Einführung in die Methode MFCA · 33 % direkt und nochmals 30 % geschätzt indirekter Export (OEM)...
Transcript of Einführung in die Methode MFCA · 33 % direkt und nochmals 30 % geschätzt indirekter Export (OEM)...
Ressourceneffizienzkongress 2017
55 Mio. t /a Nahrungsmittel kommen in D in den Handel.
Die Treibhausgasemissionen im Bereich Ernährung betragen ca. 16 %der Gesamtemissionen, also von derzeit ca. 900 Mio. t CO2eq /a.
Nach einer Studie aus dem Jahr 2012 landen in Deutschland 11 Mio. tNahrung von Verbrauchern, Handel, Industrie und Gastronomie im Müll.Der WWF schätzt insg. 18 Mio. t/a Lebensmitteln, die verloren gehen.
Verluste am Beispiel Nahrungsmittel
Mal eine grobe Schätzung….
Ressourceneffizienzkongress 2017
Massenströme incl. Verluste der „Nahrungskette“
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Jetzt mit THG-Emissionen entlang der Nahrungskette
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Der Carbon Footprint der Produkte im System
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Der anteilige Carbon Footprint nur eines Produktes
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Jetzt: Der Carbon Footprint der vermeidbaren Verluste
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Jetzt: Die THG-Ströme der vermeidbaren Verluste
So viel THG werden unnötig für die Produktion der Verluste emittiert und wären vermeidbar!
Modellrechnung, Zahlen geschätzt
1990 2015 2020
900 Mt
750 Mt
1250 Mt
Ressourceneffizienzkongress 2017
Ein Beitrag zum Erreichen des Klimaziels in Deutschland…
verursacht durchNahrungsmittelverluste
Ressourceneffizienzkongress 2017
Mehr Nahrungsmittel stehen zur Verfügung -> soziale Dimension!
Weniger THG-Emissionen -> ökologische Dimension!
Weniger Kosten -> ökonomische Dimension!
Weniger Verluste bei den Nahrungsmittel bedeutet:
Ressourceneffizienzkongress 2017
Und das sind die Verluste in den Unternehmen:
Entsorgungs-kosten
MaterialkostenLogistikkosten
Produktionskosten mit:Lohnkosten
InvestitionskostenEnergiekosten
usw.
Hidden costs
Grundidee des Material Flow Cost Accountings(Materialflusskostenrechnung)
Ressourceneffizienzkongress 2017
Abbildung: Fischer, Ökol. Wirts. 6/2001, S. 14
Ressourceneffizienzkongress 2017
Grundidee des Material Flow Cost Accountings(Materialflusskostenrechnung)
Instrument zur Steigerung der Öko- und Ressourceneffizienz
Motivation: Vermeidung materialfluss-bezogener Verschwendung und Ineffizienzen in der Produktion
Methode: Ausweisung aller durch Reststoffe (Material-/ Produkt-verluste) bedingten Kosten → Einsparpotentiale für produktions-bezogene Verbesserungs- und Umwelt-managementmaßnahmen
Zeigt „Hotspots“ der Verlustkosten auf, liefert aber selbst noch keine technischeLösung dafür!
Ressourceneffizienzkongress 2017
Film unter: https://youtu.be/Shm2XZmkVIw?list=PLIPrpPoN5lwyhgcyAEhcm7wx-AGu0V71H
Der Pionier der MFCA-Methode….
DIN EN ISO 14051:2011-12: Umweltmanagement –Materialflusskostenrechnung – Allgemeine Rahmenbedingungen
Ressourceneffizienzkongress 2017
Internationale Normierung der Methode ….
Quelle: Schmidt/Nakajima 2014
Ressourceneffizienzkongress 2017
Beispiel Canon / Produktion optischer Systeme
Ressourceneffizienzkongress
Quelle: Schmidt/Nakajima 2014
Beispiel Canon / Produktion optischer Systeme
Ressourceneffizienzkongress 2017
Mit MFCA wollen Sie aus Fehlern lernen!
Man macht MFCA in Produktionsbereichen, die längst optimiert sind.
Man verwendet für die Analyse nur Plan-Daten, z.B. aus SAP etc.
Relevante Informationen (tatsächliche Ausschussraten etc.) werdenzurückgehalten oder „geschönt“.
