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Long-term success in a company can only be assured if the employees and the management reach internal agreement on the objectives of their work. The Fraunhofer-Insitute for Factory Operation and Automation in Magdeburg is employing new methods successfully in a number of industrial projects for the generation of company objective systems.

Die über mehr als 100 Jahre gewachsenen komplexen Strukturen der Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme müssen sich zunehmend neuen Herausforderungen stellen. Die Forderung nach einer Anpassung hin zu flexiblen und nachhaltigen Systemen bedingt einen hohen Neu- und Umbaubedarf im Bestand. Als Alternativen und Ergänzung bestehender Systeme werden neben einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung auch Neuartige Sanitärsysteme diskutiert. Eine Umstellung bestehender Systeme auf Siedlungsebene findet hierbei allerdings äußert selten statt. Hierfür ist die Erarbeitung von Umgestaltungsstrategien erforderlich, um finanzielle Mittel und ökologischen Nutzen zu optimieren. In dieser Arbeit wird ein multi-kriterielles lineares Optimierungsmodell genutzt, in dem Methoden der Projektplanungs- und Netzwerkflussprobleme verknüpft werden. Als wesentliche Nebenbedingung wird die Einhaltung der Funktionsfähigkeit der sich wandelnden Systeme und als Zielfunktionen werden ökonomische und ökologische Kosten eingeführt. Lösungen des formulierten mathematischen Problems sind Pareto-optimale funktionsfähige und zulässige Strategien der weitreichenden Integration einer ressourcenorientierten Abwasserbewirtschaftung. Als Ergebnis liegt ein Instrument vor, dass die Entscheidungsfindung zur Umgestaltung von bestehenden siedlungswasserwirtschaftlichen Infrastrukturen unterstützt und mögliche Kosten und Folgewirkungen zeitlich und räumlich differenziert aufzeigen kann. Das Optimierungsmodell wurde an zwei Untersuchungsgebieten angewandt und optimale Umgestaltungsstrategien zu unterschiedlichen nachhaltigen Zielzuständen analysiert sowie eine Sensitivitätsanalyse bezüglich wichtiger Optimierungsparameter durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die generelle Umsetzbarkeit einer weitreichenden Teilstromseparation gewährleistet ist, wenn neue Elemente zur Bewirtschaftung, Behandlung und Ableitung zeitlich optimiert integriert werden. Mögliche Umgestaltungen werden keine linearen Anpassungen an Zielwerte, Veränderungen von Umweltauswirkungen oder Kostenflüsse verursachen. Es ergeben sich vielmehr über den Umsetzungszeitraum veränderliche Verläufe, die je nach Zielgewichtung von ökonomischen und ökologischen Kosten große Wirkungen zu Beginn oder zum Ende der Betrachtungsdauer zeigen. Vor allem die Gewichtung der beiden Kosten und die Auswahl der zu minimierenden ökologischen Kriterien haben einen großen Einfluss auf die gefundenen Umgestaltungsstrategien. Die jeweiligen Empfehlungen zum Umgestaltungszeitraum, der Zielgewichtung und zur allgemeinen Vorgabe der Optimierungskriterien leiten sich vor allem aus der Veranlassung für eine Systemumgestaltung ab. Die für den spezifischen Anwendungsfall optimale Umgestaltungsstrategie kann sich nur durch Diskussion mit den Entscheidungsträgern vor Ort ergeben. Das Modell hat sich hierbei als sehr gut geeignetes Werkzeug zur Analyse der Systeme herausgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Erweiterung derzeitiger Bewertungsmethoden hin zu Methoden, die zeitlich und räumlich differenzierte Aussagen für den ökologischen und ökonomischen Zustand ermöglichen, erforderlich ist. Die alleinige Planung und Betrachtung des zukünftigen Systemzustandes ist nicht ausreichend zur Beurteilung der Wirkungen einer weitreichenden Implementierung ressourcenorientierter Abwasserbewirtschaftung. Present complex and centralised structures for water supply and disposal are facing new challenges. The demand for adapting water infrastructure to flexible and sustainable systems will cause extensive construction efforts in existing systems. Alternatives and enhancement for conventional systems are sustainable urban drainage systems and ecological sanitation. For the transformation of a whole cities’ infrastructure the development of strategies is essential, as economic costs and ecological benefit should be optimised. Within this thesis, a multi-criteria linear optimisation model, in which project planning and network flow problems are linked, is used for this purpose. The fundamental constraint is to guarantee the functioning and feasibility of changing systems and the objective functions are economic and ecological costs. Solutions of the mathematical model are Pareto-optimal feasible strategies for extensive integration of resource orientated drainage and sanitation concepts. Hence, a tool for supporting decisions in transformation of existing urban water management systems is available, which identifies costs, consequences and impacts in temporal and spatial succession in a detailed way. The model was applied to two investigation areas and optimal strategies for the transformation of the existing systems to different future target states were analysed. A sensitivity analysis for main optimisation parameters was carried out. Results show, that general practicability of an extensive integration of sustainable sanitation techniques is given, if new elements for separation, treatment and drainage of waste water flows are integrated in an optimal way. The transformations will not cause linear adaptions to target values, changes in environmental impact or cost flows. In fact, changing trends will result during the transformation period, which show high effects at the beginning or end of the period of consideration subject to the weighting of objective functions. This weight as well as the choice of ecologic criteria has a high influence on optimal transformation strategies. Recommendations for the definition of optimisation criteria result from the respective objective of a system transformation. The discussion with local deciders will lead to the definite choice of an optimal strategy for application. It was demonstrated, that an extension of existing assessment methods in terms of a detailed temporal and spatial evaluation of the economic and ecologic situation is essential. The exclusive planning and consideration of the future state of systems is inadequate for assessment of effects of extensive implementation of resource orientated waste water management.

