Forschung
Production & Supply Chain Management
Der Lehrstuhl „PSCM“ vereint die Themenfelder „Production Management“, „Supply Chain Management“ und „Resource Management“. Wir forschen daran, Produktionsprozesse, Produkte und Materialen mithilfe von Methoden des Operations Research energie- und ressourceneffizienter zu gestalten.
Die interdisziplinäre Zusammenarbeit des Lehrstuhls mit der Forschungsgruppe „Resource Lab“ des Instituts für Materials Resource Management erzeugt darüber hinaus ein einzigartiges Forschungsumfeld für nachhaltigkeitsorientierte Betriebswirte, Wirtschaftsinformatiker und Wirtschaftsingenieure sowie betriebswirtschaftlich orientierte Wissenschaftler vieler weiterer Disziplinen.
Production Management
In nahezu allen industriellen Unternehmen existieren Entscheidungsprobleme im Produktionsmanagement, die nicht nur von hoher praktischer Relevanz, sondern auch von hohem wissenschaftlichem Interesse sind. Anspruch der Forschungsgruppe „Production Management“ ist es daher, Konzepte und Methoden zu entwickeln, die einerseits einen hohen wissenschaftlichen Mehrwert darstellen und zu neuen Erkenntnissen führen, aber andererseits auch reale Problemstellungen adressieren. Dabei werden grundsätzlich Fragestellungen der operativen und taktischen Produktionsplanung und -steuerung sowie die Anwendung, Entwicklung und Verknüpfung von Methoden des Operations Research und des Machine Learning untersucht.
Maschinenbelegungsplanung (Scheduling)
Ein Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung problemspezifischer Scheduling-Algorithmen zur Lösung (hoch) komplexer Maschinenbelegungsplanungsprobleme. Dabei berücksichtigen wir nicht nur traditionelle Eigenschaften von Produktionssystemen und Zielsetzungen, sondern insbesondere auch deren Interdependenzen zu anderen Systemen, wie beispielsweise der Materiallogistik oder der Energiebereitstellung.
Energieeffiziente Produktion
Die Umsetzung einer energieeffizienten Produktion ist zur Reduzierung des Endenergieverbrauchs der Industrie und deren Dekarbonisierung entscheidend. Hierzu forschen wir an neuen, verbesserten Optimierungsverfahren für die strategische Planung und den operativen Betrieb von Produktionssystemen sowie entsprechenden Energiebereitstellungssystemen. Insbesondere die Elektrifizierung von Produktionsprozessen und die Bereitstellung der benötigten (elektrischen) Energie durch erneuerbare Energien definieren diesbezüglich neue Herausforderungen.
On-Demand Advanced Planning & Scheduling Systems
Oftmals fehlt es kleinen und mittleren Unternehmen (KMUs) an Finanzkraft und Wissen Entscheidungsunterstützungssysteme für das Produktionsmanagement („Advanced Planning & Scheduling Systems“) einzuführen und zu betreiben. Dies gilt auch für die Realisierung von „Industrie 4.0“ Konzepten. Ziel unserer Forschung ist es zum einen, entsprechende Dienste zu entwickeln, die „on-demand“ mit höchster Zuverlässigkeit und Datensicherheit in Anspruch genommen werden können. Außerdem soll es KMUs ermöglicht werden, die Potenziale aktueller technologischer Entwicklungen (wie „Internet of Things“, „Cyber-physische Systeme“ oder „Cloud Computing“) zu erschließen, sie in das Produktionsmanagement zu integrieren und so die Vision „Industrie 4.0“ zu verwirklichen.
Supply Chain Management
Im Forschungsbereich „Supply Chain Management“ arbeiten wir an Forschungsfragen zur Planung von vorwärts- und rückwärtsgerichteten Lieferketten. Von der Beschaffung, über Produktion und Distribution bis zum Vertrieb beschäftigen uns vor allem strategische, aber auch taktische und operationelle Problemstellungen. Ein besonderer Schwerpunkt fällt dabei dem nachhaltigen Supply Chain Management im Sinne einer Kreislaufwirtschaft oder einer Bioökonomie zu.
Bedarfs- und Aufkommensprognose
Die Bedarfsprognose stellt einen zentralen Schritt in der Planung von Wertschöpfungsketten dar, welche zumeist vorgelagert vor allen weiteren Planungsschritten stattfindet. Im Bereich der Bioökonomie stellt sich hier die besondere Herausforderung der Aufkommensprognose durch Erträge und Reststoffquoten für zum Beispiel Stroh und Rinde. Wir forschen an Prognosemethoden, welche die Anforderungen von Ertragssteigerungsdruck und Klimawandelanpassung gleichermaßen berücksichtigen.
