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Veranstaltung: Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre erstellt und gefördert durch Produktion und Nachhaltigkeit Episode 1: Strategien und Planungsaufgaben Prof. Dr. Grit Walther RWTH Aachen

Produktion und Nachhaltigkeit - ml.zmml.uni-bremen.de · Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther Beispiele Zyklusorientierte

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Veranstaltung: Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre erstellt und gefördert durch

Produktion und Nachhaltigkeit

Episode 1: Strategien und Planungsaufgaben

Prof. Dr. Grit Walther RWTH Aachen

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Episode 1:

Strategien und Planungsaufgaben

Episode 2:

Entscheidungsunterstützung

Episode 3:

Interview

Übersicht der Lerneinheit

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Lernziel 1: Sie wissen, warum die Kuppelproduktion unter Umweltgesichtspunkten den Regelfall der Produktion darstellt. Lernziel 2: Sie kennen die grundlegenden Umweltbasisstrategien der Produktion und können deren Umsetzung anhand von Beispielen erläutern. Lernziel 3: Sie kennen Aufgaben der strategischen, taktischen und operativen Produktionsplanung unter besonderer Berücksichtigung von Umweltaspekten und können jeweils konkrete Beispiele nennen.

Lernziel 4: Sie wissen, wie die unter ökonomischen und umweltorientierten Gesichtspunkten relevanten Stoffströme die Basis von Entscheidungsunterstützungssystemen bilden können.

Lernziele dieser Episode

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Gliederung

1 Produktion als Kuppelproduktionsprozess

3 Planungsprobleme und -aufgaben

4 Entscheidungsunterstützung mittels Stoffstrommodellierung und Bewertung

2 Umweltbasisstrategien

1

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Kuppelproduktion liegt vor, wenn im Rahmen eines Produktionsprozesses zwangsläufig (naturwissenschaftlich/technisch bedingt) zwei oder mehr Produkte gleichzeitig entstehen.

[Riebel 1955, Dyckhoff/Souren 2008 ]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Berücksichtigung der Kuppelprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Berücksichtigung der Kuppelprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Betriebswirtschaftliches Entscheidungskalkül:

Nur die aus ökonomischer (monetärer) Sicht entscheidungsrelevanten Kuppelprodukte werden in betriebswirtschaftliche Entscheidungen integriert

Outputs, die keine monetären Auswirkungen haben werden ignoriert Kuppelproduktion als Sonderfall

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

€/X

X

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Berücksichtigung der Kuppelprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Umweltbelastung durch Produktions-prozesse

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Berücksichtigung der Kuppelprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Ressourcenverbrauch: Rohstoffe Energieträger Wasser

Abgabe an Umwelt Abfälle Emissionen Abwasser

Umweltbelastung durch Produktions-prozesse

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Berücksichtigung der Kuppelprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Ressourcenverbrauch: Rohstoffe Energieträger Wasser

Abgabe an Umwelt Abfälle Emissionen Abwasser

Umweltbelastung durch Produktions-prozesse

Kuppelproduktionsprozesse stellen den Regelfall der Produktion dar. Erweitertes Entscheidungskalkül: Betrachtung aller unter ökonomischen und umweltorientierten Gesichtspunkten entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Bildnachweis: Dyckhoff/Spengler 2010

Transformationsprozess (Input-/Output-Prozess)

Input Output

Hauptprodukte

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Produktion als Kuppelproduktionsprozess

Einsatzfaktoren Neben-/Abprodukte

Beispiel Erdölraffinerie:

Rohöl

Benzin Diesel leichtes Heizöl Schweres Heizöl Bitumen Raffineriegas Emissionen

Heizkraftwerk

Hochofen

; Psarianos, Theresa: CC-BY-SA-3.0

http://www.aral.de/aral/sectiongenericarticle.do?categoryId=4000008&contentId=56173

Lackierprozess

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Gliederung

1 Produktion als Kuppelproduktionsprozess

3 Planungsprobleme und -aufgaben

4 Entscheidungsunterstützung mittels Stoffstrommodellierung und Bewertung

2 2 Umweltbasisstrategien

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• Abwehrorientierte Strategie

• Outputorientierte Strategie

• Prozessorientierte Strategie

• Zyklusorientierte Strategie

[Jacobs 1994, Dyckhoff/Souren 2008 ]

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Umweltbasisstrategien:

