Klausur zum B-Modul Nr Materialwirtschaft und Entsorgung

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1 FAKULTÄT FÜR WIRTSCHAFTSWISSENSCHAFT Name: Vorname: Klausur zum B-Modul Nr Materialwirtschaft und Entsorgung Termin: Prüfer: 17.September 2015, Uhr Prof. Dr. Thomas Volling Aufgabe Σ maximale Punktzahl erreichte Punktzahl Note: Datum: Unterschrift des Prüfers

2 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 2 HINWEISE ZUR BEARBEITUNG Die Klausur besteht aus einem Aufgabenteil inklusive Lösungsbögen. Überprüfen Sie zunächst, ob Sie die korrekte Anzahl an Seiten (insgesamt 21 Seiten) erhalten haben. Melden Sie sich unverzüglich bei einer der aufsichtsführenden Personen, falls das nicht der Fall sein sollte. Füllen Sie nun den Kopf des Deckblattes und der nachfolgenden Seiten aus! Die Klausur umfasst vier Aufgaben. Die gesamte Bearbeitungszeit beträgt 120 Minuten. Bei jeder Aufgabe ist die maximal erreichbare Punktzahl angegeben. Insgesamt können maximal 100 Punkte erreicht werden. Die Lösungen müssen in die dafür vorgesehenen Lösungsbereiche eingetragen werden. Bei Platzproblemen verwenden Sie bitte die Rückseiten und verweisen auf diese. Eigene mitgebrachte Blätter dürfen nicht verwendet werden! Verwenden Sie bitte weder einen Bleistift noch einen Rotstift! Bitte schreiben Sie leserlich! Unlesbarkeiten gehen zu Ihren Lasten. Bitte geben Sie, wenn nicht anders gefordert, den Lösungsweg an. Ergebnisse ohne nachvollziehbaren Lösungsweg können mit weniger als der angegebenen Punktzahl bewertet werden. Bitte runden Sie ggf. Ihre Ergebnisse auf zwei Stellen nach dem Komma. Die Verwendung eines Taschenrechners ist dann und nur dann erlaubt, wenn dieser einer der drei folgenden Modellreihen angehört: Casio fx86 Texas Instruments TI 30 X II Sharp EL 531 Die Verwendung anderer Taschenrechnermodelle wird als Täuschungsversuch gewertet und mit der Note nicht ausreichend (5,0) sanktioniert. Ob ein Taschenrechner einer der drei Modellreihen angehört, können Sie selbst überprüfen, indem Sie die vom Hersteller auf dem Rechner angebrachte Modellbezeichnung mit den oben angegebenen Bezeichnungen vergleichen: Bei vollständiger Übereinstimmung ist das Modell erlaubt. Ist die auf dem Rechner angebrachte Modellbezeichnung umfangreicher, enthält aber eine der oben angegebenen Bezeichnungen vollständig, ist das Modell ebenfalls erlaubt. In allen anderen Fällen ist das Modell nicht erlaubt. Unterschreiben Sie vor der Abgabe Ihre Klausur auf der letzten von Ihnen beschriebenen Seite! Viel Erfolg!

