Stoffstrommanagement. Evaluation und Benchmark von Energie- und Stoffstrommanagement-Software


Diplomarbeit, 2007

85 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Gang der Untersuchung

2 Grundlagen
2.1 Energie- und Stoffstrommanagement
2.1.1 Ursprünge des Energie- und Stoffstrommanagement
2.1.2 Definition und Ziel von Energie- und Stoffstrommanagement
2.2 Flusskostenmanagement
2.2.1 Input/Output-Bilanz
2.2.2 Reststoffflüsse
2.2.2.1 Definition Reststoffe
2.2.2.2 Reststoffkosten
2.2.2.3 Ziel des Reststoffkostenmanagement
2.2.3 Flusskostenmanagement
2.3 Graphische Darstellung
2.3.1 Sankey-Diagramm
2.3.2 Stoffstromnetze in Anlehnung an Petri

3 Softwarequalität
3.1 Funktionalität
3.2 Zuverlässigkeit
3.3 Benutzbarkeit
3.4 Effizienz
3.5 Änderbarkeit
3.6 Übertragbarkeit
3.7 Sicherheit der Daten
3.8 Simulationsfähigkeit

4 Bewertungsbogen
4.1 Erfassung von Daten
4.1.1 Strukturierte Ablage
4.1.2 Schnittstellen für Eingabe oder Import von Daten
4.2 Verarbeitung von Daten
4.2.1 Vorbereitung der Flusskostenrechnung
4.2.2 Durchführung der Flusskostenrechnung
4.2.3 Benutzungsschnittstelle
4.3 Ausgabe von Daten
4.3.1 Systemeigene Auswertungen
4.3.2 Exportfunktion
4.3.3 Benutzungsschnittstelle
4.4 Sonstige Anforderungen

5 Softwareangebot in der Praxis
5.1 Software-Übersicht
5.2 Tabellenkalkulationsprogramme
5.3 ERP-Software
5.4 BUIS zur Stoff- und Energiebilanzierung
5.4.1 UMBERTO
5.4.2 AUDIT

6 Anwendung des Bewertungsbogens
6.1 MS Excel
6.1.1 Erfassung von Daten
6.1.1.1 Strukturierte Ablage
6.1.1.2 Schnittstellen für Eingabe oder Import von Daten
6.1.2 Verarbeitung von Daten
6.1.2.1 Vorbereitung der Flusskostenrechnung
6.1.2.2 Durchführung der Flusskostenrechnung
6.1.2.3 Benutzungsschnittstelle
6.1.3 Ausgabe von Daten
6.1.3.1 Systemeigene Auswertungen
6.1.3.2 Exportfunktion
6.1.3.3 Benutzungsschnittstelle
6.1.4 Sonstige Anforderungen
6.1.4.1 Support und Schulung
6.1.4.2 Aufwand für laufende Programmpflege
6.1.4.3 Fachliche Unterstützung der Softwarefirma
6.1.4.4 Zugriffsrechtverwaltung und Sicherheit
6.1.4.5 Hilfefunktion
6.2 UMBERTO
6.2.1 Erfassung von Daten
6.2.1.1 Strukturierte Ablage
6.2.1.2 Schnittstellen für Eingabe oder Import von Daten
6.2.2 Verarbeitung von Daten
6.2.2.1 Vorbereitung der Flusskostenrechnung
6.2.2.2 Durchführung der Flusskostenrechnung
6.2.2.3 Benutzungsschnittstelle
6.2.3 Ausgabe von Daten
6.2.3.1 Systemeigene Auswertungen
6.2.3.2 Exportfunktion
6.2.3.3 Benutzungsschnittstelle
6.2.4 Sonstige Anforderungen
6.2.4.1 Support und Schulung
6.2.4.2 Aufwand für laufende Programmpflege
6.2.4.3 Fachliche Unterstützung der Softwarefirma
6.2.4.4 Zugriffsrechtverwaltung und Sicherheit
6.2.4.5 Hilfefunktion

7 Anwendungsbereiche und Auswahl geeigneter Software
7.1 Anwendungsbereiche
7.2 Auswahl der geeigneten Software

8 Zusammenfassung und Ausblick

Quellenverzeichnis

Literatur

Elektronische Quellen

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: Der Betrieb als Blackbox

Abbildung 2: Ökokontenrahmen einer Input/Output-Bilanz

Abbildung 3: Vereinfachtes Flussbild

Abbildung 4: Flussmodell mit Materialwerten

Abbildung 5: Beispiel für ein Sankey-Diagramm

Abbildung 6: Petri-Netz am Beispiel einer Schaltung einer Transition mit Weitergabe der Marken

Abbildung 7: Schematische Darstellung eines FCM-Qualitätsmodells

Abbildung 8: Screenshot des Tabellenkalkulationsprogramms OpenOffice

Abbildung 9: Screenshot einer Materialflusstabelle in Excel

Abbildung 10: Screenshot einer Mengenstellentabelle unter Excel

Abbildung 11: Screenshot einer Flusskostenmatrix in Excel

Abbildung 12: Screenshot eines Materialbaums mit den Einstellmöglichkeiten für Kosten und Kostengruppe in UMBERTO

Abbildung 13: Screenshot einer Transitionsspezifikation in UMBERTO

Abbildung 14: Screenshot einer Input/Output-Bilanz von UMBERTO

Tabelle 1:Varianten der Flusskostenrechnung

Tabelle 2: Software-Qualitätsmerkmale

Tabelle 3: Funktionsanforderungen an Stoffstrommanagementsoftware

Tabelle 4: Funktionenvergleich der UMBERTO-Versionen

Tabelle 5: Bewertungsbogen für das Beispiel 1

Tabelle 6: Bewertungsbogen für das Beispiel 2

Abkürzungs- und Begriffsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Einführung in das Thema