• Umgang von Unternehmen mit Umweltproblemen • Berücksichtigung der ökologischen, gesellschaftlichen und wettbewerbs-

bezogenen Relevanz

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Abwehrorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun möglichst nichts” • Ignorieren bzw. Abwehr umweltorientierter Ansprüche

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Abwehrorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun möglichst nichts” • Ignorieren bzw. Abwehr umweltorientierter Ansprüche

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Abwehrorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun möglichst nichts” • Ignorieren bzw. Abwehr umweltorientierter Ansprüche

+ Kurzfristig: Vermeidung umweltschutzbedingter Kosten

Bewertung

‐ Langfristig: Image- und Akzeptanzprobleme ‐ Verstoß gegen (umweltschutz)rechtliche Auflagen

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Abwehrorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun möglichst nichts” • Ignorieren bzw. Abwehr umweltorientierter Ansprüche

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

Tepco (Fukushima) -Mangelhafte Wartung -Bauliche Mängel

Diesel-Partikelfilter -Fehlende Antizipation der gesellschaft- lichen Forderungen aus Umsetzung der EU-Feinstaubrichtline

Beispiele

Bildnachweis: National Land Image Information (Color Aerial Photographs), Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism; Stahlkocher CC BY-SA-3.0;

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Outputorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun nur so viel wie nötig” • Additiver Umweltschutz = direkte, nachgeschaltete Umweltschutzmaßnahmen,

“End-of-Pipe”-Technologien

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Outputorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun nur so viel wie nötig” • Additiver Umweltschutz = direkte, nachgeschaltete Umweltschutzmaßnahmen,

“End-of-Pipe”-Technologien

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Outputorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun nur so viel wie nötig” • Additiver Umweltschutz = direkte, nachgeschaltete Umweltschutzmaßnahmen,

“End-of-Pipe”-Technologien

+ Bisherige Prozessabläufe bleiben unberührt + Schnelle Implementierung ohne größere technische Risiken + Kurzfristige Einhaltung rechtlich vorgegebener Grenzwerte

Bewertung

‐ Zusätzliche Kontrollaufgaben durch Überprüfung und Überwachung ‐ Technologiebedingte (Minderungs-)Grenzen schnell erreicht ‐ Transmediale Problemverlagerung (Luft/Wasser Abfall)

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Outputorientierte Strategie:

Strategien einer nachhaltigen Produktion

• „Wir tun nur so viel wie nötig” • Additiver Umweltschutz = direkte, nachgeschaltete Umweltschutzmaßnahmen,

“End-of-Pipe”-Technologien

ProductionProduktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

Beispiele

Ölabscheider • Abscheidung durch Abschwimmen • Einsatz bspw. an Tankstellen

Rauchgasentschwefelungsanlage • Reduktion der Schwefeldioxid-

Emissionen bei Kraftwerken

Bildnachweis: Sponk: CC SA-1.0; Alterbergbau: CC BY-SA-3.0

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Prozessorientierte Strategie

• „Wir tun bei uns so viel wie möglich! “ • Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS)

= Kombination aller input-, verfahrens- und outputseitigen Umweltschutz-maßnahmen, die im eigenen Unternehmen umsetzbar sind (CleanTech)

Strategien einer nachhaltigen Produktion

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Prozessorientierte Strategie

• „Wir tun bei uns so viel wie möglich! “ • Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS)

= Kombination aller input-, verfahrens- und outputseitigen Umweltschutz-maßnahmen, die im eigenen Unternehmen umsetzbar sind (CleanTech)

Produktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

Strategien einer nachhaltigen Produktion

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Prozessorientierte Strategie

• „Wir tun bei uns so viel wie möglich! “ • Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS)

= Kombination aller input-, verfahrens- und outputseitigen Umweltschutz-maßnahmen, die im eigenen Unternehmen umsetzbar sind (CleanTech)

Bewertung

‐ Hoher technischer und investitionsbedingter Aufwand ‐ Teilweise große technische Risiken

Produktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

+ Erhöhte Ressourcen- und Energieproduktivität + Vermeidung von Emissionen bereits vor der Entstehung + Wettbewerbschancen durch Kostenvorteile bei verschärften

Umweltgesetzen oder erhöhten Kosten für Ressourcen und Entsorgung

Strategien einer nachhaltigen Produktion

[Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Prozessorientierte Strategie

