
[DS04] [MarO5]) 17
Bild 11: Einflussfaktoren auf Mengen und Arten anfallender
Elektro(nik)altgeräte 18
Bild 12: Bandbreite an Mengen und Kategorien an Elektro(nik)altgeräten
(eigene Darstellung nach [BFUB01] [FreO5] [HanOl] [IviOl]) 19
Bild 13: Einordnung der Planung von Demontagesystemen in das
Braunschweiger Modell des Life Cycle Management (vgl. [HerO5a])2O
Bild 14: Prozessschritte zum Schließen von Stoffkreisläufen 21
Bild 15: Begriffsbestimmungen der Entsorgungsphase [HerO3] 22
Bild 16: Verwertungsarten und ihre Kennzeichen (Beispiel Kunststoffe) 23
Bild 17: Demontage als wichtiger Behandlungsschritt [BrüO4] 26
Bild 18: Kategorien und Sammelgruppen für Elektro(nik)altgeräte [Her05b]. 30
Bild 19: Zeitplan für die Umsetzung des ElektroG und der EU-Direktiven 32
Bild 20: Akteure und ihre Aufgaben gemäß ElektroG 33
Bild 21: Relevante Trends für Demontageunternehmen bedingt durch das
ElektroG 34
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen IX
Bild 22: Kategoriespezifische Kostenverteilung für das
Elektro(nik)altgeräterecycling (nach [KisO5] und [ZVEI02]) 38
Bild 23: Preisentwicklung für Primärrohstoffe 40
Bild 24: Die fünf Wettbewerbskräfte für Demontageunternehmen (in Anlehnung
an M.E. Porter [Por99]) 43
Bild 25: Wirkzusammenhänge im Bereich des Elektro(nik)altgeräterecyclings44
Bild 26: Hierarchische Abgrenzung verschiedener Systemgrenzen im Bereich
der Demontage 45
Bild 27: Einfluss der Produktebene auf die Planung von Demontagesystemen 48
Bild 28: Konkurrenz organisatorischer Planungsziele 53
Bild 29: Phasen der Demontagesystemplanung (eigene Darstellung in
Anlehnung an [Met77]) 54
Bild 30: Abbildungsgüte und Zeitaufwand von analytischen und simulativen
Methoden [Ral98] 57
Bild 31: Ziele, Potenziale und Vorteile der Simulation (eigene
Zusammenstellung in Anlehnung an [CiuO4] [Kuh93] [LawOO]
[VDI3633-1]) 61
Bild 32: Vorgehensweise bei einer Simulationsstudie (Erweiterung in
Anlehnung an [VDI3633-1] und [VDI3633-3]) 62
Bild 33: Iteratives Vorgehen bei Simulationsstudien zur Verbesserung bzw.
