demontageplanung und -steuerung mit enterprise-resource- und advanced-planning-systemen

1 Einleitung

In den vergangenen Jahren haben sich dieumweltrechtlichen Rahmenbedingungen inder Europaischen Union und der Bundes-republik Deutschland maßgeblich geandert.Mittlerweile liegen zahlreiche Regelwerkemit dem Ziel der Schaffung von Kreis-laufwirtschaftsstrukturen vor, die unteranderem Herstellern eine erweiterte Pro-duktverantwortung uber den gesamtenProduktlebenszyklus hinweg auferlegen.Als Folge hiervon sind kunftig vermehrtAltprodukte zuruckzunehmen und einerordnungsgemaßenVerwertung zuzufuhren.

In diesem Zusammenhang gewinnt dieordnungsgemaße Demontage von Produk-ten zunehmend an Bedeutung. Aufgabender Demontageplanung und -steuerung(DPS) verschmelzen dabei zusehends mitdenen der Produktionsplanung und -steue-rung (PPS). Neben dem Einsatz speziellerPlanungswerkzeuge fur die Demontagevon Produkten ist daher die Integrationspezieller Planungsaufgaben fur Demonta-ge und Recycling in den Funktionsumfangvon PPS- bzw. Enterprise-Resource-Plan-ning-(ERP-)Systemen1 ein viel verspre-chender Ansatz zur Realisierung einergleichermaßen wirtschaftlichen wie um-weltfreundlichen Demontage. Dement-sprechend sind PPS- bzw. ERP-Systemezu integrierten Produktions- und Recyc-lingplanungs- und -steuerungssystemen(PRPS-Systeme)2 zu erweitern [Cors91;Cors00].

Dieser Beitrag gibt zunachst einen kurzen�berblick uber Ansatze zur Demontage-

planung und -steuerung sowie uber dieRolle der Produktdemontage bei einer In-tegration von Planungs- und Steuerungs-aufgaben des Recycling in die PPS.Anschließend wird die Frage behandelt, in-wieweit sich die fur eine DPS benotigtenStammdaten in einem ERP-System imple-mentieren lassen. Aufgrund seiner weitrei-chende Verbreitung in Deutschland undEuropa dient SAP1 R/313 hierzu als Refe-renzsystem.4 Abschließend erfolgt einkurzer Ausblick auf Moglichkeiten zurDemontageplanung und -steuerung beikombiniertem Einsatz von ERP- und Ad-vanced-Planning-Systemen (APS).

2 Ansatze zur Demontage-planung und -steuerung

Erste Untersuchungen zur Behandlung derDemontageplanung und -steuerung wur-den bereits Ende der 1980er Jahre gemacht.Eine Arbeit von Gehrmann aus dem Jahre1986 befasst sich beispielsweise mit derDokumentation der Produktstrukturenund daraus moglichen Ableitungen derDemontagereihenfolge fur ausgewahlteHaushaltskleinmaschinen [Gehr86]. Esfolgte eine Reihe von Arbeiten, die sich mitder Formulierung und Losung vonunterschiedlichen Planungsproblemen imZusammenhang mit Demontage und Re-cycling unterschiedlichster Produkte aus-einandersetzen. Als Beispiele hierfur seiendie Arbeiten von Steinhilper/Hudelmaier[Stei93], Spengler [Spen94], Kiesgen[Kies96], Schultmann [Schu98] und Ru-dolph [Rudo99] genannt. Neben diesen,

WIRTSCHAFTSINFORMATIK 44 (2002) 6, S. 557–565

Die Autoren

Frank SchultmannMagnus FrohlingOtto Rentz

Dr. Frank Schultmann,Dipl.-Wi.-Ing. Magnus Frohling,Prof. Dr. Otto Rentz,Institut fur Industriebetriebslehreund Industrielle Produktion (IIP),Universitat Karlsruhe (TH),Hertzstraße 16,76187 Karlsruhe,Tel. (07 21) 6 08 44 58,E-Mail: [email protected]

Demontageplanung und -steuerungmit Enterprise-Resource- undAdvanced-Planning-Systemen

WI – Aufsatz

vorwiegend auf demontagespezifische Pla-nungsprobleme zielenden Arbeiten wurdeim gleichen Zeitraum auch die informati-onstechnische Unterstutzung von Demon-tage und Recycling thematisiert. Corsten/Reiss [Cors91] beschaftigen sich bereits1991 mit Fragen der Integration von Re-cyclingaufgaben in vorhandene Informati-ons- und Planungssysteme. Weitere Arbei-ten in diesem Bereich stammen z. B. vonHaasis/Rentz [Haas92], Steven [Stev96],Rautenstrauch [Raut97], Kurbel [Kurb99]und Schneider [Schn99]. Diese Arbeitensetzen sich allerdings hauptsachlich auftheoretisch-konzeptioneller Ebene mit denAnforderungen an PPS-Systeme bzw. mitder Konzeption neuer PPS-Systeme aus-einander, die auch Aufgaben der Demonta-ge- und Recyclingplanung und -steuerungubernehmen sollen. Bis auf die Dissertationvon Huber [Hube01] liegen bislang keineArbeiten zur praxisnahen Integration derDPS in ERP- und APS-Systeme vor. Dervorliegende Beitrag greift daher die er-wahnten Arbeiten auf und geht einenSchritt weiter. Es werden Anforderungenzur Nutzung moderner ERP-Systeme auchfur Aufgaben der Demontageplanung und-steuerung analysiert und vor dem Hinter-grund einer tatsachlichen Umsetzung inein ERP-System konkretisiert. Die Imple-mentierungsmoglichkeiten dieser Anforde-rungen in ein existierendes ERP-Systemwerden anhand von SAP1 R/31 uberpruft.Abschließend wird die Erganzung bislangin SAP1 R/31 nicht vorhandener Funktio-nen im Umfeld von Advanced-Planning-Systemen skizziert.