• „Wir tun bei uns so viel wie möglich! “ • Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS)

= Kombination aller input-, verfahrens- und outputseitigen Umweltschutz-maßnahmen, die im eigenen Unternehmen umsetzbar sind (CleanTech)

Produktion

Emissionen

Rohstoffe Produkte

Abfälle

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Inputseitig Substitution von Rohstoffen (z.B. durch nachwachsende Rohstoffe, recycelte Kunststoffe)

Outputseitig: Innerbetr. Nutzung von Pro-duktionsabfällen (z.B. Abfall, Abwärme, Raffineriegas)

Prozessseitig: Verbesserung von Anlagen/ Einsatz alternativer Technolo- gien (z.B. Druckluft, BHKW)

Beispiele

Bildnachweis: frei verfügbar; Peter Lehmacher: CC BY-SA-3.0; High Contrast: CC BY 3.0

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• „Gemeinsam so viel tun wie möglich“ • Produktintegrierter Umweltschutz = alle Maßnahmen entlang des

Produktlebenszyklus „Produktentwicklung – Produktion – Nutzung – Entsorgung“ • Stoffkreisläufe und vermeidungsorientierte Produkt- und Servicekonzepte

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Zyklusorientierte Strategie [Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• „Gemeinsam so viel tun wie möglich“ • Produktintegrierter Umweltschutz = alle Maßnahmen entlang des

Produktlebenszyklus „Produktentwicklung – Produktion – Nutzung – Entsorgung“ • Stoffkreisläufe und vermeidungsorientierte Produkt- und Servicekonzepte

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Produktion Produkt Nutzung Rohstoffe Aufarbeitung/

Recycling

Geräte, Bauteile/-gruppen, Sekundärrohstoffe

Zyklusorientierte Strategie [Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• „Gemeinsam so viel tun wie möglich“ • Produktintegrierter Umweltschutz = alle Maßnahmen entlang des

Produktlebenszyklus „Produktentwicklung – Produktion – Nutzung – Entsorgung“ • Stoffkreisläufe und vermeidungsorientierte Produkt- und Servicekonzepte

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Bewertung

Produktion Produkt Nutzung Rohstoffe Aufarbeitung/

Recycling

Geräte, Bauteile/-gruppen, Sekundärrohstoffe

Zyklusorientierte Strategie [Jacobs 1994; Dyckhoff/Souren 2008]

+ große ökologische Potenziale + Langfristig: Wettbewerbsvorteile, Imagevorteile

‐ Kurzfristig: sehr hohe Kosten und Risiken ‐ Umfangreiche Planungs- und Realisationsaufgaben ‐ Langfristig: Komplexitätssteigerung

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Beispiele

Zyklusorientierte Strategie

• „Gemeinsam so viel tun wie möglich“ • Produktintegrierter Umweltschutz = alle Maßnahmen entlang des

Produktlebenszyklus „Produktentwicklung – Produktion – Nutzung – Entsorgung“ • Stoffkreisläufe und vermeidungsorientierte Produkt- und Servicekonzepte

Strategien einer nachhaltigen Produktion

Angebot neuer Geschäftsmodelle z.B.Car-Sharing

Aufarbeitung von Bauteilen/Baugruppen Lichtmaschinen, Austauschmotoren

Aufarbeitung gebrauchter Geräte (Remanufacturing) Server, Medizingeräte

Bildnachweis: frei verfügbar; Schröter 2006; Studi05: CC BY-SA-3.0

ProductionProduktion ProduktNutzungRohstoffe Aufarbeitung/

Recycling

Geräte, Bauteile/-gruppen, Sekundärrohstoffe

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Gliederung

1 Produktion als Kuppelproduktionsprozess

3 Planungsprobleme und -aufgaben

4 Entscheidungsunterstützung mittels Stoffstrommodellierung und Bewertung

3

2 Umweltbasisstrategien

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Strategische Planungsebene

Taktische Planungsebene

Operative Planungsebene

globale / regionale

Strategienstrategisches

Stoffstrommanagement

taktisches

Stoffstrommanagement

Gestaltung von Produktionssystemen

operatives

Stoffstrommanagement

Planung und Steuerung von Produktionssystemen

Flash

Reaktor

Reaktor

y ?1

y ?2

y y1 2

y , y {0,1}1 2

x ?

x ?

