DE19542017A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Aufwendungen, Abfälle und Emissionen bei gleichzeitiger Herstellung unterschiedlicher Erzeugnisse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Verbräuche bzw. Aufwendungen, Abfälle und Emissionen von Materialien, Medien, Energie und Reaktionsprodukten bei einer gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnissen, insbesondere bei einer Verwendung von Einzel-ver- bzw. bearbeitungs-Einheiten für jeweils unterschiedliche Erzeugnisse in einem begrenzten Gebiet, einem geschlossenen Ortsbereich oder dgl., zum Beispiel einer Halle, einem Werksgelände oder einem Industriegebiet.

Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Aufwendungen, Abfälle und Emissionen bei einer gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnissen in einem begrenzten Gebiet. In einem überwiegenden Teil der Produktionsstätten werden auf einem begrenzten Gebiet, wie Firmengelände, Halle und dgl. unterschiedliche Erzeugnisse oder verschiedene Erzeugnisarten im wesentlichen gleichzeitig hergestellt. Dabei durchlaufen die verschiedenen, im Stadium des Entstehens befindlichen Produkte oft zumindest teilweise dieselben Ver- oder Bearbeitungsanlagen, wie Mischer, Öfen, Reaktoren und dergleichen. Für eine Kostenermittlung jedes einzelnen Erzeugnisses werden neben einer Anzahl von indirekt anfallenden Kosten im wesentlichen die Einsatzkosten, also die Kosten des zur Herstellung des Produktes erforderlichen Materials und die Be- oder Verarbeitungskosten in Anlagen oder Einrichtungen, herangezogen. Die bei einer Ver- oder Bearbeitung entstehenden Verbräuche, zum Beispiel elektrische Energie, Gas, Öl, Wasser und anderes mehr, und die entstehenden Abfälle sowie Emissionen, die oft behandelt, z. B. entgiftet, entschwefelt und/oder entsorgt werden müssen, werden kostenmäßig vielfach der Anlage zugeordnet und das Erzeugnis anteilsmäßig mit diesen Kosten belastet.

Oftmals erfolgt eine anteilsmäßige Kostenbelastung der Erzeugnisse auch bei allgemeinen Aufwendungen für eine Beseitigung, zum Beispiel Neutralisation und/oder Deponie, oder eine Bereitstellung zur Wiederverwertung von Reaktionsprodukten und/oder Produktionsabfällen.

Große Anstrengungen werden unternommen, um den Schadstoffanfall, insbesondere den Schadstoffausstoß, und die Belästigung sowie Irritation der Umwelt bei der Herstellung insbesondere von chemischen Produkten oder mittels chemischer Reaktionen gefertigter Erzeugnisse zu vermeiden. Eine vollkommene Vermeidung derartiger Belastungen der Umwelt ist jedoch in einigen Fällen nicht möglich, so daß Schadstoffe mit hohem Verdünnungsgrad zum Beispiel in fließendes Gewässer eingeleitet oder emittiert werden müssen. Dabei sind die gesetzlich vorgeschriebenen Grenz- und/oder Maximalbelastungswerte der Schadstoffkonzentrationen keinesfalls zu überschreiten.

Bei einem neuronalen Netzwerk wurde gemäß WO 94/20887 für eine Erstellung von neu angepaßten Steuersignalen für eine Regelung zur Steuerung eines Betriebes vorgeschlagen, die Steuersignale in einer Speicher- und Vorhersageeinrichtung zu bearbeiten und die Vorhersagesignale in einer weiteren Einrichtung derart zu optimieren, daß die Extremwerte dem vom Betreiber festgelegten Maximalwerten entsprechen. Damit kann beispielsweise bei genauen Emissionsgrenzen der Durchsatz maximiert werden.

Um die Sicherheit einer Anlagenregelung zu erhöhen und bei Ausfall des zugehörigen Rechners automatisch noch eine ausreichende Regelung aufrecht zu erhalten, wurde gemäß DE 13 02 871 B1 vorgeschlagen, daß dem Vergleicher des Reglers ein Summiergerät vorgeschaltet ist. Mit obigen Einrichtungen können zwar übermäßige Verbräuche, Aufwendungen und Emissionen bei der Herstellung von Erzeugnissen verhindert werden, ein Feststellen der erzeugnisspezifischen Werte bei einer gleichzeitigen Herstellung von artverschiedenen Erzeugnissen ist jedoch nicht möglich.

