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2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

4. Entwicklung eines Modells zur netzwerkbasierten zirkulären Produktionsprogrammplanung

verfasst von : Christian Scheller

Erschienen in: Netzwerkbasierte Programmplanung der zirkulären Batterieproduktion in der Automobilindustrie

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Das Kapitel gliedert sich in zwei Hauptteile: die Modellierung und Bewertung des Batterierecyclings sowie die Entwicklung eines Optimierungsmodells zur netzwerkbasierten zirkulären Produktionsprogrammplanung. Im ersten Teil wird die mechanisch-hydrometallurgische Recyclingroute für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) detailliert beschrieben, wobei die physikalischen und chemischen Wirkzusammenhänge aufgezeigt werden. Diese Wirkzusammenhänge sind Grundlage für die aktivitätsanalytische Modellierung und Bewertung, die wiederum die Anforderungen an transparente Material- und Energieflüsse erfüllen soll. Im zweiten Teil wird das Optimierungsmodell entwickelt, das auf einem Realmodell basiert und durch Annahmen und Notationen zur formalen Modellierung führt. Das Kapitel schließt mit einem Fazit zur Erreichung der Anforderungen und bietet somit einen umfassenden Überblick über die Komplexität und die notwendigen Schritte zur zirkulären Produktionsprogrammplanung.
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Fußnoten
1
Die Modellierung und Bewertung beruht auf der Arbeit von Blömeke et al. (2022a).
 
2
Das Optimierungsmodell basiert auf der Arbeit von Scheller et al. (2023).
 
3
Vgl. Ciez & Whitacre (2019), S. 148; Xu et al. (2020), S. 2.
 
4
Vgl. Ciez & Whitacre (2019), S. 149–152; Mohr et al. (2020), S. 7–8. Zum Beispiel kommt diese Recyclingroute bei der Mercedes-Benz Group AG (2023) und der Volkswagen AG (2021) zum Einsatz.
 
5
Vgl. Knehr et al. (2022).
 
6
Vgl. Blömeke et al. (2022a).
 
7
Vgl. Blömeke et al. (2022a); Hanisch et al. (2016).
 
8
Vgl. Blömeke et al. (2022b); Kwade et al. (2016), S. 46–173.
 
9
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
10
Vgl. Atia et al. (2019) Supplementary material; Hanisch et al. (2018).
 
11
Vgl. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (2023).
 
12
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
13
Vgl. Blömeke et al. (2022a) SM.2; Blömeke et al. (2022b).
 
14
Vgl. Blömeke et al. (2022a) SM.2.
 
15
Vgl. Wei et al. (2005), S. 747.
 
16
Vgl. Blömeke et al. (2022a) SM.2.
 
17
Vgl. Blömeke et al. (2022a), S. 6.
 
18
Vgl. Blömeke et al. (2022b); Kwade et al. (2016), S. 46.
 
19
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
20
Vgl. Blömeke et al. (2022a) SM.3.
 
21
Vgl. Blömeke et al. (2022a) SM.3; Blömeke et al. (2022b).
 
22
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
23
Vgl. Blömeke et al. (2022a), S. 12.
 
24
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
25
Vgl. Bundesverband Geothermie (2023).
 
26
Vgl. Breitenstein (2018), S. 77–78; Spengler (1994), S. 51–55.
 
27
Vgl. Blömeke et al. (2022b).
 
28
Unter Objekten werden im Optimierungsmodell alle Produkte, Komponenten, Materialien, Rohstoffe und Recyclingrückstände zusammengefasst. Vgl. Einführung in die Aktivitätsanalyse im Abschnitt 4.1.3.
 
29
Vgl. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2021).
 
30
Vgl. Statistisches Bundesamt (2023a).
 
31
Beispielsweise umfasst eine Recyclingfabrik Aktivitäten zur Demontage, mechanischen Aufbereitung und Hydrometallurgie.
 
32
Das mathematische Optimierungsmodell basiert auf Scheller et al. (2023). Einzelne Bestandteile sind zudem in Scheller et al. (2021c); Steinborn (2011) zu finden.
 
33
Insbesondere für kobaltreiche LIBs ist davon auszugehen, dass Gewinne im externen Recycling erzielt werden, weshalb die Abgabe dieser Batterien ins externe Recycling in Erlösen resultiert. Im Gegensatz dazu ist für LFP-LIBs mit Verlusten zu rechnen, weshalb die Abgabe ins externe Recycling in Kosten resultiert. Vgl. Dai et al. (2019). Für den externen Absatz werden in der Regel Erlöse erzielt, jedoch kann der Abfall auch in den Materialflüssen und nicht in den Recyclingkosten berücksichtigt werden, wodurch ein entsprechender externer Absatz in Kosten resultiert.
 
34
\(P^{{\text{non proc}}}\) umfasst die Menge der Objekte, welche nicht beschafft werden dürfen. Dies umfasst zum Beispiel die LIBs, da diese im Netzwerk produziert und nicht zugekauft werden.
 
35
Sofern ein Transport zwischen Lieferanten für die betroffenen Produkte notwendig ist, müssen die Nebenbedingungen nicht für alle Transportaktivitäten gelten, sondern nur jene, welche von den Lieferanten zum Hersteller verlaufen. Dies ist hier jedoch nicht berücksichtigt.
 
Metadaten
Titel
Entwicklung eines Modells zur netzwerkbasierten zirkulären Produktionsprogrammplanung
verfasst von
Christian Scheller
Copyright-Jahr
2024
Buch
Netzwerkbasierte Programmplanung der zirkulären Batterieproduktion in der Automobilindustrie

Print ISBN: 978-3-658-46236-9

Electronic ISBN: 978-3-658-46237-6

Copyright-Jahr: 2024

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-46237-6_4

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