x , x [0, 1]

x + x = 1

1

2

1 2

1 2

Bildnachweis: Spengler 1998 (verändert nach Penkuhn 1997); Walther 2010

Planungsprobleme und -aufgaben

Planungsaufgaben: • Erweiterung der klassischen Planungsaufgaben • Explizite Berücksichtigung gesellschaftlicher, umweltrechtlicher sowie

ressourcen- und emissionsorientierter Aspekte

Globale/regionale Strategien

Gestaltung von Produktionssystemen

Planung und Steuerung von Produktionssystemen

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Strategische Planungsebene

Taktische Planungsebene

Operative Planungsebene

globale / regionale

Strategienstrategisches

Stoffstrommanagement

taktisches

Stoffstrommanagement

Gestaltung von Produktionssystemen

operatives

Stoffstrommanagement

Planung und Steuerung von Produktionssystemen

Flash

Reaktor

Reaktor

y ?1

y ?2

y y1 2

y , y {0,1}1 2

x ?

x ?

x , x [0, 1]

x + x = 1

1

2

1 2

1 2

Bildnachweis: Spengler 1998 (verändert nach Penkuhn 1997); Walther 2010

Planungsprobleme und -aufgaben

Planungsaufgaben: • Erweiterung der klassischen Planungsaufgaben • Explizite Berücksichtigung gesellschaftlicher, umweltrechtlicher sowie

ressourcen- und emissionsorientierter Aspekte

Globale/regionale Strategien

Gestaltung von Produktionssystemen

Planung und Steuerung von Produktionssystemen

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Strategische Planungsebene (> 5 Jahre):

• Entwicklung nachhaltiger Produktinnovationen

• Wahl der Produktionsstandorte und -verfahren unter Berücksichtigung der erwarteten (globalen/regionalen) Stoff- und Energieströme

• Wahl adäquater Rücknahme- und Entsorgungsstrategien für Altprodukte und Reststoffe

Planungsprobleme und -aufgaben

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Strategische Planungsebene (> 5 Jahre):

• Entwicklung nachhaltiger Produktinnovationen

• Wahl der Produktionsstandorte und -verfahren unter Berücksichtigung der erwarteten (globalen/regionalen) Stoff- und Energieströme

• Wahl adäquater Rücknahme- und Entsorgungsstrategien für Altprodukte und Reststoffe

Planungsprobleme und -aufgaben

Beispiele

Planung von Produktions- und Infrastruktur

• Aufbau einer H2-Tankstellen-Infrastruktur

• Investition in Produktionsanlagen für synthetische Biokraftstoffe

Produktinnovationen

Automobilindustrie: Entwicklung batterie-elektrisch betriebener Fahrzeuge/ Brenn-stoffzellenfahrzeuge

Bildnachweis: Túrelio: CC BY-SA-3.0; Walther et al. 2010

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• Umweltfreundliche Produktgestaltung unter Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus

• Konzeption input-, prozess- und outputseitiger Umweltschutzmaßnahmen

• Konzeption einer umweltverträglichen Beschaffungs-, Produktions-, Vertriebs-, Rücknahme- und Entsorgungslogistik

Planungsprobleme und -aufgaben

Taktische Planungsebene (1-5 Jahre)

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• Umweltfreundliche Produktgestaltung unter Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus

• Konzeption input-, prozess- und outputseitiger Umweltschutzmaßnahmen

• Konzeption einer umweltverträglichen Beschaffungs-, Produktions-, Vertriebs-, Rücknahme- und Entsorgungslogistik

Planungsprobleme und -aufgaben

Beispiele

Taktische Planungsebene (1-5 Jahre)

Produktgestaltung Demontagegerechte Gestaltung von Handys

Konzeption von Rücknahme-/ Aufarbeitungssystemen Tonerkartuschen, Medizingeräte

Bildnachweis: ALT1040: CC BY-SA-2.0; Dr. Düren: CC BY-SA-3.0

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Operative Planungsebene (< 1 Jahr)

• Umweltfreundliche Auswahl und Bereitstellung der benötigten Einsatzstoffe bzw. deren Substitution durch Sekundärrohstoffe und aufgearbeitete Bauteile

• Optimale Nutzung bestehender Beschaffungs-, Produktions-, Vertriebs-, Rücknahme- und Entsorgungslogistiksysteme

