Methodenmatrix Tool zur Steigerung der Materialeffizienz

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1 Methodenmatrix Tool zur Steigerung der Materialeffizienz Materialkosten senken Marktchancen erhöhen ( , Dresden) Projekt gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des Projektes Dipl.-Ing. Frank Kübler Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation an der Universität Bayreuth

2 Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation Arbeitsgebiete und ausgewählte Industriepartner Arbeitsgebiete: Austauschteileproduktion Produktionsmanagement Technologiemanagement Ressourceneffizienz Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

3 Entwicklung einer prototypischen Methodenmatrix Studie im Auftrag des BMWi Unterstützung bei Beratungen zur Verbesserung der Rohstoff- und Materialeffizienz Bündelung des Erfahrungswissen bisheriger Projekte Auflistung etablierter wissenschaftlicher Methoden Erfassung von externen Wissensquellen Vorgehen bei der Entwicklung Aufbereitung des Erfahrungswissens 80 externe VerMat-Sachberichte zu Potenzialanalysen 20 eigene VerMat-Sachberichte zu Potenzialanalysen Zahlreiche Expertenbefragungen mit Demea-Beratern Wissen von Universität Bayreuth, Fraunhofer PPI Bayreuth und P3 Ingenieurgesellschaft Systematische Auswahl der Inhalte und Entwicklung der Methodenmatrix nach den Ordnungskriterien Branche (Metall- und Kunststoffverarbeitung) Wertschöpfungsstufe (10x) Fertigungstyp (3x) Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de 60 Methodenwürfel

4 Beispiel für die Aufbereitung des Erfahrungswissens Auswertung eigener Potenzialanalysen Auswahl und Auswertung: 20 eigener Sachberichte inkl. der jeweiligen Projektdokumentation Ableitung eingesetzter Methoden Wertstromanalyse Stoffstromanalyse Materialflussanalyse Layoutanalyse Erfassung von Ansatzpunkten Ursachen: Hohes Zerspanungsvolumen Hohes Aufmaß auf den Gussrohlingen Starke Korrosion durch lange Lagerung Maßnahmen: Reduktion Aufmaß um 40% Verringerung des Bestandes Lagerung in neuer Halle Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

5 Inhalt der Methodenmatrix Methodenbeschreibungen 45 beschriebene Methoden Stoffstromanalyse Wertstromanalyse Life Cycle Assessment Materialflusskostenrechnung Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

6 Inhalt der Methodenmatrix Best-Practice Beispiele Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

7 Inhalt der Methodenmatrix Weiterführende Informationen je Methodenwürfel Tools Ursache-Wirkungsdiagramm Fehlerprozessmatrix Materialverlustmatrix Maschinenfähigkeitsanalyse Kennzahlen Anfahrausschuss Rüsten (Stk, m, kg) Verschnittquote [%] Angussgewicht [g] Lösungsansätze Einführung einer gussgerechten Konstruktion Verbrauchsoptimierte Gestaltung von Nebenprozessen (z.b. Aufrüstung der Lackiererei mit Reinigungsgerät) Hemmnisse und Hindernisse Erhöhter Analyse und Erhebungsaufwand durch große Materialmengen Massendiskrepanzen im Unternehmen Fehlende Veränderungsbereitschaft Externe Informationsquellen VDMA - Verbands Deutscher Maschinenund Anlagenbau IAP - Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

8 Wissensaufbereitung Realisierung und Zugang Realisierung der Methodenmatrix Windows-Applikation (Download) Web-Applikation (Online) Zugang zur Methodenmatrix Einbindung in Proton für Materialeffizienzberater Website der Universität Bayreuth Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

9 Aufbereitete Informationen im Methodenwürfel: Kunststoffverarbeitung/Großserien/Verarbeitungsprozess Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

10 Materialeffizienz Methodenmatrix Zusammenfassung und Ausblick 2 Branchen (Metall- und Kunststoffverarbeitung) 60 Methodenwürfel 45 Methoden (Stoffstromanalyse, Wertstromanalyse, Wertanalyse) 37 Tools (Sankey-Diagramm, Poka Yoke, etc.) 226 Lösungsansätze (Einführung eines Behältermanagements mit Materialkennzeichnung etc.) 28 Hindernisse und Hemmnisse (Datenqualität, Mitarbeitermotivation, etc.) 28 Kennzahlen (Verschnittquote, Materialnutzungsquote, Reklamationsquote etc.) 121 Externe Informationsquellen (VDI-Richtlinien, Verbände, Institute, etc.) Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

11 Workshop Ressourceneffizienz: Auswahl untersuchter & optimierter Anlagen Gemäß den Fertigungsverfahren nach DIN 8580 Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Sonstige CFK- Autoklav Falzmaschine CFK- Cutter Wellpappanlage Lackieranlage Teilereinigen Betonabbinden Presse Drehen/ Fräsen Reflow SMD Drucken Abtragen Spritzgießen Kugelstrahlen Schleifen Montage Verpacken Folie

12 Workshop Ressourceneffizienz Ressourceneffizienz entlang des Produktlebenszyklus Herstellerverantwortung Betreiberverantwortung Ressourcenverbrauch Konstruktive Möglichkeiten zur Beeinflussung des Ressourcenverbrauchs von Fertigungsanlagen Kumulierter Ressourcenverbrauch Kumulierter Ressourcenverbrauch durch Reengineering Produktlebneszyklus Strategische Planung Operative Planung Anlagen- /Prozessnutzung Zeit In Anlehnung an Reinhardt 2013 Bewertung der Ressourceneffizienz und Steinhilper 1989 Instandhaltungseignung von Fertigungsanlagen Folie

13 Komponentendimensionierung Großanlage Vorgehen: 48-kanälige Langzeitmessung der elektrischen Leistungsaufnahme Überdimensionierung: 81 kw Hauptantrieb Maßnahme: Ersatz des 260 kw DC-Motor durch zwei 100 kw AC-Torque Motoren Nutzen: 12 % Energiekostensenkung 30% Anschaffungskostensenkung [T /a] [T ] Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

14 50 45 Energieverbrauch: Gesamt Heizung Waschtank 1 u 2 Heizung Spültank 2 u 3 Waschpumpe Spülpumpe Vakuumpumpe Energieverbrauch: Gesamt [kwh] Leistung: Komponenten [kw] Zeit [min] Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de 0

15 Prozessadaption am Beispiel einer Reinigungsanlage Eingangsparameter Einheit min max Waschzeit min 1,5 4,5 Spülzeit min 1,5 4,5 Reinigerkonzentration % 3 5 Ausgangsparameter / Normvorgaben VDA 19 Größter Partikel [μm] Gravimetrie [min] Pgk l [#] Pgk J [#] Pgk K [#] max < 4 mg Folie Frank.kuebler@ipa.fraunhofer.de

16 Ergebnisimpressionen Ist-Betriebspunkt im Serienprozess Neuer Betriebspunkt im Serienprozess Folie

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation Dipl.-Ing. Frank Kübler Fachgebietsleiter Ressourceneffiziente Produktion Tel: Folie