Durch die Globalisierung treten sich immer mehr Unternehmen in direkter Konkurrenz gegenüber. Im Kampf um Kunden und Gewinne wird der Kostendruck immer größer, um künftig konkurrenzfähig zu bleiben. Nachdem Unternehmen insbesondere im Personalbereich stark rationalisierten,[16] im Produktionsbereich immer effizientere Verfahren eingesetzt werden können und in der Beschaffung starke Kostenreduzierungen etabliert werden konnten, scheinen weitere Einsparungen nur noch schwer zu realisieren. Zudem werden die Auflagen zum Schutz der Umwelt immer größer. Gerade in der Bundesrepublik Deutschland liegen die Umweltstandards im internationalen Vergleich sehr hoch.[17] Um aus der Not eine Tugend zu machen, erscheint es sinnvoll, von den nachgelagerten sehr kostenintensiven End-of-Pipe-Maßnahmen zu einem in den Produktionsprozess integrierten Umweltschutz umzudenken. Ein Ansatz dazu könnte das Energie- und Stoffstrommanagement zu sein.

Aufgrund der weltweit steigenden Energiepreise sind insbesondere Energieflüsse eine Möglichkeit (durch effizientere Nutzung) Kosten einzusparen. In den meisten Betrieben gehen Stoffflüsse und deren Verbrauch ohne nähere Betrachtung in den Gemeinkostenblock. Eine bessere Aufschlüsselung ist problematisch, da die Erfassung und die Aufbereitung der Daten Schwierigkeiten verursacht. Dabei befinden sich auf dem Markt bereits eine Vielzahl von Anbietern, die mit Energiemanagement- oder Stoffflusssoftware helfen können, das Einsparungspotential auch zu realisieren. Da die Einrichtung und Unterhaltung entsprechender Systeme jedoch ebenfalls mit nicht unerheblichen Kosten verbunden sind und ein erneuter Wechsel auch den allgemeinen Ablauf im Betrieb beeinträchtigt, ist es umso wichtiger, den richtigen Anbieter auszusuchen.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll daher eine Möglichkeit geschaffen werden, Anbieter zu vergleichen und den geeigneten auszusuchen.

1.2 Gang der Untersuchung

Um Software vergleichbar zu machen, werden zunächst in Kapitel 2 die Grundlagen dafür zusammengetragen. Es wird erörtert, was Stoffstrommanagement ist, wie Stoffströme zu ermitteln sind und die wissenschaftlichen Ansätze erklärt, auf denen diese Arbeit basiert. Ein besonderes Augenmerk nimmt dort die Flusskostenrechnung ein, die als Grundlage zur Berechnung der Stoffströme genommen werden soll.

Kapitel 3 befasst sich mit der Frage, wie Software im Allgemeinen bewertbar sein könnte. Dazu ist es nötig, grundsätzliche Anforderungen der Softwarequalität auf- und vorzustellen und den Bezug zu Stoffstrommanagementprogrammen herzustellen.

Aus den Überlegungen aus Kapitel 2 und Kapitel 3 wird im Kapitel 4 zusammenführend versucht, einen Anforderungskatalog aufzustellen, der insbesondere die Anforderungen bzgl. der Funktionen zur Durchführung einer Flusskostenrechnung klärt.

In Kapitel 5 sollen verschiedene Software-Kategorien aufgezeigt werden, die grundsätzlich in der Lage sein könnten, die Anforderungen aus Kapitel 4 zu erfüllen. Nach einer ausführlichen Übersicht, werden ausgewählte Programme und deren Funktionen vorgestellt.

Die Anwendung des Bewertungsbogens auf zwei Programme in Kapitel 6 wird zur Grundlage von zwei beispielhaften Entscheidungssituationen in Kapitel 7 genommen.

Als Abschluss wird in Abschnitt 8 die Arbeit zusammengefasst und versucht Ergebnisse kritisch zu hinterfragen.

2 Grundlagen

2.1 Energie- und Stoffstrommanagement

2.1.1 Ursprünge des Energie- und Stoffstrommanagement

In der vom Club of Rome 1972 in Auftrag gegebenen Studie „Die Grenzen des Wachstums“ ermittelte der Ökonom Dennis L. Meadows, dass dem Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum durch Umweltverschmutzung, Nahrungsmittel- und Rohstoffknappheit Grenzen gesetzt sind. Aus der folgenden Diskussion wurde die Forderung nach Nachhaltigkeit und dem schonenden Umgang mit natürlichen Ressourcen immer zentraler.[18] Die Enquete-Kommission fordert „Die freiwillige Einführung eines Umweltmanagementssystems“[19] und den „Umweltschutz in alle Aufgabenfelder, Tätigkeiten. Produkte und Produktionen eines Unternehmens zu integrieren“.[20]

Für die Wirtschaft kann jedoch Umweltschutz und Nachhaltigkeit in der Regel kein Oberziel sein. Unternehmen streben nach Gewinn, den sie unter zu definierenden Nebenbedingungen zu maximieren versuchen. Eine solche Nebenbedingung kann der Umweltschutz sein, der entweder durch rechtliche Rahmenbedingungen, aus Imagegründen oder individuelle Wertvorstellungen, das Oberziel Gewinnerzielung unterschiedlich stark beeinflusst. Dabei sind rechtliche Richtlinien, Auflagen und Besteuerungen nicht unproblematisch und oftmals in der Diskussion.[21] Wachsender Wettbewerbsdruck insbesondere durch die Globalisierung ist einer der Gründe, dass teure Umweltschutztechnologien nicht oder nur langsam in den Produktionsprozess implementiert werden. Die Politik muss zwischen Nachhaltigkeit und Schutz der heimischen Wirtschaft stets abwägen, um im internationalen Vergleich konkurrenzfähig zu bleiben. Z.B. lehnen die USA bis heute die Unterzeichnung des Kyoto-Protokolls ab, um die heimische Wirtschaft nicht zu schwächen.[22]