• Optimale Durchführung von Reparaturen und Instandhaltungsmaßnahmen

Planungsprobleme und -aufgaben

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Operative Planungsebene (< 1 Jahr)

• Umweltfreundliche Auswahl und Bereitstellung der benötigten Einsatzstoffe bzw. deren Substitution durch Sekundärrohstoffe und aufgearbeitete Bauteile

• Optimale Nutzung bestehender Beschaffungs-, Produktions-, Vertriebs-, Rücknahme- und Entsorgungslogistiksysteme

• Optimale Durchführung von Reparaturen und Instandhaltungsmaßnahmen

Planungsprobleme und -aufgaben

Beispiele

Optimale Nutzung der Logistiksysteme Intermodale Routenplanung zur Minimierung der CO2- Emissionen bei Erhaltung der Flexibilität

Substitution von Neuteilen Integrierte Recycling- und Produktions-planung beim Einsatz aufgearbeiteter Ersatzteile

Bildnachweis: Spengler/Herrmann 2004; Eigene Abbildung aus gemeinfreien Bildern

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Gliederung

1 Produktion als Kuppelproduktionsprozess

3 Planungsprobleme und -aufgaben

4 Entscheidungsunterstützung mittels Stoffstrommodellierung und Bewertung

4

2 Umweltbasisstrategien

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

•Stoffstrombilanz (Input-/Output-Bilanz): Erhebung der die Systemgrenze (Werkstor) überschreitenden Stoff- und Energieströme

Beschreibend Berichterstattung

(z.B. Umweltbericht)

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

•Stoffstrombilanz (Input-/Output-Bilanz): Erhebung der die Systemgrenze (Werkstor) überschreitenden Stoff- und Energieströme

•Stoffstromanalyse (Prozessbilanz): Berechnung der Stoff- und Energie-ströme vernetzter Produktionssyste-me über funktionale Zusammenhänge

Beschreibend Berichterstattung

(z.B. Umweltbericht)

Planungsgrundlage Entscheidungsunterstützung

(z.B. Anlagen-/Alternativenvergleich)

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

• Ermittlung interner Umweltkosten/internalisierter Umwelteffekte (z.B. in Form von Abfallgebühren und Emissionszertifikaten)

Multikriterielle Entscheidungsunterstützung

Literatur: [Loew et al. 2003]; [Fichter et al. 2007]; [BMU/UBA 1996]; [Puma 2010]

• Ermittlung externer Umweltkosten

• Simultane Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen, umweltorientierten, sozialen und sonstigen Aspekten

Black-Box-Modell

Grey-Box-Modell

Dis

sagg

rega

tio

n

+ Aussagekraft + Aufwand

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

• Ermittlung interner Umweltkosten/internalisierter Umwelteffekte (z.B. in Form von Abfallgebühren und Emissionszertifikaten)

Multikriterielle Entscheidungsunterstützung

Literatur: [Loew et al. 2003]; [Fichter et al. 2007]; [BMU/UBA 1996]; [Puma 2010]

• Ermittlung externer Umweltkosten

• Simultane Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen, umweltorientierten, sozialen und sonstigen Aspekten

Black-Box-Modell

Grey-Box-Modell

Dis

sagg

rega

tio

n

+ Aussagekraft + Aufwand

Fallspezifische Ermittlung des richtigen Detaillierungsgrades des Modells.

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

• Input-Output-Modelle • Aktivitätsanalyse • Produktionsfunktion

Stoffstrommodelle

Statische Modelle Dynamische Modelle

• Dynamische I-/O-

Graphen • Petri-Netze

• Differential-

gleichungssysteme

Grundlagen: [Koopmans 1951, Debreu 1959, Riebel 1955] Anwendung: [Spengler 1998, Schultmann 2003] Grundlagen: [Baumgarten

1997, Reisig 2010] Anwendung: [Schmidt et al. 2009, Kuo 2012]

Grundlagen: [Sterman 2000] Anwendung: [Schröter 2006, Walther et al. 2010]

Diskret Stetig

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

Entscheidungsunterstützung

Fallspezifische Ermittlung der geeigneten Modellierungsmethode.

