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In dieser Arbeit werden die heterogene Softwarelandschaft zur Verbesserung der Holzlogistik in einer einheitlichen Plattform integriert sowie die Auswirkungen der Softwares auf die Durchgängigkeit und Transparenz des Informationsflusses analysiert.
Es wird zunächst der Weg der Logistikkette vom Wald bis ins Werk näher betrachtet, anschließend wird auf diverse Informations- und Kommunikationsplattformen und -technologien eingegangen.
Nachfolgend wird anhand von praxisnahen Beispielen der Prozessablauf Wald-Werk kritisch betrachtet und eine Empfehlung für eine für die Forst- und Holzwirtschaft geeignete IuK-Plattform gegeben.
In dieser Arbeit werden zunächst die Facetten der Rundholztransportlogistik als Spezialgebiet der Verkehrslogistik sowie die derzeitige Tourenplanung beim Rundholztransport und damit der bestehende Handlungsbedarf von theoretischer Seite erörtert.
Mithilfe einer umfangreichen Expertenbefragung wird der praktische Handlungsbedarf zur Optimierung der gebrochenen Rundholzlogistik in Deutschland gestützt.
Nachfolgend werden sämtliche Einflussgrößen zur mathematischen Modellierung gelistet und näher betrachtet. Abschließend finden sich eine konkrete Handlungsempfehlung sowie ein umfassender Ausblick für das bearbeitete Themengebiet.
In Deutschland ist Laubholz als nachwachsende Ressource vorhanden. In langlebigen Produkten verwendet kann es eine hervorragende Kohlenstoffsenke sein. Jedoch wird fast die Hälfte der geernteten Laubhölzer energetisch genutzt. Es ergibt sich eine paradoxe Situation. Der Übergang zu einer holzbasierten Bioökonomie setzt auf die Nutzung natürlicher Kohlenstoffsenken unter Zuhilfenahme nachwachsender Rohstoffe. Laubholz in langlebigen Produkten genutzt, ermöglicht eine langfristige Kohlenstoffspeicherung und erweitert das Angebotspotenzial der Ressource. Dies sind wichtige Schritte in der Erreichung der Ziele des Klimaschutzplans 2050. Ein Umdenken in der Laubholznutzung und eine neue strategische Ausrichtung der Forst- und Holzwirtschaft, die dazu beiträgt, dieses Ziel zu erreichen, erfordert eine klare, gemeinsame Vision. Auf Basis einer dreistufigen Wertschöpfungskettenanalyse wird untersucht, wie die Wertschöpfungskette Laubholz zur Entwicklung der holzbasierten Bioökonomie beitragen kann. Eine höhere Wertschöpfung von Laubholz unterstützt den Übergang zur holzbasierten Bioökonomie und erhöht die Versorgungssicherheit. Transparente Laubholzströme zeigen noch unter Wert genutzte Mengen und ermöglichen eine optimierte Zuordnung der Laubholzströme. Es werden neue Strategien und politische Empfehlungen zur Erhöhung der stofflichen Nutzung von Laubholz für Industrie, Verbände und politische Entscheidungsträger entwickelt und bewertet. Vorliegende Arbeit erweitert den Stand des Wissens, indem die gesamte Wertschöpfungskette Holz betrachtet wird. Erstmalig wurde ein konsistenter Datensatz für die Wertschöpfungskette Laubholz für Deutschland erstellt. Die Arbeit basiert auf der Verknüpfung einer systematischen Literaturrecherche, einer Materialflussanalyse und einer hybriden Delphi-SWOT-Analyse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wertschöpfungskette Laubholz den Übergang zu einer holzbasierten Bioökonomie durch die Erhöhung der stofflichen Laubholznutzung unterstützt.
Moderne Prozesstechnologien als strategisches Element in der Transformation hin zur Bioökonomie
(2023)
Effiziente Prozesse, die die Dekarbonisierung und Defossilisierung vorantreiben, bilden die zentralen Herausforderungen auf dem Weg zur Transformation unserer Lebens- und Wirtschaftsweise. Das komplementäre Wirken beider Ansätze ist entscheidend für die Reduktion negativer Umweltwirkungen, Ressourcen- und Energieverbräuche. Daher ist eine integrative Betrachtung der verfahrenstechnischen Optimierung aus der Perspektive der Bioökonomie und der Kreislaufwirtschaft unerlässlich.
