Was ist eine Materialflussanalyse (MFA)?
Die systematische Erfassung der Bewegungen und Lagerbestände verschiedener Materialien während eines bestimmten Zeitraums in einem Gebiet wird durch MFA ermöglicht. Die Definition von „Materialien“ ist umfassend und umfasst einzelne chemische Bestandteile, Verbindungen und hergestellte Dinge. Aluminium, Stahl, Kupfer und Uran sind einige Materialien, die häufig im Rahmen eines MFA-Programms erforscht werden. Das Konzept der Massenbilanz, das aus dem Gesetz der Massenerhaltung entwickelt wurde, ist die Grundlage von MFA. Dies impliziert, dass Materialein- und -ausgänge sowie etwaige Verluste oder Lagerbestände ausgeglichen werden müssen (d. h. Ansammlung). MFA kann den Lebenszyklus eines Materials abdecken, einschließlich Bergbau, Herstellungsnutzung und Abfallmanagement. MFA eignet sich für die Erforschung von Ressourcenknappheit, da es neben Materialflüssen auch Materialbestände und Materialflüsse berücksichtigt. Typischerweise werden Materialflüsse jahrelang überwacht, was die Untersuchung langfristiger Muster der Materialnutzung ermöglicht. MFA kann auch die Ressourcenproduktivität einer Volkswirtschaft berechnen. Es ist jedoch nicht geeignet, einzelne Produktionssysteme zu berücksichtigen.
Die Materialflussanalyse (MFA)
Daher bewertet die MFA den Material- und Warenfluss in einem Produktions- oder Vertriebssystem. Die MFA kann dabei helfen, Bereiche zu identifizieren, in denen Verbesserungen vorgenommen werden können, um den Material- und Warenfluss zu optimieren, die Effizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.
Das Ziel der MFA besteht darin, die Flüsse und Bestände eines materialbasierten Systems zu untersuchen. Die MFA ist ein geeignetes Instrument. Sie liefert Informationen zum Verhalten des Systems. Die Integration mit anderen Bereichen wie Energiefluss, wirtschaftlicher und verbraucherorientierter Analyse erleichtert die Verwaltung eines anthropogenen Systems. Die Ziele der MFA sind:
Die Bewertung der Bewegung von Materialien und Waren in einem Fertigungs- oder Vertriebssystem ist das Hauptziel einer MFA-Studie. Sie kann Stellen aufdecken, an denen der Material- und Warenfluss optimiert werden kann, was letztendlich zu mehr Effizienz und niedrigeren Kosten führt.
Ein Beispiel für ein Materialflussanalysemodell (MFA)
MFA wird häufig zusammen mit anderen Analysemethoden wie Prozessabbildung und Wertanalyse verwendet, um ein Produktions- oder Vertriebssystem besser zu verstehen. Der Einsatz einer MFA hängt von den Anforderungen der Organisation ab; MFA kann auf verschiedene Arten angewendet werden. Im Folgenden sind einige typische MFA-Anwendungen aufgeführt:
- Auffinden von Ineffizienzen und Verschwendung in einer Produktions- oder Vertriebskette.
- Verbesserung der Abläufe in einer Produktions- oder Lageranlage.
- Verbesserung der Bewegung von Lieferungen und Produkten durch eine Lieferkette.
- Bewertung der Auswirkungen der Produktion und Materialhandhabung auf die Umwelt.
Die Bedeutung von MFA
MFA ist wichtig, weil es Unternehmen dabei helfen kann, die Effizienz ihrer Produktions- und Vertriebsnetzwerke zu steigern. Dies kann zu finanziellen Einsparungen führen und die Umweltauswirkungen von Materialhandhabung und Produktion verringern.