Bei einer gemischten Erzeugung, also bei einer im wesentlichen gleichzeitigen Herstellung von unterschiedlichen Erzeugnissen, ist jedoch der Nachteil gegeben, daß die erzeugnisspezifischen Werte für Verbräuche bzw. Aufwendungen, Abfälle, Emissionen von Materialien, Medien, Energie und Reaktionsprodukten nur sehr aufwendig oder überhaupt nicht mit hoher Genauigkeit feststellbar sind. Dies bedeutet, daß die tatsächlich anfallenden Gesamtkosten der jeweiligen Erzeugnisse zumeist nicht exakt angegeben werden können, was insbesondere bei Wirtschaftlichkeitsermittlungen und Produktionsbewertungen bzw. Planungen nachteilig ist. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegebene daß bei sich ändernden Einmalkosten, zum Beispiel Deponiekosten, Energiekosten und dergleichen, eine daraus sich ergebende jeweilige Erzeugniskostenänderung meist nur grob bzw. ungenau ermittelbar ist.

Auch bei einer Einhaltung der Grenz- und/oder Maximalwerte der Schadstoffkonzentrationen im Umfeld wirkt sich ein Fehlen von genauen erzeugnisspezifischen Abfallwerten nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, obige Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben sowie eine Vorrichtung zu erstellen, mit welchem bzw. mit welcher die erzeugnisspezifischen Werte für Verbräuche und Abfälle sowie Emissionen bei einer im wesentlichen gleichzeitigen Herstellung von unterschiedlichen Erzeugnissen bei einer Verwendung von Einrichtungen für jeweils unterschiedliche Erzeugnisse ermittelt und weitergegeben bzw. verwertet werden können.

Weiters ist es Ziel der Erfindung, die Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung zur Ermittlung des Schadstoffanfalles bei einer im wesentlichen gleichzeitigen Herstellung von unterschiedlichen Erzeugnissen anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Stück- oder Einsatzliste und der Arbeitsplan bzw. der quantitative Ablauf der Herstellung aller Erzeugnisarten jeweils in an sich bekannter Art in eine bzw. einer elektronischen Rechen- und Speicheranlage eingegeben bzw. abgelegt werden und daß beim Ablauf der Herstellung der jeweiligen Erzeugnisse Ereignis- Werte bzw. Ereignis-Daten, wie Rohmaterialeinsatz, Beginn und Ende von Einzelverarbeitungsschritten und dgl. festgestellt sowie im Betriebszeitraum bzw. kontinuierlich, insbesondere durch Sensoren, Summen oder Teilsummenwerte für Verbräuche der Herstelleinrichtungen, wie Energie-Medien- und dgl.-Verbräuche, und Summen oder Teilsummenwerte von Emissionen gemessen und die Meßwerte der Rechen- und Speicheranlage zugeführt werden, wonach von dieser mittels der Ereignisdaten die in Herstellung befindlichen Arten und Mengen und der jeweilige Herstellungsfortschritt der Erzeugnisse bestimmt, mit den gleichzeitig oder verzögert anfallenden, kontinuierlich ermittelten Verbrauchs- und Emissionswerten in Relation gesetzt und die erstellten Daten gespeichert werden, worauf aus einer Vielzahl von gespeicherten Daten mit jeweils unterschiedlichen Anteilen von Erzeugnisarten unter Verwendung mindestens eines Rechenprogrammes, vorzugsweise mindestens eines an sich bekannten multivariaten Korrelationsprogrammes, die Feststellung der artspezifischen Aufwendungen, Verbräuche, Abfälle und Emissionen bei der Herstellung der Erzeugnisse erfolgt, welche Ergebnisse mittels geeigneter Geräte angezeigt und/oder in Datenform weitergegeben werden können.

Bei einer gattungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß eine programmierbare Rechen- und Speicheranlage, in welcher die Stück- oder Einsatzliste und der Arbeitsplan bzw. der quantitative Ablauf der Herstellung aller Erzeugnisarten gespeichert ist, mit Erfassung- und/oder Eingabemitteln für eine Feststellung von einerseits Ereignis-Werten bzw. Ereignis-Daten, mittels welcher der Ablauf bzw. der jeweilige Stand bzw. Schritt der Herstellung, z. B. Einsatz von Rohmaterialien, Beginn und Ende von Einzelverarbeitungsschritten und gegebenenfalls Zwischen(lager)schritten erfaßbar ist und von andererseits kontinuierlich gemessenen, insbesondere durch Sensoren festgestellten, Werten, mit welchen Verbräuche und Emissionen erfaßbar sind, über zugehörige Leitungen in Verbindung steht, wobei in der Anlage errechnete Daten von Geräten, welche über Kabel angeschlossen sind, für eine Anzeige der Daten und/oder eine Steuerung einsetzbar sind.

