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Was sind Stoffstromanalyse (MFA) und Stoffstromanalyse (SFA)?

Inhaltsverzeichnis

Was ist Stoffstromanalyse (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 aus dem Massenerhaltungssatz entwickelte Massenbilanzkonzept ist die Grundlage der MFA. Dies impliziert, dass Materialinputs und -outputs mit etwaigen Verlusten oder Lagerbeständen ausgeglichen werden müssen (dh Akkumulation). MFA kann den Lebenszyklus eines Materials abdecken, einschließlich Abbau, Herstellung und Abfallentsorgung. MFA ist für die Ressourcenknappheitsforschung geeignet, da sie neben Materialflüssen auch Materialbestände und Materialflüsse berücksichtigt. Typischerweise werden Materialflüsse jahrelang überwacht, was die Untersuchung langfristiger Muster in der Materialnutzung ermöglicht. MFA kann auch die Ressourcenproduktivität einer Volkswirtschaft berechnen. Es ist jedoch nicht angebracht, einzelne Produktionssysteme zu betrachten.

Die Stoffstromanalyse (MFA)

MFA bewertet daher den Material- und Warenfluss in einem Produktions- oder Distributionssystem. MFA kann helfen, Bereiche zu identifizieren, in denen Verbesserungen vorgenommen werden können, um den Material- und Warenfluss zu optimieren, die Effizienz zu verbessern und Kosten zu senken.

Ziel der MFA ist es, die Ströme und Bestände aller materialbasierten Systeme zu untersuchen; MFA ist ein geeignetes Instrument. Es gibt Auskunft über das Verhalten des Systems. Die Integration mit anderen Bereichen wie Energiefluss-, Wirtschafts- und verbraucherorientierte Analysen erleichtert die Verwaltung eines anthropogenen Systems. Die Ziele von MFA sind:

Die Bewertung der Bewegung von Materialien und Waren in einem Produktions- oder Vertriebssystem ist als primäres Ziel einer MFA-Studie bekannt. Es kann Stellen finden, an denen der Materialfluss und die Interessen optimiert werden können, was letztendlich zu mehr Effizienz und niedrigeren Kosten führt.

Ein Beispiel für ein Materialflussanalyse-Modell (MFA).

MFA wird häufig mit anderen Analysemethoden wie Prozessabbildung und Wertanalyse verwendet, um ein Produktions- oder Vertriebssystem tiefer zu verstehen. Der Einsatz eines MFA hängt von den Anforderungen der Organisation ab; MFA kann auf verschiedene Weise angewendet werden. Im Folgenden sind einige typische MFA-Anwendungen aufgeführt:

  • Auffinden von Ineffizienzen und Verschwendung in einer Produktions- oder Vertriebskette.
  • Verbesserung des Betriebs einer Produktions- oder Lagereinrichtung.
  • Verbesserung der Bewegung von Lieferungen und Produkten durch eine Lieferkette.
  • Bewertung der Auswirkungen von Produktion und Materialhandhabung auf die Umwelt.

Die Bedeutung von MFA

Da es Unternehmen dabei helfen kann, die Effektivität ihrer Produktions- und Vertriebsnetzwerke zu steigern, ist MFA von Bedeutung. Dies kann zu finanziellen Einsparungen führen und die Umweltauswirkungen der Materialhandhabung und Produktion verringern.

MFA ist ein Business-Tool zur Steigerung der Leistung einer Organisation durch Verbesserung des Materialflusses. Es wird auch eingesetzt, um produktionsbedingte Engpässe zu lokalisieren und zu beheben. Das Ziel von MFA ist es, die Effektivität des Herstellungsprozesses zu erhöhen, was das Endergebnis des Unternehmens ermöglicht. Als datengetriebene Strategie, die auf genaue Daten zum Materialfluss angewiesen ist. In verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses werden Materialinventuren durchgeführt, um diese Daten zu sammeln. MFA-Anwendungen werden 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

Konzept der Stoffstromanalyse (MFA)
Konzept der Stoffstromanalyse (MFA)

Ein Beispiel für ein Materialflussanalyse-Modell (MFA).

Die systematische Auswertung der Stoffströme und -bestände innerhalb eines räumlich und zeitlich charakterisierten Systems wird als MFA bezeichnet. Es verbindet die Quellen, Routen und Zwischen- und Endsenken eines Materials. Eine einfache Materialbilanz kann die Ergebnisse einer MFA verwalten, die alle Inputs, Bestände und Outputs eines Prozesses aufgrund der Regel der Erhaltung der Materie gegenüberstellt.