3 Integrierte Produktions-,Demontage- undRecyclingplanung

Der von einem integrierten Planungs- undSteuerungssystem fur Produktion, Demon-tage und Recycling zu beherrschende Gu-terkreislauf lasst sich im Wesentlichen indrei Teilprozesse gliedern [Warn94]:

& Produktion von Primarerzeugnissen,etwa Automobile, Computer oder Ge-baude,

& Demontage ruckzunehmender Altpro-dukte und

& Herstellung von Sekundarerzeugnissen,die erneut vertrieben/eingesetzt werdenkonnen (Recycling bzw. Remontage).

Innerhalb dieses Guterkreislaufs kommtder Demontage eine besondere Bedeutung

zu. Unter Demontage wird dabei die zer-storungsfreie oder zerstorende Zerlegungvon Produkten in Bauteile und -gruppenmit dem Ziel einer Verwendung oder Ver-wertung verstanden. Demontage ist haufigeine Voraussetzung fur ein weitergehendesRecycling [Seli96; Kurb99], etwa im Rah-men des Produktrecyclings, das eine erneu-te Verwendung gebrauchter Produkte oderKomponenten zum Ziel hat [Stei93]. Auchim Materialrecycling, das auf eine stofflicheoder thermische Verwendung bzw. Ver-wertung der eingesetzten Materialien ab-zielt, ist eine Demontage haufig notwendig,um moglichst sortenreine Fraktionen zuerhalten und somit ein Recycling auf einemhohen Wertniveau zu ermoglichen[Spat94]. Des Weiteren sind vorgeschalteteDemontagemaßnahmen auch zur Schad-stoffentfrachtung von Altprodukten erfor-derlich, um diese anschließend einer quali-tativ hochwertigen Verwertung zufuhrenzu konnen [Schu01].

Zur Planung, Realisierung und Kontrollevon Demontagemaßnahmen sind – analogzur Produktionsplanung und -steuerung –adaquate Werkzeuge einzusetzen. Im Be-reich der Produktion werden seit vielenJahren entsprechende PPS-Systeme ver-wendet [Fand97], deren Funktionalitatenin den letzten Jahren zunehmend mit de-nen anderer Bereiche, etwa Beschaffung,Vertrieb oder Personalwesen, in ERP-Sys-teme integriert wurden. Da PPS und DPSzahlreiche strukturelle Gemeinsamkeitenaufweisen, bietet es sich prinzipiell an, diebereits in vielen Unternehmen eingesetztenPPS- bzw. ERP-Systeme auch fur die kunf-tig in zunehmendem Maße zu erfullendenAufgaben der DPS zu nutzen. Im Vergleichzur „reinen“ PPS sind bei der Demontage-planung und -steuerung jedoch einige Be-sonderheiten zu beachten, auf die im Fol-genden noch naher eingegangen wird. Dievon einem PPS-System in einer integriertenProduktions-, Demontage- und Recycling-planung und -steuerung erganzend zur„reinen“ PPS zu erfullenden Aufgabenlassen sich dabei in unterschiedlichePlanungsebenen und -bereiche unterteilen[Inde98].

Auf taktischer Ebene kommt die Demon-tage- und Recyclingplanung zu den klas-sischen PPS-Aufgaben hinzu. Demon-tageplanung umfasst hierbei insbesonderedie Festlegung von Demontagetiefe, De-montageverfahren und Demontagereihen-folge. Die Recyclingplanung beinhaltetim Wesentlichen die Wahl von Recyc-

ling-Kreislaufart, -form und Behandlungs-prozess [Inde97].

Auf operativer Ebene werden Produktion,Demontage und Recycling koordiniert.Die operative Produktions- und Recyc-lingplanung beinhaltet insbesondere einegemeinsame Materialdisposition, bei der zuberucksichtigen ist, dass durch Demontageund Recycling entstehende Baugruppenund Teile ebenso wie Primarteile und -bau-gruppen zur Befriedigung entstehender Be-darfe eingesetzt werden konnen [Inde97].Hinzu kommt die Steuerung, d. h. die Ab-wicklung der angestoßenen und ablaufen-den Prozesse. Diese umfasst die Vergabeund �berwachung von Auftragen zur Fer-tigung, Demontage und Aufarbeitung derbei der Demontage entstehenden Teile.

Unter Berucksichtigung der skizziertenZusammenhange lasst sich die Demontage-planung und -steuerung bei der Integrationvon Recyclingaufgaben in die Produk-tionsplanung und -steuerung wie folgt de-finieren:

Demontageplanung und -steuerung (DPS)bezeichnet Planungen, Entscheidungenund Maßnahmen auf taktischer und opera-tiver Ebene. Sie beinhaltet insbesondere dieFestlegung von Demontagetiefe, Demonta-geabfolge und Demontageverfahren. DieDPS ist Bestandteil einer integrierten Mate-rialdisposition der Teilprozesse Produk-tion, Demontage und Recycling und furdie Abwicklung der Demontageprozessezustandig.

Zur Planung und Steuerung von Demonta-ge und Recycling mussen deren Besonder-heiten im Vergleich zur PPS berucksichtigtwerden. Zum einen liegen zur Planung vonDemontage und Recycling haufig nur un-zureichende Informationen uber Zustand,Struktur und Aufkommen von Altproduk-ten vor. Zum anderen mussen unter Um-standen zusatzliche Informationen gespei-chert und andere Prozesse abgebildetwerden. Dabei kommt den Stammdatenund damit auch deren Definition, Auswahlund Abstimmung zentrale Bedeutung zu,da sie die Basis samtlicher Geschaftspro-zesse in ERP-Systemen bilden [Hild97;Cors00]. Im Folgenden wird daher unter-sucht, wie die zur DPS benotigten Datenermittelt, modelliert und in einem kom-merziellen ERP-System implementiertwerden konnen, um so den Einsatz vonPlanungs- und Steuerungsfunktionen derProduktion auch fur die Demontage- und


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Recyclingplanung und -steuerung zu er-moglichen. Als Beispiel wird hierzu dasERP-System SAP1 R/31 herangezogen.

