Masterarbeit, 2020
82 Seiten, Note: 2.3
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Aufbau
2 Abfall- und Kreislaufwirtschaft im Rahmen von Altfahrzeugen
2.1 Rechtliche Rahmenbedingungen
2.1.1 Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG)
2.1.2 Altfahrzeugverordnung (AltfahrzeugV)
2.1.3 Deponieverodnung (DepV)
2.2 Demontage, Verwertung und Beseitigung von Altfahrzeugen
2.2.1 Aufkommen von Altfahrzeugen
2.2.2 Akteure der Altfahrzeugverwertung
2.2.2.1 Automobilindustrie
2.2.2.2 Letzthalter
2.2.2.3 Altfahrzeugverwerter
2.2.2.4 Shredderbetriebe
2.2.2.5 Beseitigungsanalgen
2.2.3 Struktur von Altfahrzeugen
3 Ausgewählte Ansätze zur Entsorgungs- und Verwertungsplanung von Altprodukten
3.1 Sawyer 1974 - Automotive Scrap Recycling: Processing, Prices and Prospects
3.2 Dutz 1994 - Modell zur Bestimmung des Zerlegungsumfangs von komplexen Konsumgütern
3.3 Spengler 1994 - Industrielle Demontage und Recyclingkonzepte
3.3.1 Produktdemontage als Kuppelproduktionsproblem
3.3.2 Aktivitätsanalytische Modellierung
3.4 Armin Rudolph 1999 - Altproduktentsorgung aus betriebswirtschaftlicher Sicht
3.5 Hubertus W.D. Schwerk 2001 - Operative Programmplanung bei der Entsorgung von Altprodukten
4 Modellierung einer Verwertungsprogrammplanung bei der Demontage von Altfahrzeugen
4.1 Vorüberlegungen
4.2 Programmplanung bei Kuppelproduktion und das Arbeitsgangverfahren
4.3 Arbeitsgänge bei der Verwertung von Altfahrzeugen
4.3.1 Annahme und Begutachtung
4.3.2 Arbeitsgänge der Bearbeitung und Behandlung
4.3.2.1 Trockenlegung
4.3.2.2 Ersatzteildemontage
4.3.2.3 Materialdemontage
4.3.3 Zwischenlagerung
4.3.4 Absatz
4.3.5 Beseitigung und Deponierung
4.4 Graphische Darstellung
4.5 Formulierung des linearen Modells
4.5.1 Nebenbedingungen
4.5.1.1 Mengenkontinuität
4.5.1.2 Annahme
4.5.1.3 Bearbeitung
4.5.1.4 Zwischenlagerung
4.5.1.5 Absatz
4.5.1.6 Beseitigung
4.5.1.7 Nichtnegativität
4.5.2 Zielfunktion
4.6 Interpretation und Kritik der Modellierung
5 Herausforderungen der Altfahrzeugverwertung
6 Fazit
Das Hauptziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung und betriebswirtschaftliche Modellierung einer Verwertungsprogrammplanung für Unternehmen, die sich mit der Demontage von Altfahrzeugen befassen. Ausgehend von einer gewinnmaximierenden Zielsetzung wird ein lineares Modell entworfen, das als Entscheidungsgrundlage für die optimale Ausgestaltung der Demontageprozesse dient.
3.1 Sawyer 1974 - Automotive Scrap Recycling: Processing, Prices and Prospects
Eines der ersten Modelle zur Entsorgungsplanung von Altfahrzeugen stammt von Sawyer aus dem Jahre 1974 mit dem Titel Automotive Scrap Recycling: Processing, Prices and Prospects. Die Altfahrzeugverwertung wird von Sawyer durch zwei Betriebe unterschieden. Dies ist zunächst ein Ausschlachtungsbetrieb, in dem eine Demontage verwendbarer und verwertbarer Teile vorgenommen wird und weiterführend ein Verschrottungsbetrieb, der mit technischen Verfahren (insbesondere Shreddern) Stahlschrott aus der Restkarosserie gewinnt. Sawyers Modellformulierung ist dabei für die Demontageplanung von Ausschlachtungsbetrieben ausgelegt und versucht dessen Gewinn zu maximieren, indem bestimmt werden soll, welche Teile zu entnehmen und wie sie weiter zu behandeln sind.
Zur Vereinfachung des Modells wird von einem einheitlichen Fahrzeugtyp ausgegangen, d.h. es gibt keine Unterschiede aufgrund verschiedener Hersteller oder Modelle. Folglich sind die Demontageaktivtäten festgelegt und ändern sich nicht. Es wird angenommen, dass ein Altfahrzeug aus einer endlichen Zahl verwertbarer Teile j = 1,..., j besteht. Es wird in vier Dispositionsmöglichkeiten k unterschieden:
k = 1: Ausbau des Teils,
k = 2: Materialrecycling,
k = 3: Produktrecycling,
k = 4: Abfallbeseitigung.
1 Einleitung: Diese Einleitung motiviert die Arbeit vor dem Hintergrund der Ressourcenknappheit und definiert das Ziel, eine betriebswirtschaftliche Verwertungsplanung für die Altfahrzeugdemontage zu modellieren.
2 Abfall- und Kreislaufwirtschaft im Rahmen von Altfahrzeugen: Dieses Kapitel erläutert die rechtlichen Grundlagen (KrWG, AltfahrzeugV) und beschreibt die Akteure sowie die typische Struktur der Altfahrzeugverwertung.
3 Ausgewählte Ansätze zur Entsorgungs- und Verwertungsplanung von Altprodukten: Hier werden verschiedene Operations-Research-Modelle aus der Literatur vorgestellt, die als methodische Grundlage für die eigene Modellierung dienen.
4 Modellierung einer Verwertungsprogrammplanung bei der Demontage von Altfahrzeugen: Dieses Kapitel bildet den Kern der Arbeit, in dem ein lineares Modell mitsamt Zielfunktion und Nebenbedingungen für die Demontage von Altfahrzeugen aufgestellt und kritisch gewürdigt wird.
5 Herausforderungen der Altfahrzeugverwertung: Das Kapitel diskutiert aktuelle Problematiken, wie den Export von Altfahrzeugen, den unbekannten Verbleib und die Schwierigkeiten beim Recycling neuer Technologien wie Elektrofahrzeugen.
6 Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und reflektiert die Modellierung sowie die zukünftige Bedeutung einer verwertungskompatiblen Produktgestaltung.
Altfahrzeugverwertung, Demontageplanung, Kreislaufwirtschaft, Lineare Optimierung, Kuppelproduktion, Entsorgungsmodell, Produktverantwortung, Gewinnmaximierung, Stoffliche Verwertung, Ersatzteildemontage, Restkarosse, Shredderanlage, Arbeitsgangverfahren, Modellierung, Recycling.
Die Arbeit befasst sich mit der betriebswirtschaftlichen Planung von Verwertungsprozessen bei der Demontage von Altfahrzeugen, um eine effiziente Nutzung der Ressourcen sicherzustellen.
Zentrale Themen sind die rechtlichen Rahmenbedingungen, die Rollen der verschiedenen Akteure in der Verwertungskette, der Vergleich von Planungsansätzen aus dem Operations Research und die Modellierung von Demontageprozessen.
Das primäre Ziel ist die Aufstellung und mathematische Modellierung eines einperiodigen Verwertungsprogramms aus der Sicht eines Verwertungsunternehmens, mit dem Ziel der Gewinnmaximierung.
Es wird die Methode der linearen Optimierung unter Anwendung des Arbeitsgangverfahrens bei Kuppelproduktion genutzt, um optimale Demontage- und Verwertungsentscheidungen zu treffen.
Der Hauptteil analysiert bestehende Literaturansätze (Sawyer, Dutz, Spengler, Rudolph, Schwerk) und nutzt diese als Fundament für die eigene Formulierung des linearen Modells mit Nebenbedingungen für Kapazität, Lagerung und Absatz.
Wichtige Begriffe sind Altfahrzeugverwertung, Demontageplanung, Kuppelproduktion, lineare Optimierung und das Arbeitsgangverfahren.
Das Arbeitsgangverfahren erlaubt es, den Modellumfang bei komplexen Verwertungsprogrammen zu begrenzen, da nicht einzelne Produktbündel, sondern die durchzuführenden Arbeitsschritte als Variablen definiert werden.
Die Abfallhierarchie bildet den rechtlichen Rahmen; die Modellierung integriert dabei die gesetzlichen Vorgaben zur Verwertung und Beseitigung als operative Entscheidungsgrößen.
Kapazitätsrestriktionen werden für die Fertigungsstellen (Manpower und Betriebsmittel) innerhalb des Planungszeitraums definiert, sodass die Summe der Kapazitätsbedarfe die verfügbaren Kapazitäten nicht übersteigt.
Der Autor weist darauf hin, dass das Modell primär der Veranschaulichung der betriebswirtschaftlichen Zusammenhänge dient und eine reale Implementierung durch die Komplexität und Heterogenität von Altfahrzeugen in der Praxis erschwert wird.
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