Identifizierte Verluste nimmt man als gottgegeben hin:„War schon immer so, haben wir schon immer so gemacht.“
Ressourceneffizienzkongress 2017
Zum Aufwand einer MFCA-Untersuchung
Sie müssen es WOLLEN, Kosten zu sparen.
Ohne Daten – meistens zusätzliche / neue Daten – geht gar nichts!
Ein Mindestmaß an Zeit und Personal ist notwendig.
Die Mitarbeiter/innen von Shop Floor, Einkauf, Controlling…müssen kooperieren.
Kosten können durch Einsatz von Praktikanten, Diplomanden etc.reduziert werden. Gleichzeitig lernen beide Seiten voneinander.
Es interessieren die „echten“ Zustände, keine geschönten oder Standarddaten aus dem Computer.
Ressourceneffizienzkongress 2017
Vielen Dank!
JUNKER-FILTER GMBHCarl-Benz-Str. 1174889 SinsheimGERMANY
MFCA – MIT MATERIALFLUSSKOSTENRECHNUNG EFFIZIENZ GEWINNEN ? -
Referent: Jürgen Junker
Ressourceneffizienz Kongress
19. Oktober 2017
Stuttgart
Inhalt
• Motivation für ein Unternehmen alla JF für MFCA
• Basic Einstieg in MFCA
• Produktuntersuchung
• MFCA – Strategie bei Junker-Filter
• Vorteile / Nachteile
• Fazit
1. Motivation für ein Unternehmen alla JF für MFCA
• Hohe Exportquote:33 % direkt und nochmals 30 % geschätzt indirekter Export (OEM)
• Kostenreduzierung als produzierendes Unternehmen Preisdruck aus Europa , China , Indien
• Wachsender potentieller Kundendruck auf CO2 Footprint erste Anfragen liegen vor
• Pariser Umweltgipfel, CO2 Reduzierung bis 2030 bis zu 60 % auf 1990 betrachtet
• Einstieg Industrie 4.0 Ultra High Effizienz Fabrik der Zukunft Batchgröße 1 zu Kosten Batchgröße 10.000 liefern zu
müssen
2. Anforderung an die Daten
Detaillierte Kenntnisse über alle Stoffströme in der Fertigung des untersuchten Produktes Hinterfragung der „heiligen Kühe“ in Produktion • Material Zugänge• Material Abgänge• Material Verluste
Detaillierte Kenntnisse aller in das Produkt investierten Arbeitsstunden
Detaillierte Kenntnisse aller Energieverbräuchebei der Herstellung des Produktes
Untersuchung jeder einzelnen Mengenstelle
2. Rückblick
März April Mai Juni Juli August September
20.03.2017: Kick-Off Termin mit Prof. Schmidt und neuem Projektteam
10.04.2017 – 12.05.2017: Praktikum Werksstudent
07.07.2017:interner Strategieentwurf JF und
Projektteam
11.07.2017: Abschlusspräsentation
Ergebnisse Definition der weiteren Vorgehensweise
Unterstützung durch Werksstudent
Erkenntnisse
• Modellierung relevanter Modelle
• Berechnung Praxisbeispiel
• Siehe Extrafolie
• Abstimmung der weiteren Vorgehensweise
• Siehe Extrafolie
• Definition Projektteam• Strategieabstimmung• Siehe Extrafolie
3. Produktuntersuchung
Produktgruppen für MFCA-Untersuchung
Aufgabenstellung :
- Detaillierte Modellierung aller Modelle inklusive Prozessbäume für Varianten- Durchrechnen eines Modells anhand spezifischen Kundenauftrages- Ableiten von Erkenntnissen, Potentialen und Ideen zur weiteren Vorgehensweise
Filterschläuche Ölmatten Filtertücher Lufttrocknerkartuschen
3. Benutzeroberfläche mit Modellier-Oberfläche
3. Sankey-Diagramm: Material- und Energieflüsse [kg, kWh]
3. Sankey-Diagramm: Kostenflüsse [€] (einschl. Verluste)
3. Kostenaufteilung auf Produkt und Verluste