Aufgrund dieser Besonderheit von MFA ist der Ansatz als Entscheidungsunterstützungstool im Ressourcenmanagement, Abfallmanagement und Umweltmanagement attraktiv. Ein MFA liefert Informationen über alle Flüsse und Bestände eines bestimmten Materials innerhalb eines umfassenden und konsistenten Systems. Die Abfallströme und Umweltbelastungen können sichtbar gemacht werden, und ihre Ursprünge können durch die Bilanzierung von Inputs und Outputs gefunden werden. Die frühzeitige Erkennung einer Erschöpfung oder Anhäufung von Materialbeständen ermöglicht die Umsetzung vorbeugender Maßnahmen oder die Förderung einer weiteren Expansion und zukünftigen Nutzung. Und es entstehen winzige Anpassungen, die kurzfristig nicht sichtbar sind, aber nach und nach langfristige Schäden anrichten können. Anthropogene Systeme sind mehr als Materialbewegungen und Lagerbestände. Ein verantwortungsvoller Umgang mit der Anthroposphäre muss Energie, Raum, Information und sozioökonomische Herausforderungen berücksichtigen. MFA kann ohne Berücksichtigung dieser Elemente durchgeführt werden.

Dennoch sind diese zusätzlichen Überlegungen für die meisten Umstände notwendig, um die MFA-Ergebnisse zu verstehen und zu verwenden. MFA wird üblicherweise mit Wirtschafts-, Stadtplanungs- und anderen relevanten Themenanalysen kombiniert. Für die Untersuchung anthropogener Systeme ist eine gemeinsame Sprache erforderlich. Diese Ähnlichkeit macht es einfacher, die Ergebnisse mehrerer MFAs auf sichtbare und wiederholbare Weise zu vergleichen. Dieses Handbuch definiert Vokabular und Prozesse zur Analyse, Beschreibung und Modellierung von Materialflusssystemen, die eine gründliche, wiederholbare und transparente Erfassung aller Materialflüsse und Bestände innerhalb eines Systems ermöglichen.

Das Wort „Material“ bezieht sich sowohl auf Dinge als auch auf Substanzen. Nach der chemischen Definition ist ein Stoff ein einzelner Stoff, der 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. Stoffe oder Stoffkombinationen gelten als Waren, wenn Marktplätze ihnen einen wirtschaftlichen Wert verleihen. Der Wert kann positiv (z. B. ein Fahrzeug, Benzin oder Holz) oder negativ (Siedlungsabfälle, Klärschlamm) sein. Der Begriff „Güter“ wird in der Ökonomie im Allgemeinen für immaterielle Güter wie Energie (z. B. Strom), Dienstleistungen und Informationen verwendet. In der MFA-Terminologie bezieht sich das Wort „Güter“ jedoch ausschließlich auf materielle Gegenstände. Aber wenn MFA verwendet wird, um beispielsweise Urteile über Ressourcenschonung zu fällen, könnte die Beziehung zwischen Gütern, die durch MFA definiert werden, und anderen Gütern, die von Ökonomen verwendet werden, signifikant sein. Transport, Änderung oder Lagerung von Materialien werden 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 z. B. den Gasfluss in einer Pipeline oder die Abfallsammlung. Gleiches gilt für Speicherungen und Umwandlungen (zB Oxidation von Kohlendioxid durch natürliche Waldbrände vs. künstliche Heizsysteme) (zB natürliche Sedimentation vs. künstliche Deponierung). Bestände haben die physikalische Einheit Kilo und werden als Materialreservoirs (Masse) innerhalb des untersuchten Systems definiert. Ein Bestand ist eine Prozesskomponente, die aus der im Prozess gehaltenen Masse besteht. Aktien spielen eine entscheidende Rolle im Stoffwechsel eines Systems. Die mittlere Verweilzeit von Material im Lager kann unter stationären Bedingungen (Eingabe gleich Austrag) berechnet werden, indem die Materialmasse im Lager durch den Materialfluss in das Lager oder aus dem Lager dividiert wird. Bestände können aufgrund von Materialanhäufung oder -erschöpfung an Größe zunehmen oder abnehmen. Stoffströme (Masse pro Zeit) oder Flüsse (Masse pro Zeit und Querschnitt) verbinden Prozesse. Importe und Exporte sind Flüsse oder Flüsse, die über Systemgrenzen hinweg auftreten. Diejenigen, die in einen Prozess eintreten, werden als Inputs bezeichnet, während Materialien, die einen Prozess verlassen, als Outputs bezeichnet werden.