Die über mehr als 100 Jahre gewachsenen komplexen Strukturen der Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme müssen sich zunehmend neuen Herausforderungen stellen. Die Forderung nach einer Anpassung hin zu flexiblen und nachhaltigen Systemen bedingt einen hohen Neu- und Umbaubedarf im Bestand. Als Alternativen und Ergänzung bestehender Systeme werden neben einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung auch Neuartige Sanitärsysteme diskutiert. Eine Umstellung bestehender Systeme auf Siedlungsebene findet hierbei allerdings äußert selten statt. Hierfür ist die Erarbeitung von Umgestaltungsstrategien erforderlich, um finanzielle Mittel und ökologischen Nutzen zu optimieren. In dieser Arbeit wird ein multi-kriterielles lineares Optimierungsmodell genutzt, in dem Methoden der Projektplanungs- und Netzwerkflussprobleme verknüpft werden. Als wesentliche Nebenbedingung wird die Einhaltung der Funktionsfähigkeit der sich wandelnden Systeme und als Zielfunktionen werden ökonomische und ökologische Kosten eingeführt. Lösungen des formulierten mathematischen Problems sind Pareto-optimale funktionsfähige und zulässige Strategien der weitreichenden Integration einer ressourcenorientierten Abwasserbewirtschaftung. Als Ergebnis liegt ein Instrument vor, dass die Entscheidungsfindung zur Umgestaltung von bestehenden siedlungswasserwirtschaftlichen Infrastrukturen unterstützt und mögliche Kosten und Folgewirkungen zeitlich und räumlich differenziert aufzeigen kann. Das Optimierungsmodell wurde an zwei Untersuchungsgebieten angewandt und optimale Umgestaltungsstrategien zu unterschiedlichen nachhaltigen Zielzuständen analysiert sowie eine Sensitivitätsanalyse bezüglich wichtiger Optimierungsparameter durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die generelle Umsetzbarkeit einer weitreichenden Teilstromseparation gewährleistet ist, wenn neue Elemente zur Bewirtschaftung, Behandlung und Ableitung zeitlich optimiert integriert werden. Mögliche Umgestaltungen werden keine linearen Anpassungen an Zielwerte, Veränderungen von Umweltauswirkungen oder Kostenflüsse verursachen. Es ergeben sich vielmehr über den Umsetzungszeitraum veränderliche Verläufe, die je nach Zielgewichtung von ökonomischen und ökologischen Kosten große Wirkungen zu Beginn oder zum Ende der Betrachtungsdauer zeigen. Vor allem die Gewichtung der beiden Kosten und die Auswahl der zu minimierenden ökologischen Kriterien haben einen großen Einfluss auf die gefundenen Umgestaltungsstrategien. Die jeweiligen Empfehlungen zum Umgestaltungszeitraum, der Zielgewichtung und zur allgemeinen Vorgabe der Optimierungskriterien leiten sich vor allem aus der Veranlassung für eine Systemumgestaltung ab. Die für den spezifischen Anwendungsfall optimale Umgestaltungsstrategie kann sich nur durch Diskussion mit den Entscheidungsträgern vor Ort ergeben. Das Modell hat sich hierbei als sehr gut geeignetes Werkzeug zur Analyse der Systeme herausgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Erweiterung derzeitiger Bewertungsmethoden hin zu Methoden, die zeitlich und räumlich differenzierte Aussagen für den ökologischen und ökonomischen Zustand ermöglichen, erforderlich ist. Die alleinige Planung und Betrachtung des zukünftigen Systemzustandes ist nicht ausreichend zur Beurteilung der Wirkungen einer weitreichenden Implementierung ressourcenorientierter Abwasserbewirtschaftung. Present complex and centralised structures for water supply and disposal are facing new challenges. The demand for adapting water infrastructure to flexible and sustainable systems will cause extensive construction efforts in existing systems. Alternatives and enhancement for conventional systems are sustainable urban drainage systems and ecological sanitation. For the transformation of a whole cities’ infrastructure the development of strategies is essential, as economic costs and ecological benefit should be optimised. Within this thesis, a multi-criteria linear optimisation model, in which project planning and network flow problems are linked, is used for this purpose. The fundamental constraint is to guarantee the functioning and feasibility of changing systems and the objective functions are economic and ecological costs. Solutions of the mathematical