3. Kostenaufteilung auf Produkt und Verluste nach Prozess
3. Darstellung Adsorberkartusche
3. Darstellung Ölmatte
4. MFCA – Strategie bei Junker-Filter
Kos
tenp
oten
tial
e er
mit
teln
M
odel
l mit
Dat
en fü
tter
n, W
orst
Case
Be
st C
ase
, ø W
erte
Ab
leite
n Ri
siko
anal
yse
CO
²-B
ilanz
So d
etai
llier
t w
ie m
öglic
h be
reits
Mod
elle
er
stel
len
Abl
eite
n vo
n K
VP
Pro
jekt
en S
o O
ptim
iere
n de
r Pr
oduk
tion,
Erh
öhen
der
Pr
oduk
tivitä
t us
w
MFCA
5. Vorteile
• Visualisierung von Stoffströmen
• Darstellung der Stoffströme als Sankey Diagramm
• Genaue Betrachtung aller Eingangsströme und Verluste
• Darstellung als Auswertung anhand von Mengenstellen
• Ermittlung von Verluststellen
• Ermittlung der bestmöglichen Optimierungsstellen
• Automatische Ermittlung des CO2- Äquivalents
5. Nachteile
• Hoher Aufwand bei der Ermittlung der Eingangsgrößen
und des Netzplanes
• Noch keine Datenübernahme von ERP Systemen
• Einheiten von Eingangs- und Ausgangsgröße sollten identisch sein
• Einheitenrechner notwendig, wenn Eingangs- u. Ausgangsgröße
nicht identisch sind.
• In der Datenbank sind nicht alle Stoffe und Materialien für CO2
Footprint enthalten
6. Fazit MFCA
• DBU (Deutsche Bundesumweltstiftung) leitet Förderprogramm ein, um Nachteile zu eliminieren + Datenerfassung auf mobile Geräte möglich zu machen
• Die UKOM errichtet Arbeits-Workshop mit 8- 10 produzierenden Unternehmen Erweiterungsoptionen praxisnah erproben
• MFCA = verhältnismäßig einfaches Vorgehen um Kosten transparent zu ermitteln
• CO2 Äquivalent + CO2 Bilanzen lassen sich mit überschaubarem Aufwand ermitteln
• Ermittlung von Kosten und CO2 Äquivalent wird parallel durchgeführt, d.h. kein zusätzlicher Aufwand
MFCA ist ein Werkzeug das aufgrund seiner vielseitigen Einsatzbarkeit in allen produzierenden Industriezweigen seine berechtigte
Anwendung finden sollte.
19.10.2017 1
Durchführung
einer Materialflusskostenrechnung mit
anschließender Untersuchung und Bewertung von
Optimierungsmaßnahmen in einer
MagnesiumgießereiThomas Tauporn
Prof. Dr. Peter Baumann
Dipl.-Phys. (Univ.) Jürgen Römhild
Dr. rer. pol. Cyrus Bark
2
• Familienunternehmen, gegründet 1924
• Anzahl Mitarbeiter 80
• Umsatz > TEUR 10.000
• Leistungsspektrum
• eigener Formen- und Werkzeugbau• Produktions-FMEA und Machbarkeitsanalysen• Herstellung von Magnesiumdruckgussteilen im Warm- und Kaltkammerverfahren
(Teilegewicht von 1g – 4.000g)• CNC-Bearbeitung der Magnesiumdruckgussteile auf CNC-Fräszentren• Oberflächenbehandlung• Baugruppenfertigung / Montage
3
Rohstoff‐und
Material‐kosten20%Energie i.w.S.10%
Hilfs‐ und Betriebs‐stoffe10%
Sonstige (Personal, Fremdleistungen,…)
60%
Gesamtkostenstruktur
Maßnahmen zur Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz sind erfolgskritisch
Die Materialflusskostenrechungist ein Hebel, um Einpar-
potentiale zu identifizieren CHANGING THE GAME !
Ca. 40% der Gesamtkosten sind abhängig vom Grad der
Ressourcen- und Energieeffizienz.
19.10.2017 4
Bestimmung der Mengenstellen
Physikalische Bestimmung der In-/Outputs
Monetäre Bewertung der In-/Outputs
1.
2.
3.
Auswertung4.
