Systematik zur Umstellung von Chargenfertigung auf kontinuierliche Produktion an Beispielen zur Farbenherstellung (PDF)

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.