4 Ermittlung von Stamm-daten fur die Demontage-planung und -steuerungmit ERP-Systemen

Eine zentrale Voraussetzung zum Einsatzvon ERP-Systemen zur Demontagepla-nung und -steuerung ist die Gewinnungder hierfur relevanten Daten und deren�berfuhrung in eine Form, die eine ein-fache �bertragung in die Stammdatensatzedes ERP-Systems, hier SAP1 R/31, er-moglicht.

Die Anforderungen an die Ermittlung undModellierung von Stammdaten fur die DPS(so genannte DPS-Stammdaten) variierenhierbei abhangig davon, vor welchem Hin-tergrund die Daten zu ermitteln und zumodellieren sind. Zum Teil konkurrierendeForderungen sind etwa eine moglichst au-tomatische Datengenerierung [Kurb95],die Berucksichtigung der sich wahrend desProduktgebrauchs unter Umstanden an-dernden Produktstruktur [Hube00], dieEinbeziehung von Teilen, deren Demonta-ge nicht zwingend notwendig ist [Kurb96]sowie die Notwendigkeit auch andere De-montagewege als die Umkehrung derMontage zu nutzen [Bonk95]. Bei derDPS-Stammdatenermittlung konnen dem-zufolge drei wesentliche Planungssituatio-nen unterschieden werden: Eine Stamm-datenermittlung bei

(1) Unkenntnis von Stammdaten der Pro-duktion, bei

(2) Kenntnis von Stammdaten der Produk-tion und bei

(3) der Konstruktion eines neuen Produk-tes.

Sind vor der Demontage eines Produkteskeine Informationen uber dessen Erzeug-nisstruktur und Fertigungswege vorhanden(z. B. bei Unikatproduktion) (1), ist esnicht moglich, Stammdaten fur die De-montage automatisch aus vorhandenen(Produktions-)Daten zu generieren. In die-sem Fall sind, ggf. mit Hilfe von Probe-zerlegungen und einer Analyse des Pro-duktes, Zusammensetzung und effizienteDemontagemoglichkeiten zu ermitteln unddiese in einer Form zu prasentieren, die

eine �bertragung in ein PPS-System er-moglicht.

Liegen produktbezogene Stammdaten ausder Herstellung, etwa zur Erzeugnisstruk-tur des zu demontierenden Produktes, vor(2), konnen diese in Stammdaten fur dieDemontageplanung und -steuerung umge-wandelt werden. Zu beachten sind dabeidie bereits angesprochenen moglichen �n-derungen des Produktes wahrend der Ge-brauchsphase, z. B. zusatzlich angebrachteKomponenten oder abnutzungsbedingterVerschleiß. Zudem sind produktionsbezo-gene Stammdaten zu nutzen, wobei im Fal-le der Demontage gegebenenfalls wieder-um Abweichungen zu berucksichtigensind. Beispielsweise konnen sich andereDemontagereihenfolgen oder -aktivitatenergeben, etwa beim Vorliegen irreversiblerVerbindungen, so dass nicht in jedem Fallvon einer Demontage als einer rein retro-graden Fertigung auszugehen ist.

Einige der erwahnten Probleme lassen sichumgehen, wenn schon bei der Entwicklungund Konstruktion neuer Produkte Aspekteder Demontage und des Recycling ein-bezogen werden (3). Es ist beispielsweiseanzustreben, Produkte so zu konstruieren,dass moglichst viele Verbindungen rever-sibel ausgestaltet sind, um so eine Demon-tage in Form einer weitgehenden Umkeh-rung der Montage zu ermoglichen(„Design for Recycling/Design for Dis-assembly“). Der Großteil der fur die De-montage benotigten Stammdaten sollte indiesem Fall gleichzeitig mit Fertigungs-stammdaten generiert und implementiertwerden konnen.

5 Anforderungenan Stammdatenfur die Demontageplanungund -steuerung

Zur Durchfuhrung einer DPS mit Hilfevon ERP-Systemen mussen die Besonder-heiten der Demontage von Altproduktenim Vergleich zur Produktion von Primar-erzeugnissen berucksichtigt werden. An-knupfend an die im vorangegangenen Ab-schnitt skizzierten Rahmenbedingungenbei der Ermittlung demontagerelevanterInformationen werden im Folgenden kon-krete Anforderungen an DPS-Stammdatenskizziert:

�bertragbarkeit von DPS-Stammdaten inERP-Stammdatensatze: Die ermitteltenDemontageinformationen sind in einerForm zu modellieren, die eine moglichsteinfache �bertragung in die Stammdaten-satze des ERP-Systems ermoglicht. Hierbeiist insbesondere auf ein konsistentes Da-tenkonzept zu achten.

Speicherung demontageund recyclingrele-vanter Informationen: Zur DPS mit Hilfeeines ERP-Systems mussen zahlreiche de-montage- und recyclingrelevante Informa-tionen in diesem System abgelegt werdenkonnen [Hube00; Krau95]. Hierunter fal-len eine Vielzahl von Merkmalen wie etwazustands- und lebensdauerabhangige Qua-litatsmerkmale des betrachteten Altpro-duktes, Lagerfahigkeit, Informationen uberAufarbeitungs-, Aufbereitungs-, Verwen-dungs- und Verwertungsmoglichkeitenvon Komponenten sowie Ausschuss, mog-


Kernpunkte fur das Management

Um Enterprise-Resource-Planning-(ERP)-Systeme auch fur Aufgaben der Demontagepla-nung und -steuerung (DPS) einsetzen zu konnen, mussen vor allem demontagespezifischeBesonderheiten der Modellierung und Implementierung der Stammdaten berucksichtigt wer-den. Die sich hieraus ergebenden Anforderungen lassen sich, von wenigen Ausnahmen ab-gesehen, im Wesentlichen erfullen. Damit wird die Grundlage gelegt, Demontage- und Re-cyclingplanung mit ERP-Systemen durchzufuhren. Ein Ausblick beschreibt, wieModifikationen und Erweiterungen von Advanced-Planning-Systemen (APS) eine DPS aufBasis von ERP-Systemen erganzen konnen.