MFA ist ein Geschäftstool zur Steigerung der Leistung eines Unternehmens durch Verbesserung des Materialflusses. Es wird auch eingesetzt, um produktionsbezogene Engpässe zu lokalisieren und zu beheben. Das Ziel von MFA ist es, die Effektivität des Herstellungsprozesses zu steigern, was das Geschäftsergebnis verbessert. Als datengesteuerte Strategie hängt sie von genauen Daten zum Materialfluss ab. In verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses werden Materialinventuren durchgeführt, um diese Daten zu sammeln. MFA wird verwendet, um ein Modell des Herstellungsprozesses zu entwickeln. Verwenden Sie diesen Ansatz, um Engpässe im Produktionsprozess zu lokalisieren und zu beheben.
Das Materialflussanalysesystem und seine wichtigsten Definitionen verstehen
Ein Beispiel für ein Materialflussanalysemodell (MFA)
Die systematische Bewertung der Materialflüsse und -bestände innerhalb eines räumlich und zeitlich definierten Systems wird als MFA bezeichnet. Sie verknüpft die Quellen, Routen und Zwischen- und Endsenken eines Materials. Eine einfache Materialbilanz kann die Ergebnisse einer MFA steuern, die alle Inputs, Bestände und Outputs eines Prozesses aufgrund des Grundsatzes der Stofferhaltung gegenüberstellt.
Aufgrund dieser Besonderheit der MFA ist der Ansatz als Entscheidungshilfe im Ressourcenmanagement, Abfallmanagement und Umweltmanagement interessant. Eine MFA bietet Informationen zu allen Strömen und Beständen eines bestimmten Materials in einem umfassenden und konsistenten System. Die Ströme von Abfällen und Umweltbelastungen werden sichtbar und ihre Ursprünge können durch Abwägung von Input und Output ermittelt werden. Durch frühzeitiges Erkennen der Erschöpfung oder Anhäufung von Materialbeständen können vorbeugende Maßnahmen ergriffen oder eine stärkere Ausweitung und künftige Nutzung gefördert werden. Und es können auch winzige Anpassungen auftreten, die kurzfristig nicht erkennbar sind, aber allmählich langfristigen Schaden anrichten können. Anthropogene Systeme bestehen aus mehr als Materialbewegungen und -beständen. Ein verantwortungsvoller Umgang mit der Anthroposphäre muss Energie-, Raum-, Informations- und sozioökonomische Herausforderungen berücksichtigen. Eine MFA kann durchgeführt werden, ohne diese Elemente zu berücksichtigen.
Dennoch sind diese zusätzlichen Überlegungen in den meisten Fällen notwendig, um die MFA-Ergebnisse zu verstehen und zu nutzen. MFA wird häufig mit Analysen aus den Bereichen Wirtschaft, Stadtplanung und anderen relevanten Themen kombiniert. Für die Untersuchung anthropogener Systeme ist eine gemeinsame Sprache erforderlich. Diese Ähnlichkeit erleichtert den sichtbaren und wiederholbaren Vergleich der Ergebnisse mehrerer MFAs. Dieses Handbuch definiert Vokabular und Prozesse zur Analyse, Beschreibung und Modellierung von Materialflusssystemen und ermöglicht eine gründliche, wiederholbare und transparente Erfassung aller Materialflüsse und -bestände innerhalb eines Systems.
Das Wort „Material“ bezieht sich sowohl auf Dinge als auch auf Substanzen. Gemäß der chemischen Definition ist eine Substanz eine einzelne Materie, die aus einheitlichen Einheiten besteht. Das Material ist ein Element, wenn die Bausteine Atome sind, wie Kohlenstoff oder Eisen, oder eine chemische Verbindung, wenn die Bausteine Moleküle sind, wie Kohlendioxid oder Eisenchlorid. Substanzen oder Kombinationen von Substanzen gelten als Waren, wenn ihnen auf den Märkten ein wirtschaftlicher Wert zugeschrieben wird. Der Wert kann positiv (z. B. ein Fahrzeug, Benzin oder Holz) oder negativ (Hausmüll, Klärschlamm) sein. Der Begriff „Waren“ wird in der Wirtschaft im Allgemeinen verwendet, um immaterielle Dinge wie Energie (z. B. Elektrizität), Dienstleistungen und Informationen zu bezeichnen. In der MFA-Terminologie bezieht sich das Wort „Waren“ jedoch ausschließlich auf materielle Objekte. Wenn MFA jedoch beispielsweise verwendet wird, um Entscheidungen über die Ressourcenerhaltung zu treffen, kann die Beziehung zwischen durch MFA definierten Waren und anderen von Ökonomen verwendeten Waren von Bedeutung sein. Transport, Wechsel oder Lagerung von Materialien werden alle verarbeitet.