3 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 3 Aufgabe 1 Industrie 4.0 im Lager der Moschus GmbH 38 Punkte Das kleine Start-Up-Unternehmen Moschus GmbH (benannt nach der Gründerin Ellen Moschus) hat sich in den vergangenen Jahren mit innovativen Entwicklungen im Elektro-Fahrzeug-Sektor einen Namen gemacht. Bekanntestes Produkt ist der elektrisch angetriebene Sportwagen Tassel Roadster. Die Fertigung der E-Fahrzeuge findet derzeit noch überwiegend in Handarbeit mit einem nur sehr geringen Automatisierungsgrad statt; auch die Lagerverwaltung ist davon betroffen. Die Mitarbeiter entnehmen das Material, z.b. den Schiebedachbausatz, nach dem Supermarktprinzip aus den Lagerregalen. Die Bestandskontrolle findet jeden Freitag statt, da dann der in Teilzeit beschäftigte Lagerverwalter im Hause ist. Stellt dieser eine Unterschreitung der festgelegten Lagermindestmenge fest, löst er eine neue Bestellung aus, die dann mit einer Lieferzeit von 1 Woche ausgeliefert wird. Da es sich bei Moschus um eine reine Auftragsfertigung handelt und die Nachfrage nach Fahrzeugvarianten mit Schiebedach im Vorfeld nicht mit Sicherheit bekannt ist, müssen Sie im Folgenden von einem stochastischen Bedarfsverlauf für den Schiebedachbausatz ausgehen. Exemplarisch ist der Verlauf für den vergangenen Monat August 2015 in Tabelle 1 abgebildet. Tabelle 1: Bedarfe für den Schiebedachbausatz im August 2015 Wochentag Datum Bedarf [in Stück] Montag Mittwoch Freitag Montag Donnerstag Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Montag

4 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 4 a) Erläutern Sie zunächst stichpunktartig, was im Kurstext unter einer Beschaffungs- und Lagerhaltungspolitik (im Folgenden: Bestellpolitik) verstanden wird. Gehen Sie dabei auch auf die Ausprägungen ein, die die Aktionsparameter annehmen können. 4 Punkte b) Nennen Sie zwei Bestellpolitiken, die zu der beschriebenen Ausgangssituation bei der Moschus GmbH passen und begründen Sie Ihre Auswahl kurz. Welche dieser Politiken kommt in Frage, wenn Sie zusätzlich wissen, dass der Lagerverwalter immer eine Menge bestellt, die genau der Ladung eines Klein-Transporters entspricht? Begründen Sie auch diese Auswahl kurz. Der aktuelle Schulpraktikant der Moschus GmbH hat bereits versucht, den aus dieser Politik und den in Tabelle 1 gegebenen Bedarfen resultierenden Lagerbestandsverlauf für den Monat August graphisch darzustellen. Vervollständigen Sie diese Graphik im Koordinatensystem auf Seite Punkte Hinweis: Achten Sie bei der Beschriftung der Graphik auch darauf, die charakteristischen Größen entsprechend zu kennzeichnen. c) Welches Problem kann bei der oben beschriebenen Situation auftreten? Nennen Sie zwei Möglichkeiten, um dem Problem bei sonst gleichen Bedingungen entgegenzuwirken. 5 Punkte Aufgrund des starken Wachstums des Unternehmens ist eine stärkere Automatisierung dringend notwendig. Inspiriert von der Forschung zum Thema Industrie 4.0 zieht Geschäftsführerin Ellen Moschus daher eine unternehmensweite Einführung eines neuen smarten Softwaresystems in Erwägung, das auch ein modernes Lagerverwaltungsprogramm beinhalten würde. Dieses würde eine jederzeitige Bestandskontrolle ermöglichen. d) Welche Bestellpolitiken kommen für diesen Fall der kontinuierlichen Lagerüberwachung in Frage? Begründen Sie kurz. Wie hätte der Lagerbestandsverlauf im August 2015 bei kontinuierlicher Lagerüberwachung ausgesehen? Stellen Sie diesen ebenfalls unter Berücksichtigung der Vorgabe voller Klein- Transporter-Ladungen und der in Tabelle 1 gegebenen Bedarfe im Koordinatensystem auf Seite 7 graphisch dar. 10 Punkte Hinweis: Achten Sie auch hier wieder darauf, die charakteristischen Größen entsprechend zu kennzeichnen. e) Welchen konzeptionellen Vorteil hat die Implementierung der unter d) beschriebenen Politik im Vergleich zur Ausgangssituation? Wie wirkt sich dieser auf die Kosten aus? 5 Punkte

5 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 5 Lösung Aufgabe 1 a) Lösung Aufgabe 1 b)

6 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 6 Lösung Aufgabe 1 b) Lagerbestand am : 65 Stück Lieferung eingegangen am Lösung Aufgabe 1 c)