• Input-Output-Modelle • Aktivitätsanalyse • Produktionsfunktion

Stoffstrommodelle

Statische Modelle Dynamische Modelle

• Dynamische I-/O-

Graphen • Petri-Netze

• Differential-

gleichungssysteme

Grundlagen: [Koopmans 1951, Debreu 1959, Riebel 1955] Anwendung: [Spengler 1998, Schultmann 2003] Grundlagen: [Baumgarten

1997, Reisig 2010] Anwendung: [Schmidt et al. 2009, Kuo 2012]

Grundlagen: [Sterman 2000] Anwendung: [Schröter 2006, Walther et al. 2010]

Diskret Stetig

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

2. Bewertung: Ermittlung der durch die Produktion verursachten Wirkungen

Entscheidungsunterstützung

Simultane Berücksichtigung tech-nischer, ökonomischer, umwelt-relevanter, sozialer Aspekte • Nutzwertanalyse • PROMETHEE, ELECTRE • Analytic Hierarchy Process • …

Bewertungsmethoden

Multikriterielle Entscheidungsunterstützung

Monetarisierung

[Loew et al. 2003, Fichter et al. 1997, BMU/UBA 1996]

[Zimmermann/Gutsche 1991, Geldermann 2006]

[UBA 2007, Schaltegger/Burritt 2000, Puma 2010]

Interne Umweltkosten Externe Umweltkosten

Ermittlung der Aufwendung für betrieblichen Umweltschutz • Umweltschutzkostenrechnung • Reststoffkostenrechnung • Flusskostenrechnung

Keine Erfassung vom betrieblichen Rechnungswesen, von Betroffenen getragen • Vermeidungskostenansatz • Schadenskostenansatz

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

2. Bewertung: Ermittlung der durch die Produktion verursachten Wirkungen

Entscheidungsunterstützung

Simultane Berücksichtigung tech-nischer, ökonomischer, umwelt-relevanter, sozialer Aspekte • Nutzwertanalyse • PROMETHEE, ELECTRE • Analytic Hierarchy Process • …

Bewertungsmethoden

Multikriterielle Entscheidungsunterstützung

Monetarisierung

[Loew et al. 2003, Fichter et al. 1997, BMU/UBA 1996]

[Zimmermann/Gutsche 1991, Geldermann 2006]

[UBA 2007, Schaltegger/Burritt 2000, Puma 2010]

Interne Umweltkosten Externe Umweltkosten

Ermittlung der Aufwendung für betrieblichen Umweltschutz • Umweltschutzkostenrechnung • Reststoffkostenrechnung • Flusskostenrechnung

Fallspezifische Auswahl geeigneter Bewertungsmethoden

Keine Erfassung vom betrieblichen Rechnungswesen, von Betroffenen getragen • Vermeidungskostenansatz • Schadenskostenansatz

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

1. Stoffstrommodellierung: Ermittlung aller betriebswirtschaftlich und umweltbedingt entscheidungsrelevanten Stoff- und Energieströme

2. Bewertung: Ermittlung der durch die Produktion verursachten Wirkungen

Entscheidungsunterstützung

Stoff- und Energieströme und die dadurch verursachten ökonomischen, ökologischen und sozialen Wirkungen bilden die Grundlage von Entscheidungsunterstützungssystemen siehe Episode 2: Entscheidungsunterstützung

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

Aufgaben für das Selbststudium

1. Im Rahmen von Kuppelproduktionsprozessen entstehen zwangsläufig mehrere Produkte gleichzeitig. Nennen Sie – über die beschriebene Erdölraffinerie hinaus – weitere konkrete Kuppelproduktionsprozesse mit den jeweiligen Einsatzfaktoren und den resultierenden Haupt-, Neben- bzw. Abprodukten!

2. Erarbeiten Sie zyklusorientierte Maßnahmen a) für einen KfZ-Hersteller, b) für einen Energieversorger und c) für ein Unternehmen der chemischen Industrie. Ziehen hierfür bspw. Umwelt- oder Nachhaltigkeitsberichte bzw. Produktökobilanzen konkreter Unternehmen dieser Branchen heran!

3. Informieren Sie sich auf den Webseiten http://www.pius-info.de und http://www.ipp-bayern.de über Tools, Software und Projekte zu den Themen Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) und Integrierte Produktpolitik (IPP)!

4. Erarbeiten Sie – beispielsweise aus aktuellen Medienberichten heraus – weitere strategische, taktische und operative Planungsaufgaben von Unternehmen unter besonderer Berücksichtigung von Umweltgesichtspunkten!

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• Dyckhoff, H./Souren, R. (2008): Nachhaltige Unternehmensführung – Grundzüge industriellen Umweltmanagements. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg.