model are Pareto-optimal feasible strategies for extensive integration of resource orientated drainage and sanitation concepts. Hence, a tool for supporting decisions in transformation of existing urban water management systems is available, which identifies costs, consequences and impacts in temporal and spatial succession in a detailed way. The model was applied to two investigation areas and optimal strategies for the transformation of the existing systems to different future target states were analysed. A sensitivity analysis for main optimisation parameters was carried out. Results show, that general practicability of an extensive integration of sustainable sanitation techniques is given, if new elements for separation, treatment and drainage of waste water flows are integrated in an optimal way. The transformations will not cause linear adaptions to target values, changes in environmental impact or cost flows. In fact, changing trends will result during the transformation period, which show high effects at the beginning or end of the period of consideration subject to the weighting of objective functions. This weight as well as the choice of ecologic criteria has a high influence on optimal transformation strategies. Recommendations for the definition of optimisation criteria result from the respective objective of a system transformation. The discussion with local deciders will lead to the definite choice of an optimal strategy for application. It was demonstrated, that an extension of existing assessment methods in terms of a detailed temporal and spatial evaluation of the economic and ecologic situation is essential. The exclusive planning and consideration of the future state of systems is inadequate for assessment of effects of extensive implementation of resource orientated waste water management.

Die meisten Unternehmen in nahezu allen Branchen nehmen für sich in Anspruch, marktorientiert zu sein. Sowohl in der betriebswirtschaftlichen Praxis als auch in der Wissenschaft herrscht schlussendlich keine einhellige Meinung darüber, was sich konkret hinter Marktorientierung verbirgt oder wie dies in Unternehmen umgesetzt werden kann. Industrielle Unternehmen erbringen die wesentliche Wertschöpfung im Bereich der Fertigung. Dies führt zur Problemstellung der Dissertation: Wie können industrielle Unternehmen speziell aus dem Fertigungsbereich heraus Marktorientierung unterstützen bzw. umsetzen. Als geeignetes Instrument bieten sich Fertigungsstrategien an, um Marktorientierung im Fertigungsbereich umzusetzen. Solche Ziel- und Maßnahmenbündel haben die Aufgabe, die Aspekte der Unternehmensführung, also z.B. auch Marktorientierung, mit der Fertigung zu verbinden. Es werden dazu entsprechende Fertigungsstrategien anhand einer empirischen Untersuchung konfiguriert und auf ihren Beitrag zur Marktorientierung hin bewertet. Die verwendete Datenbasis entstammt der dritten Erhebungsrunde des internationalen Forschungsprojektes IMSS. Die Konzeptualisierung von Marktorientierung, knüpft an der Gestaltung des Leistungsprogramms, also der Produkte und ggf. auch Dienstleistungen, an. Konkret stellt sich die Frage, welche Merkmale der angebotenen Leistungen vom Markt honoriert werden, also wodurch Wettbewerbsvorteile im Vergleich zur Konkurrenz erzielt werden können. In einem Modell werden die vielfältigen Ansatzpunkte für solche Wettbewerbsvorteile zu vier Wettbewerbszielbündeln zusammengefasst: Preis, Qualität, Zeit und Flexibilität. Diese vier Wettbewerbszielbündel dienen zur Identifikation verschiedener Typen von Unternehmen. Konkret unterscheiden sich Unternehmen darin, welche Bedeutung sie Preis, Qualität, Zeit und Flexibilität im Wettbewerb beimessen. Unter Berücksichtigung des Marktumfelds können vier Gruppen von Unternehmen, sogenannte Wettbewerbertypen, identifiziert werden. Diese Typologie stellt das Fundament zur Analyse der jeweiligen, typspezifischen Fertigungsstrategie dar. Die Fertigungsstrategien selbst werden aus vier Komponenten konfiguriert, die sich aus dem IMSS-Projekt heraus ableiten lassen. Die erste Komponente bilden die im Fertigungsbereich angestrebten Ziele. In einer weiteren Komponente werden der Prozesstyp und das Prozesslayout im Fertigungsbereich untersucht. Die