7 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 7 Lösung Aufgabe 1 d) Lösung Aufgabe 1 d)

8 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 8 Lösung Aufgabe 1 e)

9 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 9 Aufgabe 2 Entsorgung durch die GreenFactory AG 21 Punkte Unternehmerin Ellen Moschus legt großen Wert auf eine nachhaltige Produktion. Dazu zählt für sie auch die bestmögliche Verwertung oder Entsorgung der anfallenden Produktionsreste und Verpackungsmaterialien. Hierfür arbeitet sie mit der auf Industrieabfälle spezialisierten GreenFactory AG zusammen. Diese übernimmt unter anderem die Entsorgung der Lack- und Lösemittelreste, die bei der Lackierung der Fahrzeuge anfallen. Da bei der GreenFactory eine große Revision der Lagertanks fällig ist, wird im kommenden Quartal nur eine begrenzte Lagerkapazität von maximal 5 Tonnen zur Verfügung stehen. Daher ist dem zuständigen Entsorgungsplaner sehr daran gelegen, dass er während dieses Zeitraums über die Anlieferungszeitpunkte und mengen entscheiden kann. Er wird daher vorgeschlagen, dass die Moschus GmbH einen pauschalen Betrag für die Entsorgung der festgelegten Abfallmenge des Quartals bezahlt. Dafür übernimmt die GreenFactory die komplette Entsorgungslogistik inklusive der hierfür entstehenden Kosten, kann im Gegenzug aber flexibel festlegen, in welchen Intervallen sie den Abfall abholt. Die gesamte Entsorgungsmenge des kommenden Quartals ist bereits im Vorfeld bekannt und wird sich auf 48 Tonnen belaufen. Die Logistikkosten je Abfuhr betragen 640,- und es fallen wöchentliche Lagerkosten in Höhe von 500,- pro Tonne der bei GreenFactory gelagerten Chemieabfälle an. Diese werden in einem gleichmäßigen Prozess mit konstanter Entsorgungsrate entsorgt. a) Grenzen Sie zunächst die Begriffe der deterministischen und stochastischen Bedarfsverläufe in ein bis zwei Sätzen gegeneinander ab. 2 Punkte b) Unterstützen Sie den Planer der GreenFactory bei der Planung der optimalen Abfuhr- und Lagerhaltungspolitik, indem Sie unter Anwendung des Harris-Verfahrens die Anzahl der Abfuhrtermine und die optimale Abholmenge je Abfuhr für das kommende Quartal bestimmen. 5 Punkte

10 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 10 c) Wie hoch müsste der pauschale Betrag mindestens sein, der bei den Verhandlungen mit der Moschus GmbH für die Entsorgung der Chemikalien vereinbart wird, damit GreenFactory bei variablen Entsorgungskosten von 850,- pro Tonne keinen negativen Deckungsbeitrag erzielt? 5 Punkte Hinweis: Wenn Sie in Aufgabenteil b) keine Abfuhrtermine bestimmen konnten, gehen Sie für Aufgabenteil c) bitte von einer einmaligen Abfuhr der Gesamtentsorgungsmenge zu Beginn des Quartals aus. Vernachlässigen Sie dabei die begrenzte Tankkapazität. d) Generell ist die Moschus GmbH bereit, auf den Vorschlag einzugehen, ist aber mit dem von Ihnen bestimmten Abfuhrintervall nicht einverstanden, da sie hierfür zusätzlich am Wochenende Arbeiter beschäftigen müsste. Sie wäre aber bereit, etwas mehr zu bezahlen, damit die Chemikalien einmal wöchentlich an einem regulären Arbeitstag abgefahren werden. Dies würde 12 Termine für das kommende Quartal bedeuten. Welchen minimalen Pauschalbetrag müsste Moschus jetzt anbieten, damit die GreenFactory bei Annahme dieses Gegenvorschlags keinen negativen Deckungsbeitrag erzielt, wenn weiterhin die variablen Kosten aus Aufgabenteil c) gelten? 4 Punkte e) Sie erhalten einen Anruf vom Leiter der internen Instandhaltungsabteilung. Dieser hat keine guten Nachrichten für Sie: bei einer kürzlich durchgeführten Inspektion ist aufgefallen, dass ein weiterer Tank starke Durchrostungen aufweist und nicht mehr reparaturfähig ist. Ein neuer Tank kann frühestens im Sommer 2016 geliefert werden. Damit fallen weitere 2 Tonnen an Lagerkapazität aus. Wie hoch müsste der pauschale Entsorgungsbetrag jetzt mindestens sein, damit GreenFactory keinen negativen Deckungsbeitrag erzielt, wenn weiterhin die variablen Entsorgungskosten 850,- pro Tonne betragen? 5 Punkte