19.10.2017 5
Produktionszeit[s]
Soll-Zeit[s]
Belegzeit[s]
Prozess
83,4 103,6 208,9
Belegzeit
Soll-Zeit Ungeplante Stillstände
Produktionszeit Geplante und ungeplante Stillstände
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
Ofen Maschine Temperiergeräte Schiene Nachtabsenkung Masselvorwärmung
Energieverbrauch in kWhProduktion Stillstand
19.10.2017 6
19.10.2017 7
Stillstand reduzieren
Ausschussquote senken Zielzustand
Internes Recycling einführen
MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung 6. Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress Baden-Württemberg19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung
• Europas größte Textilforschungseinrichtung
• Gegründet 1921, Stiftung des öffentlichen Rechts
• 3 Forschungseinrichtungen, 1 Produktionsgesellschaft (ITVP)
• Anwendungsorientierte Forschung vom Molekül bis zum Produkt auf 25.000 m2
• Forschung mit industriellen Pilotanlagen, Fokus Technische Textilien und Life Science
• Anbindung an Universität Stuttgart und Hochschule Reutlingen über 3 Lehrstühle und 2 Professuren
2
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung
3
Hochleistungsfasernund Garne
Textilveredlung und Beschichtung
Faserverbund und Leichtbau
Medizintechnik
Smarte Textilien
Textil 4.0
Architektur und Bau 8%Gesundheit und Pflege 10%Mobilität 15%Energie und Umwelt 19%Produktionstechnologien 38% Bekleidung und Heimtextilien 10%
Forschungsfelder Anwendungsfelder (2016)
Kenndaten 2016Beschäftigte:
Erlöse:
Industrie:
ca. 300
ca. 29 Mio. €(11 Mio. € Öffentlich, 18 Mio. € Industrie)
31% aus Baden-Württemberg35% national
34% international49% KMU-Anteil
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Forschungsthema: Alternative Verfahren für CFK*
Bauteile
Unter welchen Randbedingungen ist welches Verfahren nachhaltig?
*Carbonfaserverstärkte Kunststoffe
Personal-bedarf
Herstell-dauer
Produkt-parameter
Energie-kosten
Alternative Techno-logien
Prozess-ketten
Material-kosten
Personal-kosten
Abfallrate
Anlage-kosten
Verfahrens-parameter
Auslast-ung
4
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess
Weben Flachgewebe (Greiferwebmaschine)
Schneiden (Schnittbild)
Drapieren (mehrerer Lagen)
RTM Verfahren
Nachbearbeitung
3D-Prozess
Weben 3D-Gewebe(Steckschützenwebmaschine)
Drapieren (fertige Bauteilform)
RTM Verfahren
Nachbearbeitung
Prozessketten im direkten Vergleich
Carbon
Produkt 3D-Verbindungsstruktur
5
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Bauteil 3D - Prototyp
6
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess
Weben Flachgewebe (Greiferwebmaschine)
3D-Prozess
Weben 3D-Gewebe(Steckschützenwebmaschine)
Prozessketten im direkten Vergleich - Weben
Carbon
Produkt 3D-Verbindungsstruktur
Quelle: https://www.lindauerdornier.com/de/home/newsarchiv/bilder-vision-wirklichkeit2.jpg/image_preview
Quelle: http://mageba.com/?page_id=113
7
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess
Weben Flachgewebe (Greiferwebmaschine)
Schneiden (Schnittbild)
3D-Prozess
Weben 3D-Gewebe(Steckschützenwebmaschine)
Prozessketten im direkten Vergleich - Schneiden
Carbon
Produkt 3D-Verbindungsstruktur
8
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess
Weben Flachgewebe (Greiferwebmaschine)
Schneiden (Schnittbild)
Drapieren (mehrerer Lagen)
3D-ProzessWeben 3D-Gewebe
(Steckschützenwebmaschine)
Drapieren (fertige Bauteilform)
Prozessketten im direkten Vergleich - Drapieren
Carbon
Produkt 3D-Verbindungsstruktur
9
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess
Weben Flachgewebe (Greiferwebmaschine)
Schneiden (Schnittbild)