Spangenberg / Verheyen sehen als Ursache der Ressourcenausbeutung und Umweltverschmutzung die Fehlallokation von Faktoren. Dies wird dadurch hervorgerufen, dass Preise am Markt, im Gegensatz zur „idealen Marktwirtschaft“ nicht tatsächliche Knappheiten widerspiegeln und somit Umweltfaktoren zu stark beansprucht werden.[23] Als Gründe für die aktuellen Preise nennt er:[24]

- Zukünftige Knappheiten beeinflussen aktuelle Preise nicht signifikant.
- Öffentliche Güter haben keinen (Knappheits-)Preis.
- Nachfrage, die keine Kaufkraft besitzt (z.B. zukünftige Generationen), ist nicht preiswirksam.
- Angebote, die nicht mit Geldtransfers verbunden sind, haben keinen Preis.
- Gewinne fließen dem Unternehmen zu, ein Teil der Kosten wird jedoch von der Allgemeinheit getragen (externe Kosten).
- Preise werden durch Monopole und Oligopole verzerrt.

Als Folge gibt es eine Differenz zwischen betriebswirtschaftlichen und volkswirtschaftlichen Kosten. Die Folge sind Rohstoffverschwendung und Übernutzung der Natur. Dies wird durch die aktuelle Steuerpolitik noch verschärft. Während im Jahre 1993 die steuerlichen Einnahmen aus Nutzung der Natur in den OECD-Ländern bei ca. 9 % lagen, wurden 62 % aus dem Faktor Arbeit eingenommen. Die Folgen konnten in den vergangenen Jahren beobachtet werden. Arbeit wurde durch andere Produktionsfaktoren substituiert. Folglich wurde das Einsparpotential im Materialeinsatz in den vergangenen Jahrzehnten nur wenig beachtet, obwohl eben das Material im Durchschnitt 56 % der Herstellkosten für das produzierende Gewerbe ausmacht.[25]

Der genaueren Betrachtung von Materialflüssen widmet sich das Energie- und Stoffstrommanagement. Da der Umweltaspekt nur eine Nebenbedingung für Unternehmen ist, soll besonderes Augenmerk der betriebswirtschaftlichen Seite des aus der Umweltökonomie stammenden Ansatzes gelten. Dieser erhebt den Anspruch, Ökologie und Ökonomie verbinden zu können.[26]

2.1.2 Definition und Ziel von Energie- und Stoffstrommanagement

Gaeth / Michels definieren Energie- und Stoffstrommanagement (ESSM) als

„eine tief greifende Analyse und gezielte Optimierung von Material- und Energieströmen, die bei der Herstellung von Produkten und Dienstleistungen entstehen.“[27]

Als Stoffstrom versteht die Enquete-Kommission:

„der Weg eines Stoffes von seiner Gewinnung als Rohstoff […] bis zu seiner Entsorgung“[28]

Diese Definition schließt aber innerbetriebliche Stoffströme nicht mit ein, weshalb ihr im Rahmen dieser Arbeit nicht entsprochen werden kann. Eine offenere Definition benutzen Gaeth und Michels:

„alle Materialbewegungen durch Gewinnung, Verarbeitung, Produktion, Verbrauch, und Verwertung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen, Energie, Produkten und Abfällen!“[29]

Der Definition folgend, werden alle Materialien, Güter, Energie und Emissionen als Stoffe verstanden, und das Fliessen eine Veränderung von Ort (Bewegung) oder Zusammensetzung (z.B. im Rahmen der Produktion) darstellt.[30] Aus Grießhammers Definition des Stoffstrommanagements

„Stoffstrommanagement ist also das aktive und effiziente, an anspruchsvollen Umweltzielen orientierte, produktlinien- und medienübergreifende Beeinflussen von Stoffströmen. Stehen die Ziele fest, umfasst das Stoffstrommanagement im engeren Sinne die Schritte Stoffstromanalyse, Stoffstrombewertung, Strategieentwicklung, Umsetzung und Erfolgskontrolle, wobei die Aufgaben den beteiligten Akteuren klar zugeordnet sind bzw. werden.“[31]

lassen sich zwei Hauptmotive identifizieren:

Zum einen kann ein ökologisch motiviertes Stoffstrommanagement herausgelesen werden, das seinen Fokus auf den Umweltschutz legt. Das verwundert nicht, da der Ansatz aus der Umweltökonomie stammt. Zum anderen hat sich das ökonomisch motivierte Stoffstrommanagement entwickelt, dass aus betriebswirtschaftlicher Sicht versucht, Kosteneinsparpotentiale aufzudecken. Damit erhebt es nicht den Anspruch, möglichst umweltfreundlich zu sein, sondern durch geeignete Maßnahmen Kosten einzusparen, die auch die Umwelt schonen.

Aus diesen Gründen ist neben der unterschiedlichen Zielvorgabe auch der Betrachtungsgegenstand ein sehr unterschiedlicher. Während das ökonomische ESSM hauptsächlich betrieblich- und prozessorientierte Stoffströme untersucht, hat das ökologisch motivierte ESSM eine überbetriebliche Betrachtungsweise.[32] Der Betrachtungsgegenstand (System) unterscheidet sich folglich vor allem durch die gesetzten Systemgrenzen. Im Rahmen dieser Arbeit soll das ökologisch motivierte ESSM vernachlässigt werden, da grundsätzlicher Unterschied nur in den Systemgrenzen und Vollständigkeit der Umweltschutzmaßnahmen besteht. Zudem bedarf eine überbetriebliche Stoffstromanalyse Informationen, die für ein Unternehmen teilweise nicht zu beschaffen sind. Dazu sind die Daten aller vor- und nachgelagerten Produktionsstufen "von der Wiege bis zur Barre"[33], also von der Entnahme von Rohstoffen aus der Natur, bis zum endgültigen Rückfluss des Produkts als Abfall. Daher werden auch Softwarelösungen zum Produkt-Life-Cycle-Management, die grundsätzlich auch unter dem Bearbeitungsthema verstanden werden können, hier nicht weitergehend behandelt.