11 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 11 Lösung Aufgabe 2 a) Lösung Aufgabe 2 b)

12 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 12 Lösung Aufgabe 2 c) Lösung Aufgabe 2 d)

13 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 13 Lösung Aufgabe 2 e)

14 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 14 Aufgabe 3 Entsorgung von Elektro-Fahrzeug-Batterien 24 Punkte Das Entsorgungsunternehmen GreenFactory hat beschlossen, die Zusammenarbeit mit der Moschus GmbH weiter auszubauen und zukünftig auch die Entsorgung der Altbatterien von Elektrofahrzeugen anzubieten. Die nötigen Prozess-Schritte können mit Hilfe der bereits vorhandenen Anlagen vollzogen werden, es müsste nur eine neue Lagerhalle errichtet werden, in der dann auch eine zusätzliche spezielle Demontagewerkstatt untergebracht werden könnte. Grundsätzlich stehen dem Unternehmen drei verschiedene Verfahren zur schrittweisen Zerlegung der Altbatterien zur Verfügung, die jeweils drei Prozess-Schritte umfassen und in Form eines Input-Output- Graphen in Abbildung 1 auf Seite 17 dargestellt sind. Prozess 1: Demontage der Batterie zur Freilegung der Zellen; Verbrennung der Zellen (Pyrometallurgie) und anschließende chemische Behandlung (Hydrometallurgie) der entstandenen Legierung, um aus dieser die Rohstoffe Cobalt und Nickel zurückzugewinnen Prozess 2: Demontage zur Freilegung der Zellen, Schreddern der Zellen und anschließende Trennung der entstandenen Partikel (mechanische Aufbereitung) sowie weitere chemische Behandlung des extrahierten Aktivmaterials zur Rückgewinnung von Cobalt, Nickel und Lithium-Salzen Prozess 3: Verbrennung der kompletten Batterie (Pyrometallurgie), Schreddern und Partikeltrennung der Verbrennungsreste (mechanische Aufbereitung) sowie chemische Behandlung des extrahierten Aktivmaterials (Hydrometallurgie), aus dem nur das Cobalt zurückgewonnen wird Dabei besteht innerhalb der einzelnen Verfahren nach jedem Prozess-Schritt (abgebildet als Rechtecke) die Möglichkeit, die entstandenen Rückstände (abgebildet als Kreise) entweder dem nächsten Schritt zuzuführen oder die dafür anfallenden Trennungskosten zu sparen und die Rückstände direkt zu vermarkten bzw. zu entsorgen. Die zugehörigen Verwertungserlöse bzw. Beseitigungskosten und Trennungskosten können Sie der Abbildung 1 entnehmen. Da es sich um drei sehr innovative Verfahren handelt, ist die GreenFactory auf bestmögliche Geheimhaltung bedacht und gibt daher keine Ausbeutekoeffizienten zu den einzelnen Schritten an, sondern bezieht die anfallenden Kosten bzw. erzielbaren Erlöse direkt auf alle entstehenden Mengeneinheiten der jeweiligen Rückstände. Zudem sind auch keine konkreten Euro-Beträge genannt; stattdessen wurden die Kosten für die Pyrometallurgie als 100% definiert und alle anderen Geldbeträge hierzu ins Verhältnis gesetzt.

15 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 15 Helfen Sie der GreenFactory bei der Festlegung der zu vollziehenden Entsorgungs-Schritte, indem Sie mit Hilfe des Roll-Back-Verfahrens die optimale Trennungstiefe der Altbatterien bestimmen. Achten Sie dabei darauf, einen nachvollziehbaren Lösungsweg anzugeben. Hierfür können Sie den Input-Output-Graphen auf Seite 17 nutzen. Nennen Sie abschließend noch einmal den gewinnmaximierenden Entsorgungsprozess mit allen Prozess-Schritten bis zu der von Ihnen als optimal erkannten Trennungstiefe für die Lithium-Ionen- Batterien.

16 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 16 Lösung Aufgabe 4)

17 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 17-5 Demontage -15 Pyrometallurgie -100 Altbatterie Edel Elektronistahlgehäuse 15 Zellen 10 Verbrennungsreste Pyrometallurgie -50 Mechanische Aufbereitung -30 Mechanische Aufbereitung Schlacke 5 Metall -Legierung Aktivmaterial Aktivmaterial Trägermaterial Kunststoff Trägermaterial Hydrometallurgie -25 Hydrometallurgie -50 Hydrometallurgie Nickel 40 Nickel -5 Reststoffe 30 Cobalt 25 Cobalt 20 Cobalt 50 Lithium- Salze Abbildung 1: Input-Output-Graph

18 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 18 Aufgabe 4 Neuer Standort innerhalb der GreenFactory 17 Punkte Die GreenFactory hat inzwischen die Maschinen für die Altbatterie-Demontagewerkstatt bestellt und muss jetzt noch auf dem Unternehmensgelände den Standort für das kombinierte Werkstatt- und Lagergebäude bestimmen. Unter Beachtung der bereits vorhandenen Infrastruktur und des jeweiligen Platzangebots wären drei Standorte geeignet, deren Koordinaten in Tabelle 2 gegeben sind. Das Werksgelände wurde bei Unternehmensgründung am Reißbrett entworfen und in jeweils gleichgroße, gleichverteilte Parzellen aufgeteilt. Diese einzelnen Standorte sind durch ein rechtwinkliges Wegenetz miteinander verbunden; die Entfernung zwischen den einzelnen Koordinaten beträgt jeweils 200 Meter. Die neu zu errichtende Werkstatt wird durch regelmäßige innerbetriebliche Transporte mit dem Eingangslager, der Verbrennungsanlage, dem Schredder sowie der Verladestelle für unternehmensexterne Transporte verbunden sein. Die jeweiligen Standortkoordinaten sowie die Transportintensitäten können Sie Tabelle 3 entnehmen. Tabelle 2: Übersicht möglicher Standorte x-koordinate y-koordinate (im rechtwinklingen Wegenetz) A 3 1 B 2 6 C 4 8 Tabelle 3: Transportintensitäten zu verbundenen Standorten Mögliche Aufstellungsorte Standortbezeichnung (i) x-koordinate y-koordinate Transportintensitäten (im rechtwinklingen Wegenetz) von Werkstatt zu i von i zur Werkstatt Eingangslager Verbrennung Schredder Externe Verladung

19 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 19 Unterstützen Sie im Folgenden die innerbetriebliche Bauleitung bei der Auswahl des Standortes. a) Erläutern Sie kurz (in ein bis zwei Sätzen) den Begriff der Transportintensität sowie deren Bezug zu den Transportkosten. 3 Punkte b) Wählen Sie aus den drei geeigneten Aufstellungsorten mit Hilfe des Effektivitätsmaßes den optimalen Standort aus. 10 Punkte c) Ist die im Aufgabenteil b) gefundene Lösung notwendigerweise kostenminimal? Begründen Sie Ihre Antwort anhand eines Beispiels. 4 Punkte

20 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 20 Lösung Aufgabe 4 a) Lösung Aufgabe 4 b)

21 Materialwirtschaft und Entsorgung Seite 21 Lösung Aufgabe 4 c)