• Jacobs, R. (1994): Organisation des Umweltschutzes in Industriebetrieben. Physica-Verlag, Heidelberg.

• Spengler, T. (1998): Industrielles Stoffstrommanagement – Betriebswirtschaftliche Planung und Steuerung von Stoff- und Energieströmen in Produktionsunternehmen. Erich Schmidt Verlag, Berlin.

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

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.

[Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaftslehre] Produktion und Nachhaltigkeit • Episode 1: Strategien & Planungsaufgaben • Prof. Dr. Grit Walther

• Koopmans, T. (1951): Analysis of Production as an Efficient Combination of Activities. In: Koopmans, T. (Hrsg.): Activity Analysis of Production and Allocation, Proceedings of a Conference. New York/London. S. 33-97.

• Debreu (1959): Theory of Value. An Axiomatic Analysis of Economic Equilibrium. Yale University Press, New Haven/London. • Riebel, P. (1955): Die Kuppelproduktion – Betriebs- und Marktprobleme. Westdeutscher Verlag, Köln/Opladen. • Schultmann, F. (2003): Stoffstrombasiertes Produktionsmanagement – Betriebswirtschaftliche Planung und Steuerung industrieller

Kreislaufwirtschaftssysteme. Erich-Schmidt Verlag, Berlin. • Fichter, K.; Loew, T.; Seidel, E. (1997): Betriebliche Umweltkostenrechnung – Methoden und Praxisgerechte Weiterentwicklung. Springer,

Berlin/Heidelberg. • Puma (2010): Puma‘s Environmental Profit and Loss Account for the year ended 31 December 2010. • Baumgarten, B. (1997): Petri-Netze - Grundlagen und Anwendungen. 2. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. • Schmidt, M.; Lambrecht H.; Möller, A. (2009): Stoffstrombasierte Optimierung – Wissenschaftliche und methodische Grundlagen sowie

softwaretechnische Umsetzung. Edition MV Wissenschaft, Münster. • Sterman, J. D. (2000): Business dynamics: system thinking and modeling for a complex world. Irwin/McGrw-Hill, Boston. • Loew, T.; Fichter, K.; Müller U.; Schulz, W. F.; Strobel, M. (2003): Ansätze der Umweltkostenrechnung im Vergleich. Vergleichende Beurteilung von

Ansätzen der Umweltkostenrechnung auf ihre Eignung für die betriebliche Praxis und ihren Beitrag für die ökologische Unternehmensführung; Forschungsbericht 299 15 156; UBA TEXTE 78/2003 UBA-FB 000483. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) gGmbH, Berlin & Institut für Management und Umwelt (IUM), Augsburg.

• BMU/UBA (1996): Handbuch der Umweltkostenrechnung. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit/Umweltbundesamt (Hrsg.). Vahlen, München.

• Zimmermann, H.; Gutsche, L. (1991): Multi-Criteria Analyse, Einführung in die Theorie der Entscheidungen bei Mehrfachzielsetzungen. Springer, Berlin/Heidelberg.

• Geldermann, J. (2006): Mehrzielentscheidungen in der industriellen Produktion. Universitätsverlag Karlsruhe, Karlsruhe. Reisig, W. (2010): Petrinetze – Modellierungstechniken, Analysemethoden, Fallstudien. Reihe Leitfäden der Informatik. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden.

• Kuo, T. (2012): Waste electronics and electrical equipment disassembly and recycling using Petri net analysis: Considering the economic value and environmental impacts. Computers & Industrial Engineering, in Press.

• Walther, G.; Wansart, J.; Kieckhaefer, K.; Schnieder, E.; Spengler, Th. (2010): Impact assessment in the automotive industry – mandatory market introduction of alternative powertrain technologies. In: System Dynamics Review, 26 (3), 239-261.

• Schaltegger, S.; Burritt, R. (2000): Contemporary Environmental Accounting – Issues, Concepts and Practice. Greenleaf, Sheffield. • UBA (2007): Ökonomische Bewertung von Umweltschäden – Methodenkonvention zur Schätzung externer Umweltkosten. • Reisig, W. (2010): Petrinetze – Modellierungstechniken, Analysemethoden, Fallstudien. Reihe Leitfäden der Informatik. Vieweg + Teubner Verlag,

Wiesbaden.

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.