Ein System umfasst mehrere Stoffströme, Bestände und Prozesse innerhalb einer vorgegebenen Grenze. Das kleinste System besteht aus nur einem Prozess. Beispiele für typische Systeme, die MFA untersucht, sind: eine Region, eine städtische Müllverbrennungsanlage, ein Wohnheim, eine Industrie, ein landwirtschaftlicher Betrieb usw. Raum und Zeit werden verwendet, um die Systemgrenzen zu definieren. Bei der Wahl der zeitlichen Systemgrenze sind Faktoren wie Zielsetzung, Datenverfügbarkeit, angemessener Bilanzierungszeitraum, Verweildauer der Materialien im Bestand und andere zu berücksichtigen. Es kann physische Grenzen (Region) oder virtuelle Grenzen (z. B. private Haushalte, einschließlich der dem privaten Haushalt dienenden Prozesse wie Transport, Abfallsammlung und Kanalisation) umfassen.

Ein Beispiel für ein Materialflussanalyse-Modell (MFA).

Substanz: Jedes (chemische) Element oder jede Verbindung, die aus univariaten Einheiten besteht, ist eine Substanz. Alle Stoffe (wie N, C, Cu, NH4+ und CO2) sind homogen, weil sie jeweils eine unterschiedliche und identische Konstitution haben.

GUT: Wirtschaftsgüter mit positivem oder negativem Wert sind Güter (z. B. Trinkwasser, Heizöl, Abfall, Abwasser).

Einige Produkte wie Luft, Abgase oder Niederschläge sind wertneutral, haben also keinen wirtschaftlichen Wert.

MATERIAL: Das Wort „Material“ bezieht sich sowohl auf Substanzen als auch auf Objekte. Er umfasst damit alle natürlich vorkommenden und physikalisch oder chemisch veränderten Materialien.

PROZESSE: Bei der Prüfung von Produkten und Stoffen oder wenn noch nicht feststeht, ob eine Prüfung auf Waren- oder Stoffebene durchgeführt wird, wird das Wort „Material“ verwendet. Umwandlung, Transport und Lagerung von Gütern und Stoffen sind Prozesse.

LAGER: Der „Materialbestand“ bezeichnet die gesamte in einem Prozess vorgehaltene Materialmenge.

Hier sind Lagerbeispiele:

  • Der Müll in einer Verbrennungsanlage – frischer Müll lässt den Bestand steigen, während die Verbrennung den Bestand sinkt
  • Das Gebäude ist Bestandteil der Infrastruktur – der Bestand erhöht sich, wenn ein neues Gebäude errichtet wird. Der Bestand verringert sich, wenn ein Gebäude abgerissen wird.

FLIESSEN ist das Verhältnis der Masse pro Zeiteinheit, die durch einen Leiter, z. B. eine Wasserleitung, fließt. Es ist möglich, die physikalische Teilung des Durchflusses in kg/s oder t/Jahr anzugeben.

FLUSS: ist laut Definition eine Strömung pro „Querschnitt“. Ein Mensch, 1 m2 Fläche oder eine Einheit wie ein Privathaus oder ein Geschäft sind häufig verwendete Querschnitte in MFA. 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 Prozesse genannt und fließen in MFA. Eine Gliederung kann 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 genau 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 1 Jahr als Zeitlimit verwendet. Die geografische Region, in der sich die Prozesse befinden, bestimmt normalerweise die Grenzen des räumlichen Systems.

Importe sind Ströme in ein System, während Exporte Bewegungen aus einem System heraus sind.

Was ist Stoffflussanalyse (SFA)?

MFA, auch SFA genannt, ist eine methodische Bewertung des Zustands und der Veränderungen von Stoffströmen und -beständen innerhalb eines räumlich und zeitlich festgelegten Systems, wenn ein einzelner Stoff im Mittelpunkt steht. MFA verknüpft die Quellen, Routen, Zwischensenken und Endsenken eines Materials. Die Ergebnisse einer MFA können durch eine einfache Massenbilanzierung verwaltet werden, die alle Eingaben, Bestände und Ausgaben eines Prozesses aufgrund des Gesetzes der Erhaltung der Materie gegenüberstellt. Aufgrund dieses besonderen Merkmals von MFA ist der Ansatz als Entscheidungsunterstützungsinstrument im Ressourcenmanagement, Abfallmanagement, Umweltmanagement und bei der Politikbewertung attraktiv.

SFA ist jedoch ein bestimmter Subtyp 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 Stoffe bereitzustellen. SFA kann die Umweltverschmutzung in einem bestimmten Gebiet im Laufe der Zeit überwachen. Schadstoffemissionen aus verschiedenen Quellen in die Luft, das Wasser und das Land eines bestimmten Gebiets. Die Grenze zwischen MFA und SFA ist jedoch häufig verschwommen, und die beiden Ausdrücke sind gelegentlich austauschbar.

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