Stichworte: Demontageplanung und -steuerung, ERP-Systeme, Stammdaten, APS

Demontageplanung und -steuerung mit Enterprise-Resource- und Advanced-Planning-Systemen 559

lichst in Abhangigkeit von Nutzungsdauer,Verschleiß und Beanspruchung [Cors91,Haas92, Kurb97, Schn99]. Zudem sind In-formationen uber Verbindungsarten sowieInformationen zu Stoffen, insbesonderehinsichtlich deren Einordnung in Gefahr-stoffklassen sowie Verwertungskategoriendarzustellen [Schn99; Kaas96; Haas92;Schu98].

Klassifizierung von Materialarten: Fur einegetrennte Bestandsfuhrung von Produkten,Baugruppen und Teilen mit unterschiedli-chen Eigenschaften, etwa „neu“, „ge-braucht“ und „aufgearbeitet“, ist es sinn-voll, zusatzliche Materialarten einzufuhren[Kurb97]. Die Unterscheidung von Pri-mar-, Alt- und Sekundarprodukten bietetsich hier an, da sie der eingangs skizziertenGliederung des Guterkreislaufs in Produk-tion, Demontage und Recycling folgt. Dadie Zusammensetzung und Funktionstuch-tigkeit der bei der Demontage entstehen-den Produktkomponenten durch eventuell(teil-)zerstorende Demontage unter Um-standen variieren, konnen zusatzlich neueTeile bzw. Baugruppen entstehen. Schließ-lich ist es durch die Definition neuer Mate-rialarten moglich, auch Qualitatsdifferen-zen zwischen Primar-, Sekundar- undAltprodukten besser abzubilden.

Modellierung von Kuppelproduktstruktu-ren: Eine Demontage lasst sich als mehr-stufiger, linearer Kuppelproduktionspro-zess mit starrer oder elastischer Kopplungder zu demontierenden Produktkom-ponenten interpretieren [Spen94; Schu98].Dementsprechend sollten die auch furAufgaben der Demontage eingesetztenERP-Systeme in der Lage sein, Kuppelpro-duktions- und damit auch Demontage-und Recyclingprozesse abzubilden. Dabeiist die aus der oftmals nicht bekanntenmengenmaßigen Verfugbarkeit oder demunterschiedlichen Ausgangszustand ruck-zunehmender Altprodukte resultierendeUnsicherheit uber die tatsachlich bei einemDemontageprozess anfallenden Mengen anKomponenten adaquat zu berucksichtigen[Schn99].

Abbildung der Variantenvielfalt: Im Rah-men einer starkeren Kundenorientierungvergroßert sich in der Regel auch die An-zahl der von einem Unternehmen her-gestellten Produktvarianten. In der DPSwird diese ohnehin schon beachtliche Zahldurch �nderungen im Fertigungsablauf,Modifikationen wahrend des Produkt-gebrauchs sowie unterschiedliche Quali-

tatszustande in Folge von Gebrauch, Ver-schmutzung und Korrosion noch erhoht[Feld96; Schn99]. Eine Demontageplanungsollte dennoch auch unter Inkaufnahmedieser unbekannten Variantenzahl prinzi-piell moglich sein. Zusatzlich sollten Vari-anten durch nachtragliche �nderungen,beispielsweise bei der Erkenntnis, dass eineVerbindung nicht losbar ist, Berucksichti-gung finden [Schn99]. Hierzu ist es sinn-voll, den Demontageablauf bzw. die Sys-tem- oder Prozessstruktur so offen wiemoglich zu halten und moglichst vielEntscheidungskompetenz in Prozessnahezu verlagern [Seli96].

Anforderungen an Ressourcendaten: Res-sourcen fur die Demontage und das Recyc-ling unterscheiden sich in datentechnischerHinsicht nicht von Ressourcen fur die Pro-duktion. Lediglich demontagebezogeneKosten- und Leistungsdaten sind fur dieRessourcen eventuell zu erganzen oder an-zupassen [Schn99]. Anforderungen an Res-sourcendaten werden heute in der Regelvon ERP-Systemen bereits erfullt, sodassauf eine weitergehende Betrachtung in die-sem Beitrag verzichtet wird.

Anforderungen an Prozessdaten: �hnlichwie bei Ressourcendaten bestehen zwi-schen Produktions-, Demontage- und Re-cyclingprozessdaten große �hnlichkeiten[Kurb96; Kurb97]. Prozessdaten werdenvornehmlich in Arbeitsplanen, die Fer-tigungsablaufe zur Herstellung von Pro-dukten oder zur Erbringung von Dienst-leistungen beschreiben, abgelegt. Die anProzessdaten fur die DPS zu stellendenAnforderungen betreffen hauptsachlich dieZuordnung von Arbeitsplanen zu Materia-lien und die Flexibilitat der Arbeitsplan-auswahl. Sollen Produktions-, Demontage-und Recyclingprozessinformationen einemMaterial zugeordnet werden, kann dies nurdurch die Moglichkeit geschehen, mehrereArbeitsplane einem Material zuordnen zukonnen [Raut97]. Zudem sind Arbeitspla-ne moglichst flexibel zu gestalten [Kurb96]:Alternative Arbeitsgangfolgen mussenebenso darstellbar sein wie kurzfristige�nderungen oder ein Wechsel des Arbeits-plans im Rahmen der Produktions- bzw.Demontageplanung und -steuerung[Schn99]. Eine automatische Generierungvon Demontage-Arbeitsplandaten aus Pro-duktionsstammdaten ist dabei nur dortsinnvoll und moglich, wo die Demontagein einem hohen Maße der Umkehrung derFertigung entspricht [Raut97], und wirddaher hier nicht weiter verfolgt.

Im folgenden Abschnitt werden die ange-sprochenen Anforderungen an DPS-Stammdaten aufgegriffen und deren Um-setzbarkeit anhand des ERP-SystemsSAP1 R/31 gepruft.

