Dynamische Ökobilanz nach ISO 14040ff. für eine umweltökonomische Bewertung von Produkten auf Basis der Fuzzy-Set-Theorie
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- Linus Glöckner
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1 Berichte aus dem Lehrstuhl Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Herausgeber Prof. Dr.-Ing. A. Weckenmann Band 10 Dynamische Ökobilanz nach ISO 14040ff. für eine umweltökonomische Bewertung von Produkten auf Basis der Fuzzy-Set-Theorie. Lindita Bushi D 29 (Diss. Universität Erlangen-Nürnberg) Shaker Verlag Aachen 2004
2 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Zugl.: Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 2003 Als Dissertation genehmigt von der Technischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Tag der Einreichung: Tag der Promotion: Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Albrecht Winnacker Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Albert Weckenmann Prof. em. Dr.-Ing. Georg Redeker Copyright Shaker Verlag 2004 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de
3 Für meine Mutter
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5 Der Umweltschutz hat Zukunft, weil es ohne den Umweltschutz keine Zukunft geben wird Michael Kloepfer 1989 Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand in den Jahren 1999 bis 2003 während meiner Tätigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. A. Weckenmann, Ordinarius des Lehrstuhls Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik, für die Anregung und Ermutigung zu dieser Arbeit, für die wohlwollende Betreuung, die intensive Förderung und die Vergabe des nötigen Freiraums zur Umsetzung eigener Ideen. Aus diesem Grund möchte ich mich bei ihm für das entgegengebrachte Vertrauen, die angenehme Zusammenarbeit, die persönliche Unterstützung, sowie für die Übernahme des Hauptreferats sehr herzlich bedanken. Herrn Prof. em. Dr.-Ing. G. Redeker vom Institut für Qualitätssicherung der Universität Hannover danke ich ganz herzlich für seine Hinweise und die Bereitschaft, das Koreferat zu übernehmen. Allen Kolleginnen und Kollegen des Lehrstuhls Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik danke ich für das angenehme und freundschaftliche Arbeitsklima, das einen wesentlichen Beitrag zum guten Gelingen dieser Arbeit geleistet hat. Insbesondere bedanke ich mich bei meinen Kollegen Volker Bettin, Kerstin Zwolinski, Wilhelm Müller und Peter Brenner für ihre überaus freundschaftliche Zusammenarbeit, ihre liebevolle Unterstützung und die stets vorhandene Bereitschaft zur fachlichen Diskussion. Bei Anna Kotulla und Petra Gehr bedanke ich mich für ihre häufig spontane Hilfe. Ich danke außerdem Kerstin Zwolinski, Jesko Söllner, Tammy Woodard, Christine Böhm und Peter Gall sehr für ihre Anregungen zu dieser Arbeit. Bei Herrn Frank Hübner bedanke ich mich für seine Unterstützung bei der Datensammlung. Mit einschließen möchte ich schließlich die Studien- und Diplomarbeiter sowie die Hilfsassistenten, insbesondere Thomas Görlich, Michael Rösch und Dime Vitanowski, die mir ebenfalls eine wichtige Unterstützung bei dieser Arbeit waren. Meiner Mutter Liri Bushi danke ich an dieser Stelle sehr herzlich, denn sie hat mir diesen akademischen Werdegang überhaupt erst ermöglicht. Ein besonderes Anliegen ist es mir, abschließend meinem Ehemann Tanush Kadria sehr herzlich für sein Verständnis, seine fast unendliche Geduld und stetige und liebevolle Unterstützung beim Entstehen dieser Arbeit zu danken. Er hat dadurch wesentlich zum erfolgreichen Abschluß dieser Arbeit beigetragen. Erlangen, im Dezember 2003 Lindita Bushi
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7 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung Stand der Technik und Defizite Historische Entwicklung des betrieblichen Umweltschutzes Die globalen, regionalen und lokalen Umweltauswirkungen Grundlegende Umweltmanagementmethoden Umweltrisikoabschätzung Umweltverträglichkeitsprüfung Technikfolgenabschätzung Stoffflussanalyse UMS-Audit Umweltleistungsbewertung Design für Umwelt Ökobilanzen Externe Kostenrechnung Defizite bei den Ökobilanzen Mangelnde Glaubwürdigkeit Fehlende Effizienz Ad-hoc-Ansatz Zielsetzung und wissenschaftlicher Ansatz Vollständige Unschärfemodellierung der Ökobilanz Neuer fuzzybasierter Ansatz zur externen Kostenrechnung Dynamische Ökobilanz nach ISO 14040ff Fuzzy-Set Modellierung von unscharfen Informationen Unscharfe Informationen Warum Fuzzy-Set-Theorie? Lineare LR-Fuzzy-Sets und die Fuzzy-Arithmetik Grundoperationen Fuzzy-Set basierte Wirkbilanz nach ISO Wirkungskategorie, Wirkungsindikator und Charakterisierungsfaktor Grundlegende Wirkungskategorien und Modellierung der Unschärfe...38
8 2 Inhaltsverzeichnis Treibhauseffekt Ozonabbau Bildung von Photooxidantien Versauerung Eutrophierung Flächenbedarf Ressourcenverbrauch Humantoxizität Ökotoxizität Normierung Dynamische Ökobilanz nach ISO 14040ff Vollständige Fuzzy-Set Modellierung der Ökobilanz Die externen Kosten Die externen Kosten aus Energieversorgung und Transport Externe Kostenrechnung mittels LR-Fuzzy-Sets Dynamische Ökobilanz und die betriebliche UÖLIS-Datenbank Das Schaltersystem als Beispielanwendung Produktion und Prozessablauf bei Schalterbauteilen Nutzung und Entsorgung Transport Dynamische Ökobilanz nach ISO 14040ff. für die Beispielprodukte Bewertungsergebnisse Zusammenfassung und Ausblick Literatur Abkürzungen und Begriffe Anhang A Lineare LR-Fuzzy-Set Charakterisierungsfaktoren für die grundlegenden Wirkungskategorien nach ISO B Schematische Darstellung des Lebenswegs von Schaltertyp 1 und C LR-Fuzzy-Set basierte Sachbilanzdaten der Beispielprodukte D Ergebnisse der Ökobilanz E Externe Kosten von zwei Schaltern
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