dritte Komponente von Fertigungsstrategien befasst sich mit Planungs- und Steuerungsmaßnahmen in der Fertigung. Schließlich verdeutlicht die vierte und damit letzte Komponente anhand der Produktentwicklung die Bedeutung externer und interner Schnittstellen für eine marktorientierte Fertigungsstrategie. Aus den vier Komponenten lassen sich nun die wettbewerbertypspezifischen Fertigungsstrategien konfigurieren. Zur Evaluation der konfigurierten Fertigungsstrategien werden die Fertigungsstrategien zunächst auf ihre Stringenz hin überprüft. Die Übereinstimmung der Zielgewichtung auf Wettbewerbsebene mit der Zielgewichtung auf Fertigungsebene wird als horizontale Stringenz bezeichnet. Dies wird ergänzt durch die vertikale Stringenz zwischen den Fertigungszielen und den weiteren drei Komponenten. In einem weiteren Schritt erfolgen Performance-Vergleiche auf Gesamtunternehmensebene und auf Fertigungsbereichsebene. Folgende wesentliche Erkenntnisse und betriebswirtschaftliche Implikationen resultieren aus der Dissertation: Die Stringenz von Fertigungsstrategien ist eine wesentliche Einflussgröße für den Erfolg in der Fertigung. Zu diesem Erfolg gehört auch der Beitrag zur Marktorientierung. Industrielle Unternehmen sind gut beraten, sich intensiv mit Fertigungsstrategien auseinander zu setzen, ihre Bedeutung zu erkennen und Fertigungsstrategien zu entwickeln. Das Potenzial von Fertigungsstrategien beschränkt sich allerdings nicht auf die sprichwörtliche und viel zitierte Rolle als Erfüllungsgehilfe des Marketing. Neben dem Beitrag zur Marktorientierung bilden Fertigungsstrategien einen Fixpunkt, um besondere Fähigkeiten und Kompetenzen im Sinne einer Ressourcenorientierung zu identifizieren.

Sowohl Fassaden-, Dach- und an ein Gebäude angrenzende Freiraumbegrünungen haben hinsichtlich klimatischer, biologischer und gestalterischer Gesichtspunkte eine positive Auswirkung auf die direkte Umgebung eines Gebäudes. Vor allem in stark bebauten urbanen Gebieten stellen grüne Flächen einen wichtigen Ausgleich zu versiegelten Oberflächen dar, indem ein Stück Natur zurück in die Stadt gebracht wird. Dies äußert sich unter anderem durch eine Abflachung von Temperaturspitzen, eine natürliche Regenwasserregulation und die Förderung der Biodiversität. Ebenfalls sind bauphysikalische Vorteile durch Gebäudebegrünungen zu verzeichnen, wie etwa ein Dämmeffekt. In dieser Arbeit werden verschiedene Prestigeprojekte, hauptsächlich aus dem DACH-Raum, vorgestellt und hinsichtlich ihrer Ziele und positiven Auswirkungen analysiert. Der Fokus liegt dabei vor allem auf den baulichen Merkmalen der Projekte und wie diese in Zusammenhang mit den ausgewählten Begrünungssystemen stehen. Technische Zeichnungen stellen die Aufbauten und Anbringungen der grünen Konstruktionen an der Gebäudeoberfläche detailliert dar. Das Ziel dieser Arbeit ist das Formulieren von Planungsgrundlagen, die einen Planer oder Bauherrn bei der Entscheidung für ein Begrünungssystem unterstützen. Dieser Leitfaden umfasst Fassaden- und Dachbegrünungen sowie eine Begrünung von Innenhöfen und Außenflächen, die ein Gebäude umgeben. Betrachtet und differenziert wird dabei zwischen der Planung einer Begrünung im Rahmen eines Neubauprojekts und der nachträglichen Begrünung eines Bestandsgebäudes. Dies ist notwendig, da ein Bestandgebäude bauliche Voraussetzungen mitbringt, welche die Auswahlmöglichkeiten für ein System wesentlich einschränken. Bei einem Neubauprojekt hingegen kann die Begrünung in einer frühen Planungsphase miteingebunden werden, was eine freiere Gestaltung der Begrünungslösungen ermöglicht. Die Vorgangsweise für den Entwurf des Leitfadens beginnt mit dem Herausfiltern und Zusammenfassen von Entscheidungskriterien, wozu einerseits das Begrünungsziel zählt und andererseits Standortkriterien sowie bautechnische, ökonomische und gestalterische Kriterien. Grafiken zur Pflanzenauswahl schlagen zudem potenzielle Pflanzenarten je nach Begrünungssystem aus den analysierten Prestigeprojekten vor. Für die Systemauswahl im Rahmen eines Neubauprojekts liegt ein multikriterielles Entscheidungsproblem vor, welches mit der Methode der Zielgewichtung gelöst wird. Eine maßgebende Rolle spielen dabei die Begrünungsziele bzw. ökonomischen und gestalterischen Wünsche des