Schließlich wird das Ziel durch eine Verwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Ermittlung des Schadstoffanfalles, insbesondere für eine Abfallwirtschaft und/oder zur Kontrolle der Schadstoffkonzentration, insbesondere für eine Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Grenz- und/oder Maximalbelastungswerte, erreicht.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß es erstmals möglich ist, in einem gemischten Produktionsbetrieb, also bei einer im wesentlichen gleichzeitigen Herstellung von unterschiedlichen Produkten, für jedes Erzeugnis die jeweiligen Werte für Verbräuche und Aufwendungen für Abfälle und für Emissionen mit hoher Genauigkeit feststellen bzw. angeben zu können. Weil nun die Werte für jeden Abschnitt im Produktionsablauf feststellbar sind, können beim einzelnen Erzeugnis in Abhängigkeit vom Fertigungsgrad die Aufwendungen und Zufuhr bzw. Abgabe von Stoffen örtlich und zeitlich verfolgt werden. Zum Beispiel kann leicht ermittelt werden, wo welche Schadstoffe anfallen.

Aus der Möglichkeit, die jeweiligen Zufuhr- und Abgabewerte bei der Herstellung eines Erzeugnisses mit hoher Genauigkeit feststellen zu können, ist eine daraus resultierende kostenmäßige Belastung des Produktes vorteilhaft erreichbar. Dies kann zum Beispiel auch einer Schadstoffkostenermittlung und insgesamt einer Abfallwirtschaft dienen.

Sowohl für eine produktionstechnische Planung und Steuerung zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, zum Beispiel Kostensenkung des Energieverbrauches und Vermeidung von Spitzenlasten, Nutzung latenter Energie und dgl., als auch zur Feststellung von Schwachstellen im Produktionssystem hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als vorteilhaft einsetzbar erwiesen. Insbesondere für eine Herstellung von Erzeugnissen, bei welchen bei einem Produktionsschritt hohe Emissionen entstehen, kann durch eine entsprechende Ausrichtung bzw. Steuerung der Gesamtproduktion, eine sogenannte Organisation des internen Produkt-Mix, eine Schadstoffkonzentration in Umweltmedien bevorzugt gleichmäßig niedrig gehalten werden.

Es hat sich bei dieser erfindungsgemäßen Einrichtung als besonders vorteilhaft auch in wirtschaftlicher Hinsicht erwiesen, daß die Anzahl der Meßstellen bzw. Eingabestellen gering ist bzw., daß nur die wichtigsten Ereignisse, Verbräuche, Abfälle und Emissionen signalisiert bzw. gemessen werden müssen. Dabei werden von der Rechen- und Speicheranlage durch Verfolgung der Verbräuche bei unterschiedlichen Anzahlen von verschiedenen Erzeugnissen in einem Aggregat bzw. in einem Erzeugungsschritt die erzeugungsspezifischen Werte für jede Erzeugnisart ermittelt.

Im folgenden wir die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die Figur in schematischer Darstellung eine Herstellung von Erzeugnissen V, W, X, Y, Z, welche Erzeugnisse unterschiedlicher Art sind, aus Rohstoffen A und/oder B und/oder C und/oder D.

Gemäß einer Erzeugungsrezeptur erfolgt eine Chargen- oder Satzzusammenstellung s aus den Rohstoffen bzw. Komponenten A, B, C, D, wobei die jeweiligen Anteile der Komponenten gemessen und eine Einführung derselben in eine Mischanlage G erfaßt bzw. von Ereignis-Daten-Eingabemitteln bzw. von einem Ereignissensor 2 festgestellt und die Daten über Leitungen 3 einer programmierbaren Rechen- und Speicheranlage 1 zugeführt werden. Nach dem Mischen in der Anlage G erfolgt eine Übergabe des Mischsatzes in ein Zwischenlager R, in eine Verarbeitungsanlage L, M, O, P oder als Erzeugnis X direkt zur Ausgabe. Eine Übergabe wird wiederum von einem Ereignissensor 2 festgestellt und eine Information über Leitungen 3 der Recheneinheit 1 zugeleitet. Erfolgt nun rezeptgemäß eine Fertigung von mehreren Chargen oder Sätzen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zur Herstellung von verschiedenen Produkten V, W, X, Y, Z, so ist ein jeweiliger Erzeugungsschritt bzw. eine Belegung von Anlagen L, M, O, P oder Zwischenlager R mittels Ereignis- Sensoren 2, zum Beispiel Eingangs- und Ausgangsmeldung für ein Zwischenprodukt, indiziert und durch Datenleitungen 3 im Rechner 1 in Evidenz gebracht. Der programmierbaren Rechen- und Speicheranlage 1 werden weiters von Sensoren 4 kontinuierlich festgestellte Meßdaten über Verbräuche, zum Beispiel an Energie, Brenngas, Kühlwasser und dergleichen, mittels Leitungen 5 zugeführt. Dabei können die Meßdaten von einer Anspeisung einer Anlage, zum Beispiel L O oder einer Gemeinschaftsanspeisung einer Anlagengruppe P M stammen, weil diese Konfigurationen programmtechnisch berücksichtigbar sind.