6 Stammdaten furdie Demontageplanungund -steuerungmit SAP1 R/31

6.1 Modellierungvon Stammdatenfur die Demontageplanungund -steuerung

Eine zentrale Voraussetzung fur die DPSist die Modellierung der Produktstruktur,der Mengenbeziehungen einzelner Kom-ponenten sowie durchzufuhrender De-montagemaßnahmen. Hierzu kann zu-nachst auf graphische Erzeugnisstrukturenwie Strukturbilder, Recycling-, Verwer-tungs- oder Demontagegraphen sowieDemontagestrukturen5 (Vgl. [Gehr86;Raut97; Schn99; Spen94]) zuruckgegriffenwerden (Vgl. Bild 1). Das Ergebnis derModellierung bildet dann die Darstellungbenotigter Demontagedaten in einer Form,die deren einfache �bertragung in Stamm-datensatze eines PPS-Systems ermoglicht.

Fur eine �berfuhrung der auf diese Weisedargestellten Informationen in das SystemSAP1 R/31 stehen dort die Stammdaten-strukturen Material, Baukasten-Stuckliste,Arbeitsplatz und Arbeitsplan zur Ver-fugung. Zunachst ist fur jedes Teil ein Ma-terialstammsatz anzulegen. Die Struktur-und Mengenbeziehungen konnen dann mitHilfe von Baukastenstucklisten modelliertwerden, Demontagemaßnahmen lassensich wiederum in Arbeitsplane uberfuhren.Bei der Implementierung sind dabei die inAbschnitt 4 skizzierten Besonderheitenvon Demontageprozessen zu berucksichti-gen. Dies ist Gegenstand der Betrachtun-gen in den folgenden Abschnitten.

6.2 Speicherung demontage-und recyclingrelevanterInformationen

Eine große Anzahl an Informationen furDemontage und Recycling kann bereits im



Materialstamm von SAP1 R/31 hinterlegtwerden, etwa Zuordnungen zu Gefahr-stoffklassen und Daten zur Lagerfahigkeit.Durch das Modul QM (Qualitatsmanage-ment) von SAP1 R/31 lassen sich zudemQualitatsaspekte umfassend mit einbezie-hen. Bei der Demontage anfallender Aus-schuss kann z. B. uber prozentuale Aus-schussmengen grob berucksichtigt werden.Es ist jedoch bislang nicht moglich, die Ab-hangigkeit der Ausschussmenge von Para-metern wie etwa Nutzungsdauer in SAP1

R/31 abzubilden. Reichen die zur Ver-fugung gestellten Felder nicht aus, konnenzur Abbildung zusatzlicher Informationeneigene Bildschirmmasken (Bilder), Ab-schnitte (Subscreens) und Felder im Rah-men der Systemanpassung (so genanntesCustomizing) angelegt werden.

6.3 Kennzeichnung von Primar-,Alt- und Sekundarprodukten

Wie eingangs ausgefuhrt, ist es bei der DPSsinnvoll, zwischen Primarerzeugnissen,Altprodukten und Sekundarerzeugnissenzu unterscheiden. Dies lasst sich mit zweisich erganzenden Maßnahmen, der Defini-tion neuer Materialarten und der Vergabeunterschiedlicher Materialnummern be-werkstelligen.

SAP1 R/31 bietet die Moglichkeit, imCustomizing des Moduls PP neue Materia-larten anzulegen. Die Eigenschaften derstandardmaßig vorhandenen MaterialartHalbfabrikat (HALB) entsprechen im We-sentlichen den benotigten Eigenschaftensowohl einer Materialart Altprodukt(ALTP) als auch einer Materialart Sekun-darerzeugnis (SEER). Daher kann diese alsVorlage fur die anzulegenden Materialartendienen. Bild 2 zeigt exemplarisch die ent-sprechende Bildschirmmaske beim Anle-gen der Materialart Sekundarerzeugnis.

Daruber hinaus ist eine Unterscheidungvon Gutern auch hinsichtlich der Material-nummer vorzunehmen. Materialien wer-den im System SAP1 R/31 eindeutigdurch die Materialnummer identifiziert,gleiche Materialnummern bedeuten daher,dass es sich um das gleiche Produkt han-delt. Durch Einfuhren einer weiteren Stellein der Materialnummer oder durch Aus-weichen auf bestimmte Nummernintervallekonnen die getrennte Lagerbestandsfuh-rung ermoglicht und dem Benutzer die Zu-

gehorigkeit zu einer bestimmten Lebens-zyklusphase verdeutlicht werden.

6.4 Abbildungvon Kuppelproduktstrukturen

Das SAP1 R/31-Modul PP besitzt dieMoglichkeit zur Abbildung von Kuppel-produktstrukturen. Dabei werden so ge-nannte Haupt-, Kuppel- und Nebenpro-dukte unterschieden. Das System gehtdavon aus, dass der Hauptzweck des Kup-pelproduktionsprozesses die Herstellungdes so genannten Hauptproduktes ist. Wei-tere hierbei anfallende Erzeugnisse, denenentstehende Ist-Kosten zugewiesen werdensollen, werden als Kuppelprodukte be-zeichnet. Sollen anfallenden Fabrikatenkeine Ist-Kosten zugewiesen werden, kon-nen sie als so genannte Nebenproduktemodelliert werden. Haupt- und Kuppel-produkte werden im Materialstammsatz alsKuppelprodukte gekennzeichnet. FurHauptprodukte werden Stucklisten ange-legt, in denen Kuppel- und Nebenproduk-te als Positionen mit negativer Bedarfsmen-ge aufgefuhrt werden. Mit Hilfe dieserKuppelproduktionsfunktion lasst sich furjede Demontagestufe eines Demontagepfa-des eine Stuckliste generieren. Die ublichenStucklistenauswertungen sowie Planungs-bzw. Steuerungsfunktionalitaten stehen furdiese Demontagestucklisten zur Verfu-gung. Bild 3 zeigt exemplarisch eine Men-genubersichtsstuckliste fur die Demontagedes Beispielerzeugnisses aus Bild 1.

