ISBN 978-3-8439-3485-5

978-3-8439-3485-5, Reihe Technische Chemie

Stefan Sievers
Methodology for evaluating modular production concepts

235 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Zunehmender Wettbewerbsdruck, Preis- und Portfoliovolatilität stellen die chemische Industrie vor die Herausforderung, die Effizienz ihrer Produktionsprozesse kontinuierlich zu verbessern und gleichzeitig flexibel auf Marktveränderungen reagieren zu können. Die gleichzeitige Erfüllung von Flexibilität und Effizienz ist mit bestehenden Fertigungskonzepten nur schwer realisierbar, da hiermit Produktionsanlagen entweder in einem bestimmten Betriebszustand hocheffizient arbeiten oder ein hohes Maß an Flexibilität bei gleichzeitig reduziertem Wirkungsgrad ermöglichen.

Modulare Anlagen bieten die Möglichkeit, Prozesse schnell darzustellen und flexibel zu verändern. Der Aufbau mehrerer kleiner Produktionseinheiten ermöglicht eine verbesserte Anpassungsfähigkeit und trägt dazu bei, Vorlaufzeiten und Investitionsrisiken zu reduzieren. Darüber hinaus bietet der Einsatz von kleinskaligem Equipment die Möglichkeit, prozessintensivierte Technologie für eine effizientere Nutzung von Rohstoffen und Energie anzuwenden. Es scheint daher vorteilhaft, die Vorteile der intensivierten und modularen Produktionstechnologien zu kombinieren. Die Situation ist jedoch so, dass für eine fundierte Investitionsentscheidung im Allgemeinen Kenntnisse über die unterschiedlichen Einflüsse der Modularität auf die Wirtschaftlichkeit fehlen.

In dieser Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, mit der die Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit modularer Anlagen bestimmt und mit denen konventioneller Anlagen verglichen werden können. Am Beispiel des F³ factory Konzepts wird zunächst gezeigt, welche Aspekte beim Einsatz modularer Anlagen bezüglich der Bestimmung von Investitionskosten und Vorlaufzeit, Fertigungsoptionen für Einzel- und Mehrproduktanlagen sowie im Hinblick auf mögliche Expansionsstrategien zu berücksichtigen sind. Darauf aufbauend wird ein ganzheitliches Modell des modularen Produktionskonzepts entwickelt, das diese Aspekte berücksichtigt und neben der Prozesssimulation auch die Abbildung der Lieferkette und der Marktbedingungen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg ermöglicht. Schließlich wird eine Sensitivitätsanalyse ausgearbeitet, mit der die Einflüsse der Modularität auf die Wirtschaftlichkeit quantifiziert werden können.

Die entwickelte Methodik wird in zwei verschiedenen Fallstudien verwendet. Auf diese Weise werden die Anwendungsgebiete der Methodik aufgezeigt und die unterschiedlichen Einflüsse der Modularität auf die Wirtschaftlichkeit abgeleitet.