Weiters ist es möglich, was die Genauigkeit Reaktionsschnelligkeit erhöht, einen Ausstoß an Abfällen oder Schadstoffen einer oder mehreren Einrichtungen durch kontinuierliche Sensoren 9 zu ermitteln und die Werte über Signalleitungen 10 der Recheneinheit 1 zuzuführen.

Von der elektronischen Rechen- und Speicheranlage 1 werden kontinuierlich erfaßte Meßdaten von Verbräuchen und Emissionen dem jeweiligen Produktspektrum bzw. den Einzelproduktanteilen im jeweiligen Zeitablauf bzw. in der jeweiligen Produktionstiefe, was durch Ereignissensoren feststellbar ist, gegenübergestellt und durch eine multivariate Korrelationsrechnung die erzeugnisspezifischen Werte im Erzeugungsablauf ermittelt. Insbesondere aus ökologischer Sicht ist es vielfach erforderlich, eine Emission von Schadstoffen bei der Herstellung eines Erzeugnisses festzustellen, um eine Schadstoffkonzentration in der Umwelt limitieren zu können. Dafür sind, wie in der Figur dargestellt, Schadstoff-Meßsensoren 6, vorzugsweise verteilt, in einem begrenzten Gebiet H, zum Beispiel in einem Werksgelände, eingerichtet, welche Sensoren 6 mit der Recheneinheit 1 über Leitungen 7 verbunden sind. Kontinuierlich ermittelte Umweltbelastungswerte können als weitere Eingabedaten in die Recheneinheit zur produktspezifischen Feststellung von Emissionen herangezogen werden.

Die Ergebnisse der Datenverarbeitung in der programmierbaren Rechen- und Speicheranlage 1 können über Kabel weitergeleitet und durch Anzeigemittel, zum Beispiel einem Bildschirm 1′, sichtbar gemacht und/oder mittels einem Drucker 1′′ dokumentiert werden. Weiters ist es möglich, mittels der Recheneinheit 1 eine Steuerung 8 der Produktion, insbesondere eine Organisation des internen Produkt-Mix, vorzunehmen.

Bei einer Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Verbräuche, Abfälle und Emissionen bei einer gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnissen kann nicht nur einer Abfallwirtschaft ein Schadstoffanfall signalisiert werden, sondern es ist auch in vorteilhafter Weise eine Ermittlung der Schadstoffkosten bzw. des Schadstoffentsorgungsaufwandes je Produkt, insbesondere für eine Herstellgesamtkostenermittlung, durchführbar.