Probleme entstehen hierbei insbesonderewenn alternative Demontagepfade mit glei-chen Hauptprodukten geplant werden.Anders als bei Arbeitsplanen, bei denen

durch Angabe eines so genannten Plan-gruppenzahlers bei Eingabe eines Fer-tigungsauftrages zwischen verschiedenenArbeitsplanen gewahlt werden kann, er-folgt die Stucklistenauswahl bei Alterna-tivstucklisten automatisch. Eine Steuerungist in SAP1 R/31 nur uber Losgroßen-bereiche und Gultigkeiten moglich. Somitsollte beim Anlegen der Stucklisten der ge-wunschte Stammdemontagepfad bereitsbekannt sein. Ein weiteres Problem trittauf, wenn mehr als ein entstehendesHaupt- oder Kuppelprodukt weiter de-montiert werden soll. In diesem Fall ist esnicht moglich, die vollstandige Demontageeines Erzeugnisses durchgangig zu planen.Fur eine vollstandige Zerlegung des Alt-produktes ist es dann notwendig, mehrereFertigungsauftrage zu erstellen. DiesesProblem kann jedoch durch Berucksich-tigung bei der Modellierung der Erzeug-nisstruktur bzw. der Konstruktion einesDemontagegraphen beispielsweise durchEinfuhrung von Pseudo-Baugruppen, diein Scheinarbeitsgangen demontiert werden,umgangen werden.

6.5 Abbildung von Varianten

Die aufgezeigten Anforderungen hinsicht-lich einer Abbildung der Variantenvielfaltvon zu demontierenden Altprodukten las-sen sich im Wesentlichen durch von SAP1

R/31 bereitgestellten Funktionen erfullen.Die Modellierung der im Rahmen der De-montage entstehenden Zustandsvariantenlasst sich, wenn auch etwas umstandlich,uber die so genannte Variantenkonfigurati-on ermoglichen. Im Folgenden wird skiz-ziert, wie eine solche Implementierung aus-gestaltet werden kann.


Bild 1 Demontagegraph eines Beispielproduktes (Ausschnitt)


Eine Abbildungsmoglichkeit besteht darin,ausgehend von einem zuruckgenommenenAltprodukt, die im ersten Demon-tageschritt zu demontierenden Teile bzw.Baugruppen hinsichtlich ihrer Zustands-varianten zu beurteilen. Auf Basis dieserBeurteilung wird ein Demontageauftragkonfiguriert. Die ausgewahlten Teile bzw.Baugruppen werden demontiert und dieAusfuhrung der Demontage ruckgemeldet.Liegt eine mehrstufige Demontage vor, sollalso eine weitere Zerlegung demontierterTeile bzw. Gruppen erfolgen, werden diezu demontierenden Komponenten hin-sichtlich ihrer Zustande beurteilt, ein ent-sprechender Demontageauftrag angelegt,der Auftrag durchgefuhrt und ruckgemel-det. Diese Vorgehensweise wiederholt sichso lange, bis der gewunschte Zerlegungs-grad erreicht wird. Fur die weiteren Aus-fuhrungen wird vereinfachend von dreimoglichen Zustandsvarianten auf jeder De-montagestufe ausgegangen. Die jeweils zu

bewertenden Produktkomponenten lassensich hinsichtlich ihrer weiteren Recycling-moglichkeiten in die Zustande „verwend-bar“, „verwertbar“ und „zu beseitigen“einstufen. Zur Abbildung dieser Zustands-varianten im SAP1 R/31-System sind eineReihe von Stammdaten zu pflegen. Fur je-de Zustandsvariante eines Teils (oder einerBaugruppe), das nicht weiter demontiertwerden soll, ist ein eigener Materialstamm-satz anzulegen. Hierfur kann die o. g. Ma-terialart Altprodukt (ALT) benutzt werden.Fur die im Zuge der Demontage weiter zudemontierenden Teile/Gruppen muss dieMaterialart eine Variantenkonfiguration er-lauben. Im Anschluss an die Material-stammsatze sind zugehorige Stucklistenund Arbeitsplane anzulegen, um die beno-tigten Demontageinformationen zu imple-mentieren. In der Variantenkonfigurationvon SAP1 R/31 geschieht dies uber so ge-nannte Maximalstucklisten und Maximal-arbeitsplane, in denen samtliche moglichen

Komponenten der Zustandsvarianten undFolgen bzw. Vorgange eines Demontagear-beitsgangs aufgefuhrt werden. Die Zu-standsbeschreibung der Varianten erfolgtdabei uber Merkmale, Merkmalswerte undMerkmalsklassen. In einem Merkmal kon-nen die moglichen Zustande als Merkmals-werte gespeichert werden. Dementspre-chend werden fur ZustandsvariantenMerkmale mit den Merkmalswerten „ver-wendbar“, „verwertbar“ und „zu beseiti-gen“ angelegt. Diejenigen Merkmale, dieein konfigurierbares Produkt beschreiben,werden in einer Merkmalsklasse zusam-mengefasst. Die Verbindung zwischen Ma-terialdaten auf der einen und Merkmals-daten in Merkmalsklassen auf der anderenSeite wird durch Anlegen so genannterKonfigurationsprofile geschaffen. �ber daszu pflegende Beziehungswissen werden dieabzubildenden Beziehungen zwischenMerkmalen und Maximalstuckliste und -ar-beitsplan aufgebaut. Neben den Demon-


Bild 3 Mengubersichtsstuckliste zur Demontage einesBeispielproduktes

3 Bild 2 Anlegen einer neuen MaterialartSekundarerzeugnis (SEER)


tagezustandsvarianten lassen sich auch Ver-anderungen, die bereits wahrend des Pro-duktgebrauchs eingetreten sind, uber dieVariantenkonfiguration berucksichtigen.

