pdf-Download - und Umweltmanagement - Hochschule Pforzheim

6. Methoden- und Instrumentendefizit des ESSM für KMUsaus wenigen, empirisch erhobenen Stoffströmen alle anderen Ströme berechnen. Die statische Modellierungermöglicht die Berechnung von Stoffströmen in Zyklen (z.B. Recyclingströme) und ist szenariofähig. Allerdingskönnen so nur lineare Abhängigkeiten abgebildet werden, derweil in realen Produktionsprozessen auchnichtlineare Abhängigkeiten auftreten (vgl. Abhängigkeiten von Input- und Outputströmen von technischenoder chemischen Prozessparametern in der chemischen Industrie). 1246.3.2 Dynamische ModelleDie dynamische Modellierung ergänzt die statischen Prozessmodelle um zeitabhängige Rechnungen. Dieeinfachste Möglichkeit, statische Prozessmodelle zu dynamisieren, ist dabei die Etablierung einerPeriodenrechnung. Weitere Ansätze verzichten auf eine rein lineare Beschreibung vonTransformationsprozessen und führen nichtlineare Abhängigkeiten ein. Solche Systeme lassen sich dann abernicht mehr durch lineare Gleichungssysteme lösen, sondern erfordern andere Verfahren, wie zum Beispiel dieIteration von Systemen. 1256.3.3 StoffstromnetzeDer methodisch ausgereifteste Ansatz zur Abbildung komplexer Stoffstromsysteme sind die sog. Stoffstromnetze.Stoffstromnetze greifen einige methodische Fragestellungen aus den vorangestellten Ansätzen auf,verwenden dazu aber keine linearen Gleichungssysteme, sondern bedienen sich spezieller Graphen, die auf sogenannten Petri-Netzen basieren. Anders als bei Petri-Netzen, wo es im Wesentlichen um die Synchronisationvon Ereignissen geht, sind Stoffstromnetze jedoch nicht ereignisbezogen. Vielmehr geht es beiStoffstromnetzen um die Abbildung und Verknüpfung parallel laufender Stoff- und Energieströme und ihrenmengenmäßigen Verflechtungen.Stoffstromnetze sind in der Lage, komplexe Stoffstromsysteme abzubilden, die• sowohl auf Prozess- als auch auf Systemebene mehrere Produkte hervorbringen,• auf der Prozessebene auch Nichtlinearitäten berücksichtigen,• neben Stoffflüssen auch Bestände im System berücksichtigen und• in flexiblen Bilanzgrenzen auswertbar sind.Die Prozesse sind eigene, in sich gekapselte Modelle, die mathematisch flexibel beschrieben werden können.Auf diese Weise wird eine hohe Flexibilität bei der Modellierung von Stoffstromsystemen erreicht, da je nachAufgabenstellung einzelne Prozesse, dargestellt als Transitionen, beliebig komplex beschrieben werdenkönnen. Die Möglichkeiten der Beschreibung von Transitionen reichen von der Wiedergabe reiner Input-/Output-Relationen über komplexe mathematische Systeme bis hin zur Hinterlegung weiterer Netzstrukturen(Subnetze). Die Berechnung eines Stoffstromnetzes bezieht sich stets auf eine Zeitperiode. Dabei ist esunerheblich, ob es sich dabei um einen Tag und ein ganzes Jahr handelt.Die Methodik der Stoffstromnetze wird bei den marktführenden Softwarelösungen für Stoffstrommodellierung,wie z.B. umberto ® , eingesetzt und hat damit innerhalb des Themengebietes eine breite Anwendunggefunden. 1266.4 Methoden und Instrumente zur Bewertung von StoffstromsystemenSowohl beschreibende als auch erklärende Modelle weisen analog zur Zunahme der Komplexität desbetrachteten Systems eine Zunahme der zur Verfügung stehenden Daten auf. Obwohl die Modellbildungselber eine Möglichkeit der Komplexitätsreduzierung realer Systeme darstellt, können Modelle selber trotzdemeine beachtliche Eigenkomplexität aufweisen, die wiederum die Entscheidungsfindung behindert.124Siehe auch Wietschel (2002), S. 76, Schultmann (2003), S. 150ff., sowie Spengler (1998), S. 100ff.125Dynamische Modelle sind v.a. bei der Modellierung von logistischen Systemen und bei der verfahrenstechnischenModellierung von Bedeutung. Dabei kommen sog. Flowsheeting-Programme (z.B. ASPEN PLUS) zum Einsatz. Siehe auchWietschel (2002), S. 106f., Schultmann (2003), S. 171ff., sowie Spengler (1998), S. 112.126Die Methodik der Stoffstromnetze wird durch Möller (2000), S. 51ff., ausführlich beschrieben.40 Pforzheimer Forschungsberichte Nr. 7