Weiters kann zur Produktionsplanung und Steuerung mit Vermeidung von Spitzenwerten an Verbräuchen und/oder Schadstoffkonzentrationen insbesondere in der Atmosphäre und/oder im Abwasser sowie zur Einsparung bei den Produktionsaufwendungen, insbesondere zur Einsparung an Energie und zur Qualitätssicherung bei der Herstellung eines oben genanntes Verfahrens sowie eine diesbezügliche Vorrichtung besonders günstig eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Verbräuche, Aufwendungen, Abfälle und Emissionen von Materialien, Medien, Energie und Reaktionsprodukten bei einer gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnissen, insbesondere bei einer Verwendung von Einzelver- bzw. Bearbeitungseinheiten für jeweils unterschiedliche Erzeugnisarten in einem begrenzten Gebiet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stück- oder Einsatzliste und ein Arbeits- oder quantitativer Ablaufplan der Herstellung aller Erzeugnisarten jeweils in an sich bekannter Weise in eine elektronische Rechen- und Speicheranlage eingegeben und dort abgelegt werden, und daß beim Ablauf der Herstellung der jeweiligen Erzeugnisse Ereignisdaten festgestellt sowie Summen oder Teilsummenwerte für Verbräuche der Herstelleinrichtungen und Summen oder Teilsummenwerte von Emissionen gemessen und die Meßwerte der Rechen- und Speicheranlage zugeführt werden, wonach von dieser mittels der Ereignisdaten die in Herstellung befindlichen Arten und Mengen und der jeweilige Herstellungsfortschritt der Erzeugnisse bestimmt, mit dem gleichzeitig oder verzögert anfallenden, kontinuierlich ermittelten Verbrauchs- und Emissionswerten in Relation gesetzt und die erstellten Daten gespeichert werden, worauf aus einer Vielzahl von gespeicherten Daten mit jeweils unterschiedlichen Anteilen von Erzeugnisarten die Berechnung der artspezifischen Aufwendungen, Verbräuche, Abfälle und Emissionen bei der Herstellung der Erzeugnisse erfolgt, wobei die Ergebnisse mittels geeigneter Geräte angezeigt und/oder in Datenform weitergegeben werden können.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ereignisdaten den Rohmaterialeinsatz und den Beginn und das Ende der Einzelverarbeitungsschritte umfassen.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbräuche der Herstelleinrichtungen und die Emissionen mittels Sensoren im Betriebszeitraum in Intervallen oder kontinuierlich mißt.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbräuche der Herstelleinrichtungen die Energie- und Medienverbräuche umfassen.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der artspezifischen Aufwendungen, Verbräuche, Abfälle und Emissionen bei der Herstellung der Erzeugnisse mit Hilfe eines an sich bekannten multivariaten Korrelationsprogramms erfolgt.

6. Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Verbräuche, Aufwendungen, Abfälle und Emissionen von Materialien, Energie und Reaktionsprodukten bei einer gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnisses (V, W, X, Y, Z), inbesondere bei einer Verwendung von Einzelver- bzw. Bearbeitungseinheiten (L, M, O, P) für jeweils unterschiedliche Erzeugnisarten in einem begrenzten Gebiet (H), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine programmierbare Rechen- und Speicheranlage (1) aufweist, in welcher eine Stück- oder Einsatzliste und ein Arbeits- oder quantitativer Ablaufplan der Herstellung aller Erzeugnisarten gespeichert sind, wobei die Anlage (1) über zugehörige Leitungen (3, 5, 7, 10) mit Erfassungs- und/oder Eingabemitteln (2, 4, 6, 9) in Verbindung steht, die eine Feststellung von einerseits Ereignisdaten (2), mittels welcher der Ablauf, der jeweilige Stand oder Schritt der Herstellung, der Einsatz von Rohmaterialien (A, B, C, D), Beginn und Ende der Einzelverarbeitungsschritte (L, M, O, P) und gegebenenfalls Zwischenlagerungsschritte (R), erfaßbar sind und von andererseits kontinuierlich gemessenen, insbesondere durch Sensoren (4, 6) festgestellten Werten ermöglichen, mit welchen Verbräuche und Emissionen erfaßbar sind, wobei in der Anlage (1) errechnete Daten von Geräten (1′, 1′′), welche über Kabel angeschlossen sind, für eine Anzeige der Daten und/oder eine Steuerung (8) einsetzbar sind.

7. Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung zur Feststellung von erzeugnisspezifischen Werten für Verbräuche, Aufwendungen, Abfälle und Emissionen von Materialien, Medien, Energie und Reaktionsprodukten bei einer gleichzei­ tigen Herstellung unterschiedlicher Arten von Erzeugnissen, insbesondere bei einer Verwendung von Einzelver- bzw. Bearbeitungseinheiten für jeweils unterschiedliche Erzeugnisarten in einem begrenzten Gebiet, insbesondere des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder der Vorrichtung nach Anspruch 6, zur Ermittlung des Schadstoffanfalls, insbesondere für eine Abfallwirtschaft und/oder zur Kontrolle der Schadstoffkonzentrationen, insbesondere für eine Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Grenz- und/oder Maximalbelastungswerte.

8. Verwendung gemäß Anspruch 7 zur Ermittlung der Schadstoffkosten bzw. des Schadstoffentsorgungsaufwandes je nach Produkt, insbesondere für eine Herstellgesamtkosten­ ermittlung.

9. Verwendung gemäß Anspruch 7 zur Einsparung bei den Produktionsaufwendungen, insbesondere zur Einsparung an Energie und Qualitätssicherung bei der Herstellung.

10. Verwendung gemäß Anspruch 7 zur Produktionsplanung und Steuerung mit Vermeidung von Spitzenwerten an Verbräuchen und/oder Schadstoffkonzentrationen, insbesondere in der Atmosphäre und/oder im Abwasser.