Stoffstrommanagement unterteilt sich fünf Phasen:[34]

- Zielfestlegung
- Stoffstromanalysen
- Stoffstrombewertung
- Strategieentwicklung
- Durchführung und Kontrolle

Innerhalb der Zielfestlegung wird das zu erfassende System und Stoffströme definiert. Darauf aufbauend müssen alle Materialmengen erfasst werden, die mit den festgelegten Stoffströmen zusammenhängen. Die Bewertung anschließend hängt von den Schutz- und Gestaltungszielen ab, die sich ein Unternehmen setzt. Eine Abwägung zwischen Ökologie, Ökonomie oder anderen Zielen wie Sozialverträglichkeit muss nun vorgenommen werden.[35] Aus der Stoffstrombewertung sind Strategien zur Beeinflussung zu entwickeln, die nach Umsetzung einer Erfolgskontrolle zu unterziehen sind. Stoffstrommanagementsoftware kann keine der fünf Phasen alleine lösen, aber helfen, den Aufwand zu reduzieren und eine größere Übersichtlichkeit herzustellen. Zentraler Ansatzpunkt ist die Erfassung und Bewertung der Stoffflüsse.

2.2 Flusskostenmanagement

Das Flusskostenmanagement ist ein Kostenrechnungsansatz, der die Materialflüsse als Kostentreiber betrachtet und ordnet daher die Kosten diesen zu.[36] Das ermöglicht eine neue Sicht, die bessere Einblicke auf die Materialverlusten erlaubt. Die wurden bislang nicht vollständig erfasst, bzw. entzogen sich der Betrachtung pauschalisierte Verrechnung der Gemeinkosten[37] Durch eine umfassende Analyse der Material- und Energieflüsse in einem Unternehmen, sollen Schwachstellen und Einsparpotentiale aufgedeckt und Verbräuche optimiert werden.[38] Das geschieht durch die Integration der Mengen- und Kostensicht.[39] Dadurch sollen zum einen knappe Rohstoffe, die aus der Umwelt entnommen werden und als Input in die Produktion gehen, geschont, zum anderen der Output an Reststoffen[40] gemindert werden. Neben dem primären Ziel des Umweltschutzes ist aber auch ein großes Einsparungspotential vorhanden. Somit kann der Aussage, dass Flussmanagement ökologische und ökonomische Ziele verbindet,[41] entsprochen werden.

Hierbei sind drei Grundvarianten der Flusskostenrechnung zu betrachten, die sich vor allem in ihrem Betrachtungsgegenstand und der benötigten Datenbasis unterscheiden:[42]

- Input/Output-Bilanz
- Die Reststoffflüsse
- Gesamter Materialfluss

Die einfachste Form ist die Aufstellung einer Input/Output-Bilanz, in der alle Input- und Outputflüsse erfasst werden, die in einer Periode die Systemgrenzen überqueren.[43] Die Reststoffflusskostenrechnung betrachtet alle Reststoffflüsse und bildet in einem Modell die Material- und Energieverluste ab. Die Flusskostenrechnung geht weiter und schließt die Gesamtheit der innerbetrieblichen Materialflüsse vom Eingang bis Austritt mit ein. Eine Übersicht über die Varianten und der zu betrachtenden Kosten zeigt Tabelle 1. Auf die Datenbasis und Anwendungsmöglichkeiten wird im Folgenden eingegangen.

Tabelle 1:Varianten der Flusskostenrechnung[44]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2.1 Input/Output-Bilanz

Input/Output-Bilanzen können in drei Varianten unterschieden werden. Die erste ist die Betriebsbilanz.[45] Sie bietet einen Gesamtüberblick aller Stoffflüsse die einen Betrieb oder Unternehmen betreten oder verlassen. Der Betrieb als solches wird, wie in Abbildung 1 zu sehen, als Blackbox aufgefasst, d.h. die innerbetrieblichen Flüsse werden nicht erfasst. Synonym wird auch der Begriff einer (betrieblichen) Umweltbetriebsbilanz[46] benutzt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Der Betrieb als Blackbox[47]

Die Prozessbilanz ist die zweite Variante. Hierbei sind die Systemgrenzen ein oder mehrere ausgewählte Prozesse. Die dritte Variante ist die Produktbilanz. Sie bildet alle Flüsse eines Produktlebenszyklus (product-life-cycle) ab.[48]

Zur Vorbereitung der Flusskostenrechnung ist die betriebliche Input/Output-Analyse nach der ersten Variante durchzuführen und als Bilanz aufzustellen. Die Bilanzpositionen sollte nach Roh-, Hilfs-, Betriebsstoffen und nach Energie auf der Inputseite und Produkten, stofflichen und energetischen Emissionen auf der Outputseite hierarchisiert werden.[49] Ein Beispiel hierfür gibt Abbildung 2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Ökokontenrahmen einer Input/Output-Bilanz[50]

Als Kostengrößen bleiben nur zum einen die Material- und Energiekosten als Bezugskosten und zum anderen die Entsorgungskosten[51]. Besonderes Interesse dieser Aufstellung liegt in der Mengendimension der Flüsse. Das liegt darin begründet, dass Kosten aus Umweltsicht irrelevant sind. Die Schädigungen resultieren alleine aus der Art des Stoffes und der Menge, die entnommen oder entsorgt werden. Deshalb sollte die Menge reduziert werden.[52] Die Kostendimension der bewerteten Material- und Entsorgungsströme gibt einen groben Überblick, welche Stoffflüsse einer genaueren Untersuchung zu unterziehen sind. In der Literatur wird die Input/Output-Bilanz als „Einstiegsvariante“[53] bezeichnet, da es als Sonderrechnung erste Abschätzung von Einsparungspotentialen ermöglicht, ohne große organisatorische Änderungen zu erfordern. Da nur ein kleiner Teil der Kosten betrachtet wird, bleiben viele Einsparungspotentiale verborgen.