Strategische Netzwerkplanung
Die Gestaltung von Produktions- und Aufbereitungsnetzwerken ist ein komplexes strategisches Entscheidungsproblem. Für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft sind beispielsweise strategisch günstig gelegene Aufbereitungs- und Verwertungsanlagen notwendig, um kosteneffizient wirtschaften zu können und die Umwelt nicht durch vermeidbare Transportdistanzen und Flächenverbrauch zu belasten. Insbesondere beschäftigen wir uns mit der Abwägung zwischen ökonomischer Rentabilität von Netzwerken und deren vielfältigen ökologischen und sozialen Auswirkungen.
Produktbezogene Nachhaltigkeitsbewertung
Bei der ökologischen Bewertung von Produkten müssen nicht nur sämtliche Stoffeinträge und -emissionen berücksichtigt werden, die von der Wiege bis zur Bahre eines Produktes anfallen, sondern auch die Auswirkungen, die das Produkt auf andere Wertschöpfungsketten hat. So erforschen wir beispielsweise die Vorteilhaftigkeit wiederverwendeter Elektrogeräte gegenüber neu produzierten Geräten, mögliche ökologische Einsparungen bei der Substitution von fossilen Kraftstoffen und fossilen Kunststoffen durch biobasiertes Ethanol und biobasierte Kunststoffe, oder was Lebensmittel aus konventioneller und ökologischer Landwirtschaft eigentlich kosten müssten, um verursachte Umweltschäden adäquat abzubilden.
Resource Management
Die Forschungsgruppe „Resource Management“ beschäftigt sich mit der praktischen Implementierung der Circular Economy, der Kritikalitätsbewertung für Rohstoffe, sowie der Metal Ecology. Hierbei verknüpfen wir die Methoden der Industrial Ecology, die Ökobilanzierung und die Materialflussanalyse mit den bewährten Optimierungs- und Simulationsverfahren aus dem Operations Research.
Circular Economy
Das Ideal einer Circular Economy (Kreislaufwirtschaft) hält Materialien möglichst lange in der Nutzung, so dass nur unvermeidbare Abfallströme durch Primärproduktion ersetzt werden müssen. Dazu zählen die Maßnahmen Abfallvermeidung, Wiederverwendung und Reparatur, Remanufacturing sowie Recycling. Wir erforschen die kosten- und umweltoptimale Gestaltung von Rücknahmenetzwerken und untersuchen Circular Economy Konzepte für vielfältige Produkte und Materialien von Elektroaltgeräten bis zu land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen. Globale Materialkreisläufe werden genauso betrachtet wie regionale Lösungen.
Kritische Rohstoffe
Kritikalitätsbewertungen können helfen, risikobehaftete Rohstoffe und Materialien in der Wertschöpfungskette frühzeitig zu erkennen.
Wir forschen an der Anwendung und Weiterentwicklung von Bewertungsmethoden des Versorgungsrisikos, der Bewertung des Verwundbarkeits-Potenzials kritischer Materialien und quantifizieren die oftmals damit einhergehenden gesellschaftlich-problematischen Auswirkungen.
Metal Ecology
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist das Ökosystem der Metalle. Vom Bergbau, der Rohstoffgewinnung und Materialverarbeitung über die metallischen Produkte und deren nachhaltige Nutzung bis hin zur Abfallsammlung und -sortierung sowie effizientem Recycling erfassen wir Materialströme und bewerten die Nachhaltigkeit der Metallnutzung. Unsere Themen decken sowohl Massenmetalle für Infrastruktur und Konsumgüter ab, als auch Stahl, Aluminium oder Technologiemetalle wie Neodym, Indium, Lithium und Cobalt. Ziel ist die Erforschung neuer Bewertungsmethoden zur Kreislaufführung von Metallen und die Erfassung von Materialströmen der Metalle im globalen Wirtschaftssystem.
Forschungsprojekte
Der Lehrstuhl bearbeitet neben Praxisprojekten auch Forschungsprojekte von Drittmittelgebern. Zu den am PSCM-Lehrstuhl und am Resource Lab durchgeführten Projekten gehören:
- reGIOcycle (2020-2024), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
- DownMet (2018-2020), Umweltbundesamt (UBA)
- REHAP (2016-2020), Horizon 2020 grant No. 720670
- Vorbereitung zur Wiederverwendung (2016-2020), Bayerisches Umweltministerium (StMUV)
- Kommunale Abfallvermeidungskonzepte (2013-2015), Bayerisches Umweltministerium (StMUV)
- Kritikalitätsbewertung für KMUs (2013-2014), Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Internationales Forschungsnetzwerk
In unserer Forschung arbeiten wir mit Experten aus aller Welt zusammen. Durch diese Vernetzung von Kompetenzen werden Ausbildungs- und Lösungskonzepte möglich, die über die Möglichkeiten des eigenen Fachgebietes weit hinaus gehen. Unser Forschungsnetzwerk umfasst Kollegen an folgenden Universitäten:
- Université de Bordeaux, Bordeaux, Frankreich
- University of Dayton, Dayton, Ohio, USA
- University of Hawai’i, Manoa, Hawai’i, USA
- Waseda University, Tokio, Japan
- University of Waterloo, Waterloo, Kanada