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Systematik zur Umstellung von Chargenfertigung auf kontinuierliche Produktion an Beispielen zur Farbenherstellung

AutorMatthias Wengerter
VerlagCuvillier Verlag
Erscheinungsjahr2019
Seitenanzahl180 Seiten
ISBN9783736960473
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis31,40 EUR
Die in dieser Arbeit vorgestellte Systematik ermöglicht die Umstellung existierender Batchverfahren auf kontinuierliche Produktion unter Berücksichtigung multikriterieller Aspekte und gibt Leitlinien zur Vorgehensweise. Nach einleitender Beschreibung der hinter der Arbeit stehenden Motivation und Ziele folgt die Darlegung des aktuellen Wissensstandes. Dieser umfasst die Erläuterung der Betriebsweisen chemischer Prozesse, grundsätzliche Überlegungen zur deren Umstellung und die Eingliederung der behandelten Thematik. Insbesondere wird auf Varianten der Prozessintensivierung eingegangen und die zum Einsatz kommende Apparatetechnik behandelt. Beispiele umgestellter pharmazeutischer und chemischer Prozesse werden genannt und Möglichkeiten zur ökologischen und ökonomischen Prozessbewertung gezeigt. Die Darlegung endet mit der Vorstellung bereits publizierter Methodiken zur Prozessumstellung. Das folgende Kapitel dient der Beschreibung der zur Illustration verwendeten Beispielprozesse, die im Rahmen der Forschungsarbeit von absatzweisem Betrieb auf kontinuierliche Herstellweise umgestellt wurden. Sie werden zur Produktion einer Bindemittelemulsion mit hochviskosem organischen Ausgangsstoff sowie zur Herstellung hoch feststoffhaltiger Wandfarben genutzt. Im Anschluss wird die in der Arbeit entwickelte Systematik schrittweise erläutert. Das Grundprinzip besteht aus dreizehn Schritten, die zwischen dem Wunsch nach einer Umstellung und deren erfolgreicher Umsetzung liegen. Dieses Grundgerüst wird von zu beachtenden Gegebenheiten und Rahmenbedingungen sowie während der Bearbeitung erforderlicher Iterationsschleifen eingerahmt. Zu Beginn der Methodik schafft die Bewertung von Kennzahlen aus einem chargenweise betriebenen Prozess verschiedener Kategorien eine Referenz für vom kontinuierlichen Neuverfahren zu erreichende oder zu überbietende Werte. Nach Entwurf eines vorläufigen kontinuierlichen Prozesses gilt es, diesen im weiteren Verlauf detailliert auszuarbeiten und die zugehörigen Kennzahlen zu ermitteln. Vor der Überführung in die Praxis sind umfangreiche theoretische Betrachtungen erforderlich, um möglicherweise auftretenden Herausforderungen im Voraus zu begegnen. Ist die praktische Anwendbarkeit der favorisierten Variante in mehreren Schritten experimentell gezeigt, kann eine Entscheidung über das weitere Vorgehen getroffen werden. Hilfestellende Fragen und Leitlinien sowie Vorschläge zur Aufgabenpriorisierung begleiten durch die Evaluationsmethodik. Die daraus entstehenden Vor- und Nachteile werden kritisch beleuchtet. Die Anwendung der Methodik auf die Industrieprozesse veranschaulicht die Vorgehensweise praktisch und die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung der gefundenen Ergebnisse und einem kurzen Ausblick auf weitere Forschungsfelder. Zusammenfassend wurde ermittelt, dass die Umstellung von chargenweiser zu kontinuierlicher Betriebsweise üblicherweise in erhöhter Prozesseffizienz und verbesserter Stabilität der Produktqualität resultiert. In vielen Fällen lassen sich Einsparungen in Form von verringertem Energiebedarf und Reinigungsmitteleinsatz erzielen. Aus wirtschaftlicher Sichtweise ergibt sich aus zu amortisierenden Investitionen in Betriebsgerät eine schwer zu nehmende Hürde, welche bei fortgesetztem Betrieb des absatzweisen Verfahrens mit abgeschriebener Ausrüstung entfällt. Es werden denjenigen Prozessen die höchsten Chancen auf positive Prognose zugesprochen, in denen Effizienz und Ausbeute durch Verfahrensumstellung erhöht werden oder die zu signifikanter Kostenersparnis aufgrund im kontinuierlichen Betrieb liegender Vorteile führen. Weiterhin kann die Anwendung dieser Methodik zu einem besseren Verständnis der betriebenen Prozesse und deren Gesamtleistung führen. Dieser implizite Wert lässt sich nicht als monetäre Größe ausdrücken, muss aber auf der Habenseite der Projektergebnisse Berücksichtigung finden. Fällt am Ende die Entscheidung gegen eine Umstellung auf kontinuierlichen Betrieb, kann die Implementierung von im Laufe der Entwicklung neu erworbenen Erkenntnissen immer noch zur Verbesserung des bisherigen Batch-Prozesses dienen.

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