Für Dienstleistungsunternehmen, die keine oder kaum Wertschöpfung aus Produktion - also der Transformation von Material - erwirtschaften, wird in der Regel eine weitergehende Betrachtung nicht nötig sein. Die zu erschließenden Potentiale rechtfertigen den Aufwand nicht.

2.2.2 Reststoffflüsse

2.2.2.1 Definition Reststoffe

Fichtner folgend sei „Reststoff“ ein

„Oberbegriff für alle betrieblichen Outputs, die nicht in das eigentliche [und gewollte] Endprodukt eingehen und nicht in ihm verbleiben.“[54]

Gemeint sind damit:

- Abfälle sind eine "Bewegliche Sache, deren sich der Besitzer entledigen will.“[55] Abfälle haben in der Regel einen negativen Veräußerungswert und schmälern dadurch den Unternehmensertrag.
- Abluft wird an die Umwelt abgegeben und verändert diese in seiner Zusammensetzung. Beispielhaft seien Rauch, Ruß, Geruch und Wärme genannt. Abluft kann durch End-of-Pipe-Maßnahmen reduziert und als Kosten internalisiert werden. Der übrige Teil wird als externe Kosten an die Umwelt abgegeben.[56]
- Abwasser belastet (wie Abluft) die Umwelt. Neben jeder Form von Stoffen, z.B. Chemikalien oder Schwebstoffe, wird über Abwasser insbesondere Wärme abgegeben, da Wasser oft zur Kühlung eingesetzt wird.[57]
Im Rahmen des Reststoffkostenmanagement werden außerdem noch in die Betrachtung mit einbezogen:
- Ausschuss sind Produkte, die aufgrund von Mängeln oder nicht ausreichender Qualität nicht verkauft werden können.
- Produktverpackungen werden nicht zur eigentlichen Nutzung des Produktes gebraucht, sondern zumeist nur für den Transport. Sie werden somit beim Kunden zu Abfall.
- Retouren sind Produkte, die verkauft wurden, aber aufgrund von Mängeln zurückgegeben werden.

Somit werden alle nicht ins Produkt eingehenden Flüsse den Reststoffen hinzugezählt, die entlang seines Lebenszyklusses entstehen. Fließen Reststoffe nicht ab, so wird früher oder später eine Produktion unmöglich.

2.2.2.2 Reststoffkosten

Reststoffe erzeugen Kosten, die sich aus Material-, Produktions- und Entsorgungskosten zusammensetzen. In Industrieunternehmen beträgt der Anteil der Reststoffkosten zwischen 5-25 % der gesamten Herstellkosten.[58] Des Weiteren ist nach betriebswirtschaftlichen Kosten und volkswirtschaftlichen Kosten zu unterscheiden. Die betriebswirtschaftlichen Kosten sind der Teil der volkswirtschaftlichen Kosten, die ein Unternehmen tatsächlich zu tragen hat. Die Differenz, somit externen Kosten, trägt die gesamte Volkswirtschaft. Dazu gehören alle Entnahmen von Inputs und Abgaben von Outputs an die Umwelt, die mit keinen monetären Kosten für ein Unternehmen verbunden sind. Recycling und End-of-Pipe-Maßnahmen können diese reduzieren, sind aber wiederum mit betriebswirtschaftlichen Kosten verbunden. Externe Kosten werden dadurch also teilweise internalisiert.

2.2.2.3 Ziel des Reststoffkostenmanagement

Das Reststoffkostenmanagement befasst sich daher mit den Reststoffflüssen, deren wertmäßigen Mengen, kostensenkenden Steuerung und Anpassung der Geschäftsprozesse eines Unternehmens. Es sollen dadurch keine Reststoffkosten ex-post internalisiert werden, sondern bereits ex-ante reduziert werden. Durch eine Reduktion der Flüsse werden somit nicht nur Reststoffe eingespart, die entsorgt werden müssen, sondern auch Inputs und Systemkosten, die erst im Verlauf des Produktionsprozesses zu Reststoffen werden. Eine kurzfristige Kostensenkung in Höhe von etwa 1-2 % der Gesamtkosten kann dadurch bereits erzielt werden.[59]

Grundlage ist hierbei die Schaffung von Transparenz der Flüsse, denen im nächsten Schritt Kosten zugeordnet werden. Dies kann entweder einmalig oder kontinuierlich, sowohl als Nebenrechnung, als auch in die Kostenrechnung integriert erfolgen.

2.2.3 Flusskostenmanagement

Das Flusskostenmanagement ist eine Weiterentwicklung des Reststoffkostenmanagements, indem es die Instrumentarien und Bausteine übernimmt und auf alle Flüsse ausweitet. Somit ist das Reststoffkostenmanagement ein Teil des Flusskostenmanagements. Der Vorteil liegt in einer größeren Transparenz der Flüsse, als auch in dem größeren Einsparpotential. Das liegt daran, dass der größte Kostenblock im produzierenden Gewerbe das Material mit ca. 50 % bis 80 % ist.[60] Allerdings ist dadurch sowohl der Aufwand der Datenbeschaffung, als auch der Berechnung erheblich größer.