Eine bioökonomische, kreislauforientierte Wirtschaftsweise beinhaltet die Abkehr von der Nutzung fossiler hin zur nachhaltigen Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Das beinhaltet zugleich eine Transformation hin zur effizienten Verwendung von Primär- und Sekundärmaterialien. Ressourcenschonende Produktprogramme, der Einsatz nachwachsender und kreislauffähiger Materialien sind unabdingbar. Moderne Prozesstechnologien spielen dabei eine entscheidende Rolle. Die stetige Reduktion negativer Umweltwirkungen, des Energieeintrags sowie des Ressourcenverbrauchs erfordert ein konsequentes Monitoring der Prozessparameter in der Produktion. Dies ist die Basis für eine intelligente Beeinflussung der Produktionsparameter. Ziel ist es, mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) Prozesse unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen (Constraints) technisch und technologisch zu optimieren (Constraint-Statisfaction-Problem).
Durch die voranschreitende Digitalisierung in allen Bereichen der industriellen Produktion und den Einsatz moderner KI-Verfahren – auch im Bereich der Holzbe- und -verarbeitung - wird es möglich, verbesserungswürdige Prozessschritte zu identifizieren, an den Prozessen selbst intelligent zu lernen und schließlich produktspezifisch optimierte Prozesskenn- und Prozessregelgrößen zu generieren und bereitzustellen. Maßnahmen zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz müssen dabei im Vordergrund stehen.
Biogene Rohstoffe sind zwar erneuerbar, aber in ihrer Verfügbarkeit, z. B. durch Wachstumsraten und Anbauflächen, begrenzt. Neue Prozesstechnologien bilden wesentliche Grundlagen, um erhebliche Potenziale zur effizienten Ressourcennutzung, zur gezielten Beeinflussung unvermeidbarer Umweltwirkungen und zur Kreislauffähigkeit biobasierter Produkte zu schließen. Der Vortrag gibt einen Überblick, inwieweit die Belange der Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft in den aktuellen Prozesstechnologien der Holzindustrie bereits umgesetzt sind. Darauf aufbauend werden die notwendigen Schritte zur Entwicklung angepasster Prozesstechnologien als strategische Elemente der notwendigen Transformation hin zu einer bioökonomischen Wirtschaftsweise im Bereich der Holzindustrie abgeleitet.
Bio-based products show a great potential to reduce the dependence on fossil resources. Germany currently has a forerunner role in the EU, using biomass as the same resource base for material and energetic utilisation.
Beech wood is hyped in both ways: In material usage directly e.g., in the building sector to balance the possible scarcity of soft wood in the future, as well as indirectly as a feedstock for biorefineries, representing a long-term alternative to the fossil-based industry, and secondly, as energetic use due to its excellent burning quality.
The BIOECONOMY CLUSTER sees itself as an actor in a difficult tension field within implementation of the wood-based Bioeconomy. With a total stocking volume of about 635 million m3, beech is the most abundant hardwood tree species in Germany. Nevertheless, beech wood-based biorefineries compete in a difficile tension field.
One crucial factor is the reliable supply of raw materials - a consistent biomass quality, season-independent availability and efficient logistics of the raw material.
However, the production processes are technically feasible; thus, finally, there is no guarantee for selling the bio-based products to the obtained price.
How to overcome the strong tension field in the beech-based Bioeconomy? Different selected examples show possible approaches. To manage the wood-based Bioeconomy and the beech wood supply chain effectively, the influencing of factors and the managing of the same is crucial.
Das Projektziel des VP 1.1 Holzlogistik im Spitzencluster BioEconomy bestand in der Entwicklung eines mesoskopischen Simulationsmodells.
Das Modell liefert aus strategischer Sicht den Akteuren der Holzbereitstellungskette, auf Basis von kosten- und leistungsrelevanten Systemvariablen, eine fundierte Entscheidungsgrundlage zur Gestaltung der Rohstoffbereitstellung von Buchenholz.
Den Herausforderungen des dreijährigen Forschungsprojekts stellte sich der Verbund aus den Unternehmen ante-holz GmBH & Co. KG, Eickelmann Transport und Logistik GmbH & Co. KG und den Wissenschaftlern der Hochschule Rosenheim, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und dem Fraunhofer IML.
Die ausschlaggebenden Größen einer dauerhaft funktionierenden Rohstoffbereitstellungslogistik für Buchenholz am Standort Rottelberode wurden im Projekt analysiert.
Nach der systematischen Aufbereitung relevanter kosten- und leistungsspezifischen Kenngrößen erfolgt die Implementierung der Prozesse in das Simulationsmodell.
Es gelang, die entlang der Wertschöpfungskette ablaufenden Prozesse, am Beispiel von Buchenholz transparent abzubilden und zu bewerten. Abschließend wurde das Simulationsmodell durch Expertenszenarien hinsichtlich seiner Praxistauglichkeit getestet.
Als Projektergebnis steht ein Demonstrator des Simulationsmodells zur Verfügung. Dieser kann entsprechend seiner Auslegung von Clustermitgliedern genutzt werden.