6.6 Implementierungvon Prozessdatenfur die Demontageplanungund -steuerung

Prozessdaten, d. h. Informationen uber dieAusgestaltung und Durchfuhrung derDemontage, in Demontagegraphen etwadurch Demontageaktivitaten dargestellt[Spen94], konnen in SAP1 R/31 als Ar-beitsplane implementiert werden. Fur jedeDemontageaktivitat ist daher in SAP1

R/31 ein so genannter Normalarbeitsplananzulegen. Da Arbeitsplane von Materia-lien referenziert werden, ist es moglich,mehrere Demontageaktivitaten bzw. meh-rere Arbeitsplane einem Material zuzuord-nen, wenn unterschiedliche Demontagewe-ge existieren. Anders als bei Stucklistenlasst sich der zu verwendende Arbeitsplanbeim Anlegen eines Fertigungsauftrageswahlen. Probleme konnen sich jedoch da-durch ergeben, dass Arbeitsplane jeweilsden entstehenden Produkten zugeordnetwerden, da unterschiedliche Demon-tagefolgen auch zu unterschiedlichen Pro-dukten fuhren konnen.

7 ZusammenfassendeBeurteilung der Inte-grationsmoglichkeitender DPS in ERP-Systeme

Zusammenfassend lasst sich zunachst fest-stellen, dass wesentliche Anforderungen andie Modellierung und Implementierungvon Datenstrukturen fur eine Demontage-planung und -steuerung mit dem ERP-Sys-tem SAP1 R/31 erfullt werden konnen.Damit ist eine notwendige Grundlage ge-legt, um SAP1 R/31 fur die Demontage-planung und -steuerung einzusetzen. Lie-gen die DPS-Stammdaten, etwa in der indiesem Beitrag diskutierten Form, vor, sostehen die Planungsfunktionalitaten vonSAP1 R/31 auch fur die Demontagepla-nung zur Verfugung. Zudem kann dann ei-ne operative Steuerung der angestoßenenDemontagevorgange uber Fertigungsauf-tragen erfolgen.

Ein Einsatz von SAP1 R/31 auf Basis derin diesem Beitrag dargestellten Implemen-tierung der Stammdaten in der DPS ist vorallem dort sinnvoll, wo es sich um hoch-wertige technische Gebrauchsguter han-delt und das Demontageunternehmen uberKenntnis der Stammdaten aus der Produk-tion verfugt. Auf Grund der Vielzahl ein-zupflegender Daten ist hier auch einemoglichst große Menge an gleichen oderzumindest ahnlichen Produkten in ahnli-chen Qualitatszustanden anzustreben, diein einem industriellen Maßstab demontiertwerden sollen. Dies ist momentan fur eineVielzahl von Altprodukten noch nicht ge-geben. Dort, wo die mengenmaßigen oderauch die systemtechnischen Voraussetzun-gen fur eine industrielle Demontage nichtvorliegen, ist das Verhaltnis zwischenAufwand und Nutzen eines Einsatzes vonSAP1 R/31 kritisch abzuwagen. Ins-besondere in diesen Punkten sind momen-tan die Grenzen eines Einsatzes von SAP1

R/31 fur die DPS zu sehen. Vor demHintergrund der jungst erlassenen bzw.gegenwartig in der Umsetzung befindli-chen Regelwerke6 durfte sich das Auf-kommen an ruckzunehmenden und einergeordneten Demontage zuzuleitendenAltprodukte in naher Zukunft jedocherheblich vergroßern. Gleichermaßenschreitet die systemtechnische Vernetzungzwischen Herstellern und Recyclingunter-nehmen voran, sodass der Einsatz vonSAP1 R/31 fur die DPS fur zahlreicheProduktgruppen zunehmend attraktiverwerden durfte.

Eine �bertragung der vorgestellten Ergeb-nisse auf andere ERP-Systeme, etwa vonFirmen wie J.D. Edwards oder i2 Tech-nologies, ist insofern ohne Weiteres mog-lich, als andere ERP-Systeme, wenn sie furdie DPS eingesetzt werden sollen, die glei-chen Anforderungen (Vgl. Abschnitt 5) be-friedigen mussen wie das im vorliegendenBeitrag betrachtete SAP1 R/31.7 NebenSAP1 R/31 haben sich auch andere ERP-System-Hersteller mit den hier behandel-ten Fragestellungen der Speicherung vonProduktinformationen, der Klassifikationvon Materialien, der Abbildung Kuppel-produktstrukturen, dem Variantenmanage-ment sowie der Spezifikation von Ressour-cen- und Prozessdaten auseinandergesetzt.Wegen der teilweise sehr großen Unter-schiede der hierbei verfolgten Ansatzebleibt eine genaue Analyse der Mach-barkeit einer Implementierung von DPS-Stammdaten in weitere ERP-SystemeFolgearbeiten vorbehalten.

8 Ausblick auf den Einsatzvon Advanced-Planning-Systemen (APS)

Erganzende Planungsfunktionen, die spe-ziell auf die Problemstellungen der Ruck-fuhrung, Demontage und Recycling vonAltprodukten zugeschnitten sind, fehlen inERP-Systemen bislang weitgehend. Hierzuzahlen etwa die lebenszyklusorientiertePrognose des Aufkommens von Alt-produkten, die Bestimmung optimalerDemontagetiefen, die gemeinsame Ma-terialdisposition, die Wahl adaquater De-montageverfahren in Abhangigkeit dergeforderten Wiedereinsatzbereiche demon-tierter Produktkomponenten oder auch dieAbbildung logistischer Zusammenhangebei der Ruckfuhrung von Altprodukten.Eine Integration dieser Aspekte konnteprinzipiell durchaus in ERP-Systemen er-folgen. Aufgrund der Tatsache, dass diePlanungsfunktionalitat transaktionsbasier-ter ERP-Systeme den fortschrittlichenPlanungs- und Optimierungsverfahren ausdem Bereich des Operations Research oft-mals nicht mehr gerecht werden kann, er-folgt die systemtechnische Einbindung der-artiger Verfahren mittlerweile zunehmendin so genannten Advanced-Planning-Syste-men (APS), die seit einiger Zeit zusatzlichzu herkommlichen ERP-Systemen einge-setzt werden. Ziel von APS ist es, aufkurz-, mittel- und langfristiger Ebene dieaus dem Supply Chain Management (vgl.hierzu z. B. [Cors01]) hervorgehenden Pla-nungs- und Koordinationsaufgaben zu un-terstutzten. Hierzu werden zum einen neueFunktionen, wie etwa Verfugbarkeitspru-fungen oder Collaborative-Planning-An-satze, bereitgestellt; zum anderen kommenneue Verfahren und Technologien, wiez. B. hauptspeicherresidente Planung undoptimierende mathematische Methoden,zum Einsatz (Vgl. z. B. [Stad00; Temp99]).APS sind modular aufgebaut, wobei sichihre Komponenten grob in die so genannteSupply-Chain-Planning-Matrix (SCP-Ma-trix) einordnen lassen (Vgl. [Meyr00]), de-ren Dimensionen einerseits die zugehori-gen Prozesse (Beschaffung, Produktion,Distribution und Verkauf) und andererseitsden Planungshorizont (kurz-, mittel-, lang-fristig) darstellen. Dabei wird das Funk-tionsspektrum der SCP-Matrix allerdingsnicht von jedem APS-Anbieter (im glei-chen Maße) abgedeckt (Vgl. [Rohd00]).