Optimierung (nach [Sch96] und [Sha75]) 64
Bild 34: Überblick über Kostenrechnungssysteme und ihre Zusammenhänge. 66
Bild 35: Historische Entwicklung von Simulationswerkzeugen 67
Bild 36: Klassifikation von Simulationsmethoden [Mat89] 68
Bild 37: Ansätze der Simulationsmodellierung für verschiedene
Abstraktionslevel (in Anlehnung an [Bor04]) 69
Bild 38: Ansatz zur Planung von Demontagefabriken nach Ciupek [CiuO4]. 86
Bild 39: Konzept zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 111
Bild 40: Kopplung der über- und innerbetrieblichen Planungsebene 112
X Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Bild 41: Ablaufplan zur simulationsgestützten Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 115
Bild 42: Datenstrukturmodell zur simulationsgestützten Planung und Bewertung
von Demontagesystemen 116
Bild 43: Kosten- und Erlösgrößen bei der Berechnung der kostenoptimalen
Demontagetiefe unter Berücksichtigung von Vewertungsquoten. 119
Bild 44: Zusammensetzung der Demontagezeiten bei der Berechnung mit dem
Softwaretool ProdTect (vgl. [KühOl]). 121
Bild 45: Berechnung der optimalen Demontagetiefe mit Hilfe von
Recyclingvektoren und End-of-Life Werten für verschiedene
Produktzustände 122
Bild 46: Verwertungswege für Materialfraktionen l24
Bild 47: Konzept zur Generierung sämtlicher demontagerelevanter
Altgeräteinformationen aus Produktmodellen 125
Bild 48: Definition der Demontageaufgabe/Bildung von Demontagelosen 128
Bild 49: Layout eines kombiniertes Ein-/Ausgangslagers für Altgeräte und
Fraktionen mit vorgeschaltetem Bereich für Altgerätesortierung. 130
Bild 50: Wahrscheinlichkeitsfunktion der Dreiecksverteilung I36
Bild 51: Auswirkung von Lerneffekten bei der wiederholten Demontage
gleichartiger Produkte [WesOl] I39
Bild 52: Verwendete idealtypische Lernkurve für die Beschreibung der
Abnahme der Demontagezeiten 1^
Bild 53: Vergleich der bedeutendsten Grundformen [HesOl] 151
Bild 54: Demontagearbeitsplatz und entsprechende Kennwerte i57
Bild 55: Basiskonfigurationen für Demontagesysteme 158
Bild 56: Elektrogabelstapler und entsprechende Kennwerte 159
Bild 57: Module des Simulators eM-Plant l65
Bild 58: (Eingangs-)Daten für die Simulationsstudien zur
Demontagesystemplanung 1^
Bild 59: Feinplanung von Demontagesystemen mit Hilfe des
Softwarewerkzeugs eM-Engineer l8°
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen XI
Bild 60: Potenzielle Anwendergruppen für das entwickelte Konzept zur Planung
und Bewertung von Demontagesystemen 182
Bild 61: Kopplung der eingesetzten bzw. entwickelten Softwarewerkzeuge und
Datenstrukturmodell zur Planung und Bewertung von
Demontagesystemen 185
Bild 62: Aufbau einer S/DDa^S-Projektdatei 186
Bild 63: Ablauf und Module des Softwarewerkzeugs ProdTect 187
Bild 64: Importieren und Synchronisieren von (Produkt-)Daten und Definition
des Demontageauftrags 188
Bild 65: Editieren von Altgeräte-, Fraktions- und Kostendaten 189
Bild 66: Festlegen der Simulationszeit und des Schichtkalenders 190
Bild 67: Unterstützung der Dimensionierung von Demontagesystemen 190
Bild 68: Umsetzung des kombinierten EinVAusgangslagers in ein
simulationsfähiges Modell in eM-Plant 191
Bild 69: Festlegen der Demontagesystemkonfiguration und von
Layoutparametern 192
Bild 70: Bestimmung der Arbeitsteilung/Spezialisierung durch
Fraktionszuweisung 194
Bild 71: Demontagesystem mit zentraler Anlieferung, dezentralem Abtransport
und zentraler Sortierung (beidseitige Anordnung) in eM-Plant 195
Bild 72: Demontagesystem mit dezentraler Anlieferung, zentralem Abtransport
und zentraler Sortierung (beidseitige Anordnung) in eM-Plant 196
Bild 73: Zuordnung der Standardkomponenten-Kostensätze zu
Produktiveinheiten 198
Bild 74: Zuordnung der Zusatzkomponenten-Kostensätze zu
Simulationsläufen/Demontagesystemen 199
Bild 75: Ergebnisübersicht inkl. wirtschaftlicher Bewertung von
Simulationsläufen/Demontagesystemen 200
Bild 76: Detaillierte Ergebnisdaten zu verschiedenen Bereichen 201
Bild 77: Vergleich der 16 Basissystemkonfigurationen in Abhängigkeit von
Annahmeerlösen 202
Bild 78: Skaleneffekte bei Demontagesystemen für Elektro(nik)altgeräte 204
XII Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Bild 79: Vergleich der Kostenstrukturen in der Demontage zwischen
Deutschland und China 205
Bild 80: Vergleich verschiedener Schichtmodelle in Abhängigkeit von
Annahmeerlösen 206
Bild 81: Einfluss der Arbeitsteilung auf die Erlösfunktion bei der
Elektro(nik)altgerätedemontage 207
Bild 82: Ermittlung der optimalen Anzahl an Gabelstaplern 208
!
Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen XIII
Tabellen
Tabelle 1: Elektro(nik)geräte und deren Einordnung in Kategorien nach
[ElektroG05] 10
Tabelle 2: Stoffliche Zusammensetzung verschiedener Elektro(nik)geräte
(eigene Zusammenstellung nach [BFUB01] [Nie02] [Plo04] [Wal05]
[Wel05]) 12
Tabelle 3: Stoffe mit Umweltgefahrdungspotenzial und Anwendungsfelder in
Elektro(nik)geräten (eigene Zusammenstellung nach [HerO3]) 13
Tabelle 4: Durchschnittliche Aufenthaltsdauer von Elektro(nik)geräten (eigene
Zusammenstellung nach [BFUB01] [FreO5]) 14
Tabelle 5: Unterscheidungsmerkmale von Demontage und Montage
(Erweiterung in Anlehnung an [KühOl]) 25
Tabelle 6: Nachgelagerte Behandlungsschritte und Akteure für
Demontageerzeugnisse 27
Tabelle 7: Aufbau und Kerninhalte des ElektroG 29
Tabelle 8: Beispiele für Kosten und Erlöse des Elektro(nik)altgeräterecyclings
(Zusammenfassung nach [Plo04] und [Wal05]) 41
Tabelle 9: Aufgabenbereiche des Produktionsmanagements und für die Planung
von Demontagesystemen (Erweiterung in Anlehnung an [Zäp82]). 49
Tabelle 10: Planungsziele für Demontagesysteme 52
Tabelle 11: Planungswerkzeuge für die Struktur- und Auslegungsplanung (nach
[Sch96]) 56
Tabelle 12: Vergleich von Simulation und mathematischer Modellierung
(Erweiterung nach [CiuO4] und [Ohl03]) 58
Tabelle 13: Anwendungsgebiete der Simulation (in Anlehnung an [Kuh93]). 60
Tabelle 14: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (1/3) 97
Tabelle 15: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (2/3) 98
Tabelle 16: Gegenüberstellung des Stands der Forschung (3/3) 99
Tabelle 17: Berücksichtigte Kosten- und Erlösgrößen für die
betriebswirtschaftliche Bewertung von Demontagesystemen 113
Tabelle 18: Datenhaltung in dem entwickelten Konzept 117
XIV Abbildungen, Tabellen und Abkürzungen
Tabelle 19: Klassische Verteilungsfunktionen zur Berücksichtigung
stochastischer Einflüsse 135
Tabelle 20: Morphologischer Kasten für die Konfigurierung von
Demontagesystemen 147
Tabelle 21: Parameter und ihre Ausprägungen zur Konfigurierung von
Demontagesystemen 162
Tabelle 22: Bewertender Vergleich verschiedener Simulationssoftwaretools 164
Tabelle 23: Analysierte Alternativen im Rahmen der Simulationsstudien 169
Tabelle 24: Basiswerte für die investitionsabhängigen Kosten (vgl. [WalO5])174
Tabelle 25: Basiswerte für die Personalkosten I75
Tabelle 26: Basiswerte für die Energiekosten 176
Tabelle 27: Basiswerte für Materialfraktionen (vgl. [Wal05]) 178
Tabelle 28: Kosten des kombinierten Altgeräte-/Fraktionslagers mit
vorgeschalteter Altgerätesortierung 191 |
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