Die Bewegung von gelöstem Phosphor in einem Fluss ist ein Beispiel für einen natürlichen Transportprozess. Es kann sich auch um eine künstliche Aktivität handeln, wie etwa Gasfluss in einer Pipeline oder Müllabfuhr. Dasselbe gilt für Speicherungen und Umwandlungen (wie etwa die Oxidation von Kohlendioxid durch natürliche Waldbrände im Vergleich zu künstlichen Heizsystemen) (z. B. natürliche Sedimentation im Vergleich zu künstlicher Deponierung). Vorräte haben die physikalische Einheit Kilo und werden als Materialreservoirs (Masse) innerhalb des untersuchten Systems definiert. Ein Vorrat ist eine Prozesskomponente, die aus der im Prozess gehaltenen Masse besteht. Vorräte spielen eine entscheidende Rolle im Stoffwechsel eines Systems. Die mittlere Verweilzeit von Material im Vorrat kann unter stationären Bedingungen (Input gleich Output) berechnet werden, indem die Materialmasse im Vorrat durch den Materialfluss in den Vorrat oder aus dem Vorrat geteilt wird. Vorräte können aufgrund von Materialansammlung oder -verarmung an Größe zunehmen oder abnehmen. Materialflüsse (Masse pro Zeit) oder -ströme (Masse pro Zeit und Querschnitt) verbinden Prozesse. Importe und Exporte sind Ströme oder Flüsse, die über Systemgrenzen hinweg auftreten. Die in einen Prozess eintretenden Materialien werden als Inputs bezeichnet, die austretenden Materialien als Outputs.
Ein System umfasst mehrere Materialflüsse, Bestände und Prozesse innerhalb einer vorgegebenen Grenze. Das kleinste System umfasst lediglich einen Prozess. Die folgenden sind Beispiele für typische Systeme, die von der MFA untersucht werden: eine Region, eine kommunale Müllverbrennungsanlage, ein Wohnhaus, eine Industrie, ein Bauernhof usw. Zur Definition der Systemgrenzen werden Raum und Zeit verwendet. Bei der Wahl der zeitlichen Systemgrenze müssen Faktoren wie Ziele, Datenverfügbarkeit, geeigneter Bilanzierungszeitraum, Verweildauer von Materialien in Beständen und andere berücksichtigt werden. Es kann sich um physische Grenzen (Region) oder virtuelle Grenzen (z. B. Privathaushalte, einschließlich der Prozesse, die den Privathaushalten dienen, wie Transport, Müllabfuhr und Abwassersystem) handeln.
Ein Beispiel für ein Materialflussanalysemodell (MFA)
Substanz: Jedes (chemische) Element oder jede Verbindung, die aus univariaten Einheiten besteht, ist eine Substanz. Alle Substanzen (wie N, C, Cu, NH4+ und CO2) sind homogen, da sie jeweils eine unterschiedliche und identische Zusammensetzung haben.
GUT: Als Güter gelten wirtschaftliche Einheiten mit positivem bzw. negativem Wert (z. B. Trinkwasser, Heizöl, feste Abfälle bzw. Abwasser).
Manche Produkte wie etwa Luft, Abgase oder Niederschlag sind wertneutral, das heißt, sie haben keinen wirtschaftlichen Wert.
STOFF: Unter dem Begriff „Material“ sind sowohl Stoffe als auch Gegenstände zu verstehen. Damit sind alle in der Natur vorkommenden sowie physikalisch oder chemisch veränderten Materialien gemeint.
PROZESSE: Bei der Prüfung von Produkten und Stoffen oder wenn noch nicht klar ist, ob eine Prüfung auf Waren- oder Stoffebene erfolgen wird, spricht man von „Material“. Die Umwandlung, Beförderung und Lagerung von Waren und Stoffen sind Prozesse.
LAGER: Unter Materialbestand versteht man die gesamte Menge an Materialien, die in einem Prozess vorgehalten werden.
Hier sind einige Musterbeispiele:
- Der Müll in einer Verbrennungsanlage – frischer Müll lässt den Bestand steigen, während die Verbrennung den Bestand sinken lässt
- Das Gebäude ist ein Bestandteil der Infrastruktur – der Bestand erhöht sich bei der Errichtung eines neuen Gebäudes. Der Bestand verringert sich bei dem Abriss eines Gebäudes.
FLOW ist das Verhältnis der Masse pro Zeiteinheit, die durch einen Leiter, z. B. eine Wasserleitung, fließt. Es ist möglich, die physikalische Durchflussmenge in kg/s oder t/Jahr anzugeben.
FLUSS: ist laut Definition ein Durchfluss pro „Querschnitt“. Eine Person, 1 m2 der Oberfläche oder einer Entität wie einem Privathaus oder einem Unternehmen werden häufig Querschnitte in MFA verwendet. Der Fluss kann in Einheiten wie kg/(sec.m2) ausgedrückt werden.
SYSTEM: Ein System besteht aus mehreren Komponenten, die miteinander interagieren. Die Mitglieder eines Systems werden in der MFA als Prozesse und Flüsse bezeichnet. Ein System kann beispielsweise ein Unternehmen (z. B. eine Müllverbrennungsanlage), eine Region, ein Land oder ein Einfamilienhaus sein.
Jedes Produkt in einem MFA-System kann über ein Original- und ein Sollverfahren präzise erkannt werden.
SYSTEMGRENZE: Die Systemgrenze wird zeitlich und räumlich festgelegt (zeitliche und räumliche Systemgrenzen). Für anthropogene Systeme wie ein Unternehmen, eine Stadt oder ein Land werden aufgrund der Datenverfügbarkeit häufig Zeiträume von einem Jahr als Zeitgrenze verwendet. Die geografische Region, in der die Prozesse angesiedelt sind, bestimmt in der Regel die Grenzen des räumlichen Systems.
Importe sind Ströme in ein System, während Exporte Bewegungen aus einem System sind.
Was ist eine Stoffflussanalyse (SFA)?
Wenn ein einzelner Stoff im Mittelpunkt steht, ist MFA, auch bekannt als SFA, eine methodische Bewertung des Status und der Änderungen von Materialflüssen und -beständen innerhalb eines räumlich und zeitlich festgelegten Systems. MFA verknüpft die Quellen, Routen, Zwischensenken und Endsenken eines Materials. Die Ergebnisse einer MFA können aufgrund des Gesetzes der Stofferhaltung durch eine einfache Massenbilanzierung verwaltet werden, die alle Eingänge, Bestände und Ausgänge eines Prozesses gegenüberstellt. Aufgrund dieser Besonderheit von MFA ist der Ansatz als Entscheidungshilfe im Ressourcenmanagement, Abfallmanagement, Umweltmanagement und bei der Politikbewertung attraktiv.
SFA ist jedoch ein spezieller Untertyp von MFA, der sich auf chemische Elemente oder Moleküle konzentriert. Das Hauptziel der meisten SFA-Studien besteht darin, Wissen für das regionale oder nationale strategische Management chemischer Substanzen bereitzustellen. SFA kann die Umweltverschmutzung im Laufe der Zeit in einem bestimmten Gebiet überwachen. Schadstoffemissionen aus verschiedenen Quellen in Luft, Wasser und Boden eines bestimmten Gebiets. Die Grenze zwischen MFA und SFA ist jedoch häufig fließend und die beiden Begriffe werden gelegentlich synonym verwendet.
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- Siehe auch unsere Dienstleistungen für Abfallmanagementsysteme.
