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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.