Die Einführung eines dauerhaften Flusskostenmanagement besteht aus fünf Schritten:[61]

1. Erstellung eines Material- und Energieflussmodells
2. Datenerfassung und Berechnung der Flusskosten in einer Sonderrechnung
3. Ökonomisch-ökologische Schwachstellenanalyse und Kostensenkung
4. Integration der Flusskostenrechnung in das betriebliche Informationssystem
5. Einrichtung eines dauerhaften Flusskostenmanagements

Im ersten Schritt werden die Systemgrenzen festgelegt. Ein System kann bspw. ein Betrieb, ein Standort oder auch ein Prozess sein. Das System an sich wird zunächst als Blackbox verstanden und lediglich die eingehenden und ausgehenden Stoff- und Energieflüsse festgestellt.[62] Daraus lässt sich im Anschluss eine Input/Output-Bilanz erstellen. Die Daten sind in der Regel den einzelnen Abteilungen zu entnehmen. Bereits hier kann eine erhebliche Menge an Daten anfallen, deren Ausmaß davon abhängt, wie komplex die Beschaffung ist. Im produzierenden Gewerbe und insbesondere in der Pharmazie können so mehrere tausend Materialien aufgelistet sein, die durch eine entsprechende Software-Lösung aufgenommen werden müssen. Ausgehend von der Input/Output-Analyse wird die Blackbox aufgebrochen und der Fluss der Materialien durch das System betrachtet. Das Stoffflussmodell ist Grundlage für alle weiteren ökologischen und betriebswirtschaftlichen Betrachtungen und Optimierungen.[63] Hierbei muss zwischen Vollständigkeit und Nutzen abgewägt werden. Ein stark vereinfachtes Flussmodell enthält Abbildung 3. Eine allzu vollständige Modellierung vermindert die Übersichtlichkeit und erschwert damit den möglichen Erkenntnisgewinn. Daher sollten zunächst nur die wichtigsten Materialflüsse erfasst und zu einem späteren Zeitpunkt sukzessiv ergänzt werden. Bspw. erhöht das Darstellen des Energiebedarfs für innerbetrieblichen Transport zwar den Umfang der Analyse, die möglichen Kosteneinsparungen dürften jedoch eher gering sein. Eine vollständige Darstellung ist daher zugunsten der Übersichtlichkeit nachrangig.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Vereinfachtes Flussbild[64]

Im zweiten Schritt werden die Flüsse um Mengen und Kosten ergänzt. Eine vereinfachte Darstellung enthält Abbildung 4, in der auf hochaggregierter Ebene die Stoffströme bewertet sind. Die einzelnen Mengenstellen[65] haben zudem ein Anfangs- und ein Endbestand. Daten, die nicht oder nur schwer aus dem betrieblichen Berichtswesen herauszuziehen sind, müssen gemessen, errechnet oder geschätzt werden. Das Flussmodell gibt dabei dir Struktur vor, an welcher Stelle Mengen und Kosten zu erfassen sind.[66]

Aus den Daten sollen anschließend Schwachstellen identifiziert werden. Durch verschiedene Ansichten auf das Datenmaterial wird ersichtlich, bei welchem Materialstrom es zu besonders hohen Verbräuchen und Verlusten kommt. Je größer hierbei die Menge und Kosten der Verbräuche, desto höher kann das Potential zur Kostensenkung vermutet werden. So können kleine Änderungen an einem Produkt oder Verpackung schon zu hohen Einsparungen führen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Flussmodell mit Materialwerten[67]

Nachdem erste Kosteneinsparungspotentiale entdeckt und Projekte zur Erschließung auf dem Weg gebracht wurden, muss abgewägt werden, ob es bei einer einmaligen Sonderrechnung bleibt oder ob künftig die Flusskostenrechung in das betriebliche Informationssystem[68] integriert werden soll. Erst die Integration der Flusskostenrechnung ermöglicht es den Großteil der Potentiale zu entdecken und den Erfolg voriger Projekte zu kontrollieren.[69] So können z.B. bereits in der Produktentwicklung aufgrund der verbesserten Datenlage und verschiedener Szenarien Stoffströme in der Zukunft eingespart werden.

Die Errichtung eines dauerhaften Flussmanagements erfordert allerdings neben der rein technischen Integration auch Neuabstimmung der Organisation. Es müssen klare Verantwortlichkeiten für die Stoffströme verteilt werden, die über die klassischen Kostenstellenverantwortlichkeiten hinausgehen.[70] Nur so kann ein Kostensenkungsdruck entstehen und Einsparungsprojekte auf den Weg gebracht werden.

2.3 Graphische Darstellung

Fließbilder (engl. Flowsheets) sind Abbildungen von Stoffströmen und verfahrenstechnischen Anlagen.[71] Der Ursprung dieses Ansatzes liegt in der Verfahrenstechnik und mit ihm können Anlagen oder Prozesse qualitativ und quantitativ dargestellt werden. Flowsheet-Systeme, also Abbildungen möglichst aller Prozesse und Stoffströme, die innerhalb der definierten Systemgrenze[72] ablaufen, sind geeignet, computergestützte Berechnungen durchzuführen. So ist es möglich aus stationären Zuständen, die in den einzelnen Fließbildern festgehalten werden, Stoff- und Energiebilanzen zu erstellen. Der Anwendungsbereich kann über rein deskriptive Bilanzerstellung auf Prozessentwicklung, Simulation von Anlagen und Optimierung des Stoff- und Energieeinsatzes ausgeweitet werden.[73] Die Darstellung erfolgt zumeist als Sankey-Diagramm. Zur Darstellung und Berechnung von dynamischen Systemen wird bspw. der Ansatz der Petri-Netze verwendet und ist "Ausgangspunkt der Stoffflussmodellierung und anschließenden Prozesssimulation".[74]

2.3.1 Sankey-Diagramm

Das Sankey-Diagramm bietet eine Möglichkeit der Visualisierung von Stoffstrommodellen. Stoff- und Energieflüsse werden durch Pfeile beschrieben, wobei die Breite eines jeden Pfeils die Menge pro Zeiteinheit darstellt.[75] Auch können Rückkopplungen wie Kreisläufe, wie in Abbildung 5 zu sehen, eingearbeitet werden. Als rein deskriptives Modell sind Simulationen allerdings nicht möglich. Durch die Aufstellung und Visualisierung lassen sich jedoch sowohl ein guter Überblick, als auch erste Optimierungspotentiale entdecken. Aufgrund der Komplexität bietet es sich jedoch an, gleichartige Flüsse zu aggregieren, um die Übersichtlichkeit zu bewahren. Daher sind Sankey-Diagramme immer dort besonders hilfreich, wo ein schneller Überblick über komplizierte Strukturen gebraucht wird. Die wichtigsten Ströme lassen sich auf einen Blick in Mengen und Kosten ablesen.