Drapieren (mehrerer Lagen)
RTM Verfahren
Nachbearbeitung
3D-Prozess
Weben 3D-Gewebe(Steckschützenwebmaschine)
Drapieren (fertige Bauteilform)
RTM Verfahren
Nachbearbeitung
Prozessketten im direkten Vergleich – RTM, Nachbearbeitung
Carbon
Produkt 3D-Verbindungsstruktur
10
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Kombinierte Modellierung: MFCA + Excel
11
Export
Prozessm
odul W
eben
Stand
ard
aktiv Variante
2 1 2 3
Prozessparameter
Schuss pro Minute [U/min] 300 200 300 200
Nutzeffekt [%] 80 80 80 80
Elektrische Leistung [kW] C03 9 9 9 9
Personaleinsatzfaktor C02 0,2 0,2 0,2 0,2
Produktparameter
Kettgarnfeinheit Nm [m/g] 5 5 5 5
Schussgarfeinheit Nm [m/g] 5 5 5 5
Anzahl Gewebebahnen 1 1 1 1Kettfadendichte im Rohgewebe [FK/cm] 5 5 5 5
Rohgewebebreite [cm] 180 180 180 180
Ketteinwebung [%] 5 5 5 5
Verlustfaktor Kette [%] 0 0 0 0Schussfadendichte im Rohgewebe [SF/cm] 5 5 5 5
Schusseinwebung [%] 5 5 5 5
Abfall/Rand Schuss [cm/Schuss] 6 6 6 6
Abschreibungsrelevante Systemparameter
Afa je Betriebsstunde [€/h] C00 2 2 2 2
Anlagekosten [€] 160.00 160.000 160.000 160.000
Betriebsstunden [h/a] 8.000 8.000 8.000 8.000
Nutzungsdauer in Jahren Jahre 10 10 10 10
Stückliste
Masseanteil Schuss je kg [kg] C04 0,51
Masseanteile Kette je kg [kg] C05 0,49
Gewebeanteil je kg [kg] C06 0,98Abfallanteil je kg [kg] C07 0,02
Parameter mittels Live Link
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Standard Prozess - Weben Flachgewebe
12
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
3D-Prozess - Weben 3D-Gewebe
13
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Gesamtkostenübersicht der Bauteilgrößen: 8 cm, 16 cm, 32 cm
14
1,89 2,153,77 4,29
7,548,59
1,03 1,01
1,31 1,02
1,871,04
1,21 0,71
2,260,73
4,34
0,76
2,41
7,09
3,167,14
4,67
7,22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
3D - 8 Standard - 8 3D - 16 Standard - 16 3D - 32 Standard - 32
Kos
ten
[€]
DienstleistungKettherstellung
Personalkosten
AfA
Energiekosten
Materialkosten
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Überlappung der Gewebebahnen beim manuellen Drapieren im Standard Prozess
15
4,29 4,72 5,15
1,02 1,03 1,030,73 0,73 0,74
7,14 7,15 7,15
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0% 10% 20%
Kos
ten
[€]
Überlappung
Personalkosten
AfA
Energiekosten
Materialkosten
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
20 30 60 20 30 60 20 30 60 20 30 60 20 30 60 20 30 60 20 30 60
Kos
ten
[€]
Geschwindigkeit [U/min]
Materialkosten
Energiekosten
AfA
Personalkosten
DienstleistungKettherstellung
QC5 PositionierenQC6 RTM Prozess
QC7 Nachbearbeitung
Prozesskosten bei unterschiedlichen Webgeschwindigkeiten bei der 3D – Gewebe Herstellung
16
QC1 Kettgarn HerstellungQC2 Schussgarn Herstellung
QC3 3D Gewebe HerstellungQC4 Cutter
6. Ressourceneffizienzkongress, 19. Oktober 2017, Dr.-Ing. Jürgen Seibold, MFCA in der Frühphase der Prozess- und Produktentwicklung
Zusammenfassung
• Ein Prozessmodell in Umberto MFCA und alle Daten unterschiedlicher Varianten in Excel
• Grafische Auswertungen und Vergleiche in Excel konfigurierbar
• Hochgradige Parametrisierung der Prozesse und Produkte und damit gutes Wissen über Abhängigkeiten
• Identifikation relevanter Parameter mit entsprechender Sensitivitätsanalyse
• Ad-hoc Variationen konfigurieren, berechnen, vergleichen
• Vorgabe von Spezifikationen für nachhaltige Prozesse und Produkte
17
Die Zukunft ist Textil
Dr.-Ing. Jürgen SeiboldManagement ResearchDeutsche Institute für Textil- und Faserforschung DenkendorfT: +49 (0)711 / 93 40 - 430E: [email protected]