Bauherrn. Die Systemauswahl bei einem Bestandsgebäude wiederum wird maßgebend beeinflusst durch den Standort und die unveränderlichen baulichen Merkmale. Die Entscheidungsfindung wird in diesem Fall auf mehreren Ebenen mithilfe von angefertigten Tabellen zur Systemdifferenzierung gelöst. Deutlich wird, dass die Auswahl und Ausführung eines Begrünungssystems von zahlreichen Faktoren abhängen. Die in dieser Arbeit enthaltenen Beispielprojekte spiegeln nicht ausreichend Informationen wider, um einen allgemeingültigen Planungsleitfaden zu verfassen. Außerdem bedarf es weiterer Forschung in Hinsicht auf ökologische, ökonomische, bauphysikalische und umweltmedizinische Auswirkungen der unterschiedlichen Systeme. Das in dieser Arbeit entwickelte multikriterielle System bildet jedoch ein wichtiges Fundament zur Entscheidungsfindung für die richtige Gebäudebegrünung. Diese Basis kann in Zukunft erweitert werden durch neue Erkenntnisse in der Forschung sowie durch Daten aus unterschiedlichen Fachbereichen und Quellen., Green facades, roofs and open spaces adjacent to a building have a positive effect on the immediate surroundings of a building in terms of climatic, biological and design aspects. Especially in densely built-up urban areas, green spaces represent an important compensation to sealed surfaces by bringing a piece of nature back into the city. This manifests itself, among other things, through a flattening of temperature peaks, natural rainwater regulation and the promotion of biodiversity. There are also advantages to green buildings in regards to building physics, such as an insulating effect. In this work, various prestige projects, mainly from the DACH region, are presented and analysed regarding their objectives and positive effects. The focus is mainly on the structural features of the projects and how these are related to the selected greening systems. Technical drawings show in detail the construction and application of the green constructions on the surface of the buildings. The aim of this work is to formulate planning guidelines that will assist a designer or builder in deciding on a green system. This guideline includes facade and roof greening as well as greening of patios and outdoor areas surrounding a building. A distinction is made between the planning of greening in the context of a new building project and the subsequent greening of an existing building. This is necessary because an existing building has structural preconditions that significantly limit the options for selecting a system. In a new construction project, on the other hand, the greening can be included in an early planning phase, which allows a freer design of the greening solutions. The procedure for drafting the guide begins with filtering out and summarising decision-making criteria, which include the greening objective on the one hand and location criteria as well as structural, economic and design criteria on the other. In addition, graphics for plant selection suggest potential plant species from the analysed prestige projects, depending on the greening system. For the system selection in the context of a new building project, a multi-criteria decision problem exists, which is solved with the method of target weighting. The greening goals and the economic and design wishes of the client play a decisive role. The choice of system for an existing building, on the other hand, is decisively influenced by the location and the unchangeable structural characteristics. In this case, the decision-making process is solved on several levels with the help of prepared tables for system differentiation. It becomes clear that the selection and implementation of a greening system depends on numerous factors. The example projects included in this work do not reflect sufficient information to compile a generally valid planning guide. In addition, further research is needed on the ecological, economic and physical effects of the different systems. However, the multicriteria system developed in this work forms an important foundation for making decisions about the proper greening of buildings. This basis can be extended in the future by new discoveries in research as well as by data from different disciplines and sources.