Während bei Sankey-Diagrammen alle Mengen zur Darstellung bekannt sein müssen, ist es möglich durch einen anderen Ansatz, der auf Petri-Netzen basiert, fehlende Informationen zu errechnen und auch Bestände mit einzubeziehen. Ebenso können Nicht-Linearitäten und flexible Bilanzgrenzen berücksichtigt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Beispiel für ein Sankey-Diagramm[76]

2.3.2 Stoffstromnetze in Anlehnung an Petri

Die Komplexität der Prozessstrukturen wird für eine bessere Übersichtlichkeit durch Modellbildung auf wesentliche Systemeigenschaften reduziert.[77] Eine mittlerweile verbreitete Form der Verknüpfung ist die graphische Darstellung in Anlehnung an Petri-Netze[78], durch die es möglich ist, „zustandsbezogene Daten mit periodenbezogenen zu verknüpfen“[79] (siehe Abbildung 6). Im Gegensatz zu klassischen Petri-Netzen geht es Stoffstromnetzen aber nicht um eine Synchronisation von Ereignissen, sondern um die Darstellung paralleler Ströme und ihrer mengenmäßigen Dimensionen. Im Gegensatz zu Prozessmodellierungen ist durch die Kombination von Bestands- und Stromrechnung Lagerhaltung und Bestände im Modell zulässig.[80]

Petri-Netze kommen dabei mit nur drei Elementen aus: Stellen, Transitionen und Kanten:[81]

Stellen sind Knoten im Netz, die einen bestimmten Zustand beschreiben. Ein Zustand in diesem Zusammenhang sind bspw. Stoff- und Energiebestände. Diese können im Zeitablauf erhöht oder vermindert werden, wenn in den Stellen entsprechende Stoffe eingebracht oder entnommen werden. Geschieht das nicht, bleiben die Bestände in den Stellen immer konstant, fungieren also als Lager. Stellen produzieren und verbrauchen also nichts. Stellen werden in der graphischen Darstellung nach Petri als Kreis dargestellt.[82]

Transitionen sind der Ort von Transformationsprozessen. Transformationen sind Veränderung einer oder mehrerer Dimensionen von Stoffen, also der Qualität oder des Ortes. Es macht für die Darstellung keinen Unterschied, ob lediglich ein Transport von Stoffen von A nach B (oder präziser von Stelle A nach Stelle B) durchgeführt wird, oder ob ein oder mehrere Stoffe durch einen Transformationsprozess zusammengefügt, auseinander genommen oder völlig neu kombiniert werden. Auch ist es für die Darstellung unerheblich, ob es sich bei den Input- und Outputstoffen um Güter oder Übel handelt. Sowohl Nichtlinearität ist erlaubt, als auch mehrere Inputs und Outputs pro Prozess oder System. Die Produktion von Gütern und der Verbrauch von Übeln sind Erträge, Verbrauch von Gütern und Produktion von Übeln sind Aufwendungen. Transitionen stehen für Aktivität und sind somit das Gegenstück von Stellen.[83]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Petri-Netz am Beispiel einer Schaltung einer Transition mit Weitergabe der Marken[84]

Kanten sind die Verbindungen zwischen Stellen und Transitionen. Da Zustände nur durch Aktivitäten veränderbar sind und im Gegenzug keine Aktivitäten ohne Veränderung von Zuständen vor und nach einer Aktivität möglich sind, dürfen Stellen nicht mit Stellen und Transitionen nicht mit Transitionen direkt verbunden werden. Kanten schränken damit auch die Möglichkeiten und Richtungen der Flüsse ein, da nur durch sie Orte und Richtungen eindeutig festgelegt werden.[85]

[...]


[1] Vgl. Balzert (2000), S.871ff.

[2] Vgl. Hedemann / Meinshausen (2003), S. 2.

[3] Vgl. http://www.umweltdatenbank.de/lexikon/end-of-pipe-technologie.htm.

[4] Vgl. Staber (2006), S. 15.

[5] Vgl. IWF (2005).

[6] Vgl. Staber (2006), S. 14.

[7] Vgl. Willmer / Balzert (1984), S. 13.

[8] Vgl. Meadows et al. zitiert nach: Lexikon der Nachhaltigkeit.

[9] Vgl. Staber (2006), S. 14.

[10] Vgl. Balzert (1999), S. 70.

[11] Vgl. Willmer / Balzert (1984), S. 13. Ähnlich bei Gumpp / Wallisch (1995), S. 41.

[12] Vgl. DATACOM Buchverlag GmbH.

[13] Vgl. Staber (2006), S. 14.

[14] Vgl. Staber (2006), S. 15.

[15] Vgl. Staber (2006), S. 15.

[16] Vgl. BMU/UBA (2003), S. 4.

[17] Vgl. Ollig (2000), S. 39.

[18] Indiz für die Wichtigkeit des Themas ist das Interesse der Politik auf internationaler Ebene. Beispiele hierfür finden sich in Brundtland-Bericht (1987), Agenda21 (1992), Klimarahmen-Konvention (1992), Kyoto-Protokoll (1997) und Johannesburger Aktionsplan (2002).

[19] Vgl. Enquete-Kommission (1994), S. 81.

[20] Vgl. Enquete-Kommission (1994), S. 81.

[21] Z.B. die Ökosteuer in der BRD.

[22] Vgl. Fickinger (2005).

[23] Vgl. Spangenberg (1996), S.22.