Bei Einsatz von Advanced-Planning-Syste-men findet meist eine Aufgabenteilung



zwischen dem ERP-System auf der einenund dem APS auf der anderen Seite statt:Stammdatenverwaltung und Produktion-steuerung verbleiben beim ERP-Systemund Planungs- und Koordinationsaufgabenfur die Bereiche Einkauf, Produktion, Lo-gistik sowie Vertrieb werden vom APSwahrgenommen (vgl. z. B. [Weih01]).

Wird beabsichtigt, APS-Komponenten furdie DPS einzusetzen, konnten dementspre-chend die in Abschnitt 6 skizzierten De-montage-Datenstrukturen verwendet wer-den. Der modulare Aufbau von APS bietetgrundsatzlich die Moglichkeit, einzelneFunktionen zu modifizieren oder neueKomponenten zu implementieren, um sodas fur die Demontageplanung benotigteFunktionsspektrum bereitzustellen. Bild 4zeigt eine um den Aufgabenbereich Entsor-gung erweiterte SCP-Matrix. Die strategi-sche Ebene des Strategic Network Plan-ning ist hierbei um Planungsfunktionenzur Bestimmung entsorgungsrelevanterZiele und hierzu einsetzbarer Handlungs-alternativen sowie zur Konzeption desuberbetrieblichen Entsorgungssystems zuerweitern. Diese kann teils uber eine An-passung des Strategic Network Planning,teils auch uber einen neuen Bereich, hierRedistribution Network Planning genannt,geschehen. Auf taktischer Ebene sind ei-nerseits Modifikationen und Erweiterun-gen des Master Planning (der Hauptpro-duktionsprogrammplanung) notwendig,um die Planung des Demontage- bzw. Ent-sorgungsprogramms hinsichtlich der Fest-

legung der Entsorgungsprogrammbreiteund -tiefe zu ermoglichen. Hierzu warewiederum eine Modifikation des MasterPlanning oder eine neue Komponente DR-MP (Dismantling and Recycling MasterPlanning) denkbar. Auf Ebene der Feinpla-nung sind die Bereiche Production Plan-ning and Scheduling (Ressourceneinsatz-planung), Material Requirements Planning(kurzfristige Bedarfsplanung) sowie De-mand Planning (Absatz- bzw. Prog-noseplanung) fur alle drei Teilprozesse„Primarproduktion“, „Demontage“ und„Recycling“ einzusetzen. Die kurzfristigeBedarfsplanung hat hierbei den Wiederein-satz von demontierten und aufgearbeitetenbzw. aufbereiteten Komponenten und Ma-terialien zu berucksichtigen und die Mate-rialdisposition fur Produktion, Demontageund Recycling in einen Funktionsbereichintegrieren. Die Einbindung von demonta-ge- und recyclingrelevanten Anwendun-gen, die nicht in diese Module integrierbarsind, ist wiederum uber eine neue Kom-ponente der SCP-Matrix, Dismantling andRecycling Planning (DRP), abzudecken.Ein auf diese Weise erweitertes APS ver-bindet die Vorteile eines integrierten Sys-tems mit denen spezieller Demontage- undRecyclingplanungs-Systeme. Es stunde so-mit ein machtiges Softwarewerkzeug zurPlanung und Steuerung sowohl der Pri-marproduktion als auch der Demontageund des Recyclings zur Verfugung.

Anmerkungen

1 Zum Begriff der Enterprise-Resource-Planning-Systeme (ERP-Systeme) vgl. z. B.[Kurb99].2 Zum Begriff der Produktions- und Re-cyclingplanung und -steuerung vgl. z. B.[Raut97].3 Dieser Beitrag basiert auf dem Release-stand 4.0B von SAP1 R/31.4 Zudem beziehen sich zahlreiche weitereFachpublikationen im Bereich von PPS-und ERP-Systemen auf dieses System.5 Demontagestrukturen werden teilweiseauch Recycling-Erzeugnisstrukturen ge-nannt (vgl. z. B. [Raut97]).6 Etwa Richtlinien zum Elektronikschrott-oder Altautorecycling.7 Erste Hinweise auf eine �bertragbarkeitder in Abschnitt 6 vorgestellten Implemen-tierungsansatze konnen Produktbeschrei-bungen oder Auskunfte der Softwareher-steller geben.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich bei drei anony-men Gutachtern fur wertvolle Hinweise.

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Bild 4 Erweiterte Supply Chain Planning-Matrix (Erweitert nach [Meyr00])


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Abstract

Dismantling planning and control with enterprise resource and advanced planningsystems

In this paper we discuss, using SAP� R/3� as an example, whether it is possible to imple-ment specific data structures for dismantling planning and control (DPC) in ERP systems, andby that enable the use of ERP systems for DPC. Therefore we initially outline the tasks of DPC.Afterwards requirements concerning modelling and implementation of master data for DPCare formulated and their possible implementation into the data structures of SAP� R/3� isanalysed. Concluding an outlook on possibilities of dismantling planning and control with acombined usage of ERP- and Advanced Planning Systems is given.

Keywords: dismantling planning and control, ERP systems, APS, master data


demontageplanung und -steuerung mit enterprise-resource- und advanced-planning-systemen

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