[24] Vgl. Spangenberg (1996), S.22.

[25] Vgl. BMU (2003), S. 20; HMWVL (1999), S. 10; Loew / Strobel (2000), S. 208.

[26] Vgl. u.a. BMU (2003), S.7; Fischer u.a. (1997), S. 11; Gaeth / Michels (2006), S. 26; HMWVL (1999), S. 12; Kramer (1993), S. 109.

[27] Vgl. Gäth / Michels (2006), S. 8.

[28] Vgl. Enquete-Kommission (1993), S. 301 zitiert nach Enquete-Kommission (1994), S. 548.

[29] Vgl. Gäth / Michels (2006), S.9.

[30] Vgl. Kessler (2000), zitiert nach Jürgens et al. (2003), S.7.

[31] Grießhammer in Brickwedde (1999), S. 70.

[32] Es wird die Betrachtung „von der Wiege bis zur Bahre“ eines Produktes gefordert. Vgl. Enquete-Kommission (1994), S. 85.

[33] Vgl. Haasis et al. (1995), S. 14ff.

[34] Vgl. Spangenberg / Verheyen (1996), S. 15.

[35] Vgl. Spangenberg / Verheyen (1996), S. 15.

[36] Vgl. BMU/UBA (2003), S. 22; Jürgens u.a. (2003), S. 13.

[37] Vgl. HMWVL (1999), S. 16.

[38] Weitere, aber nur indirekt Kosteneinsparungen ausgerichtete Nutzenpotentiale können bei Weiß (1996), S. 124 nachgelesen werden.

[39] Vgl. HMWVL (1999), S. 16.

[40] Vgl. Kapitel 2.2.2.1.

[41] Vgl. u.a. BMU (2003), S.7; Fischer u.a. (1997), S. 11; Gaeth / Michels (2006), S. 26; HMWVL (1999), S. 12.

[42] Vgl. BMU/UBA (2003), S. 24.

[43] Vgl. Möller (1998), S. 31.

[44] Quelle: In Anlehnung an BMU/UBA (2003), S. 25.

[45] Vgl. Leib (1996), S. 151.

[46] Häuslein et. al. (1995), S.124; Möller (2000), S. 87 / S. 220.

[47] Quelle: eigene Darstellung.

[48] Vgl. Arndt / Günther (1996), S. 75.

[49] Vgl. Arndt / Günther (1996), S. 75.

[50] Quelle: Eimer (2002), S. 3.

[51] Entsorgungskosten sind hier alle Kosten, die anfallen, wenn ein Stofffluss den Betrieb verlässt, wie z.B. die Kosten für Entsorgung oder Transportkosten zum Kunden.

[52] Vgl. Siestrup ua. (1996), S. 41.

[53] Vgl. BMU (2003), S. 25.

[54] Vgl. HMWVL (1999), S.14.

[55] Vgl. Fischer et al (1997), S. 331 und somit nahe an Bundestag / Bundesrat (1994), § 3.

[56] Fischer et al (1997), S. 331.

[57] Fischer et al (1997), S. 331.

[58] Vgl. Fischer et al (1997), S. 1; HMWVL (1999), S. 14.

[59] Vgl. HMWVL (1999), S.14; Schmidt (2002), S. 10.

[60] Vgl. BMU/UBA (2003), S. 20; Loew / Strobel (2000), S.208.

[61] HMWVL (1999), S.18. Die Enquete-Kommission sieht andere Schritte: Enquete-Kommission (1994), S. 555.

[62] Vgl. Kapitel 2.2.1.

[63] Vgl. Haasis et al. (1995), S. 10.

[64] Quelle: HMWVL (1999), S. 17.

[65] Vgl. Germann et. al. (2003b), S. 4.

[66] Vgl. HMWVL (1999), S. 17.

[67] Quelle: Germann et. al. (2003a), S. 33.

[68] Arndt (1997), S.137.

[69] Vgl. HMWVL (1999), S. 18.

[70] Vgl HMWVL (1999), S. 21.

[71] Vgl. Sieverdingbeck (2002), S. 153.

[72] Vgl. Germann et. al. (2003b), S. 4.

[73] Vgl. Spengler (1998), S. 112.

[74] Vgl. Spengler (1998), S. 112.

[75] Vgl HMWVL (1999), S. 58.

[76] Quelle: FFE, 1999 nach http://e-sankey.com.

[77] Vgl. Häuslein et. al. (1995), S. 122.

[78] Vgl. Petri (1962), zitiert nach Möller (1998), S.11.

[79] Vgl. Möller (1998), S.11.

[80] Vgl. Schmidt et. al. (1999), S. 26.

[81] Vgl. Balzert (1991), S. 54.

[82] Vgl. Möller (1993), S. 42; Siestrup et. al. (1996), S. 44.

[83] Vgl. Möller (1993), S. 43; Siestrup et. al. (1999), S. 43.

[84] Quelle: nach Möller (2000), S.74.

[85] Vgl. Möller (1993), S. 42; Siestrup et. al. (1999), S. 44.

Ende der Leseprobe aus 85 Seiten

Details

Titel
Stoffstrommanagement. Evaluation und Benchmark von Energie- und Stoffstrommanagement-Software
Hochschule
Universität Lüneburg  (Institut für Betriebswirtschaftslehre)
Note
1,3
Autor
Jahr
2007
Seiten
85
Katalognummer
V72711
ISBN (eBook)
9783638628143
ISBN (Buch)
9783638742184
Dateigröße
1380 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Schlagworte
Evaluation, Benchmark, Energie-, Stoffstrommanagement-Software
Arbeit zitieren
Diplom-Kfm. Kim Alexander Dethlof (Autor), 2007, Stoffstrommanagement. Evaluation und Benchmark von Energie- und Stoffstrommanagement-Software, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/72711

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Stoffstrommanagement. Evaluation und Benchmark von Energie- und Stoffstrommanagement-Software



Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden