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- Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik (153) (remove)
In der vorliegenden Arbeit werden die Kosten der Sprühtrocknung bei drei verschiedenen Kapazitätsgrößen mit jeweils variierender Kapazitätsauslastung nach einer speziellen Form der Teilkostenrechnung bestimmt. Die Kapazitätsgrößen betragen 10800, 21600 und 32400 kg Magermilch pro Stunde. Die verarbeiteten Milchmengen liegen
zwischen 12,8 Mio. und 256,6 Mio. kg im Jahr; dabei variieen die Stückkosten zwischen 4,80 und 1,78 Pf/kg Mm. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Kostendegression bedeutend stärker durch den Grad der Kapazitätsauslastung als durch die Kapazitätsgröße beeinflußt wird.
In der vorliegenden Arbeit werden die Kosten für die Produktion von Speisequark mager und Speisequark 40 % F.i.Tr. für zwei Kapazitätsgrößen von 4.800 bzw. 9.500 kg Km/h nach einer speziellen Form der Teilkostenrechnung bestimmt. Bei Variationen der Kapazitätsauslastung (Pro
duktionstage X Produktionsstunden/Tag) und der Produktanteile ergeben sich Kosten zwischen 11,99 und 18,95 Pf pro Becher Speisequark mager bzw. 11,73 und 18,45 Pf je Becher Speisequark 40% F.i.Tr. Das entspricht einer Differenz in den Stückkosten von durchschnittlich 27,5 Pf/kg Speisequark. Es zeigt sich dabei, daß die Kostendegression bedeutend stärker durch den Grad der Kapazitätsauslastung als durch die Kapazitätsgröße beeinflußt wird.
Für die Produktion von drei Sorten stichfestem Joghurt (Natur, mit unterlegter Frucht und Mix) werden die Kosten nach einer speziellen Form der Teilkostenrechnung in Abhängigkeit von der Kapazitätsauslastung bestimmt. Es werden drei Modelle mit unterschiedlicher Kapazitätsgröße dargestellt: 6500, 13.000 und 26.000 Becher/h. Durch Variationen der Produktmenge, Produktionstage und Produktanteile ergeben sich Kosten zwischen 12,6 und 9,3 Pf/Becher Joghurt Natur bzw. 18,7 und 15,5 Pf/Becher Joghurt mit unterlegter Frucht bzw. 17,0 und 14,0 Pf/Becher Joghurt Mix. Je nach Produktionsbedingungen können Stückkostendifferenzen von über 20 Pfennig je kg Produkt auftreten.
In dieser Arbeit werden die Grundlagen zur Bestimmung des Kostenverlaufs einzelner ausgewählter Molkereibetriebsabteilungen bei unterschiedlichen Kapazitätsgrößen und -auslastungen bestimmt. Den Produkten (Abteilungen) werden die mengenproportionalen Produkteinzelkosten zugerechnet sowie die Gemeinkosten der Abteilung, die sich aus jahresfixen, tagesfixen und chargenfixen Kosten zusammensetzen. Für Energie werden lediglich mengenproportionale Kosten in Ansatz gebracht. Die sonstigen Kosten der Hilfskostenstellen werden grundsätzlich nicht auf die Produkte bzw. Abteilungen umgelegt; sie werden im letzten Teil dieser Veröffentlichungsreihe behandelt. Die objektive Vergleichbarkeit der Kosten kann so gewährleistet werden. Ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit war die Entwicklung eines für alle Abteilungen brauchbaren Simulationsmodells, das für den Einsatz in der EDV konzipiert wurde. Neben der Berechnung der anfallenden Kosten bei unterschiedlichen Anlagengrößen sind bei dem Computermodell beliebige Variationen der folgenden Faktoren möglich. Dadurch können die Auswirkungen eines veränderten Beschäftigungsgrades bzw. einer anderen Kapazitätsauslastung auf die Stückkosten der einzelnen Produkte ermittelt werden. Es ist vorgesehen, die Daten über Jahre hinaus auf dem neuesten Stand zu halten und zu veröffentlichen.
Fenster versorgen die Innenräume mit Tageslicht, dienen der Lufterneuerung in den Räumen und schützen vor Umwelteinflüssen wie Kälte, Wärme, Lärm, Wind und Niederschlägen. Entsprechend weitgefächert ist das Spektrum deer planungsrelevanten Aspekte. Sowohl licht-, lüftungs-, wärme-, schall und wohntechnische als auch hygienische, psychologische und nicht zuletzt wirtschaftliche Gesichtspunkte sind bei edr täglichen Arbeit zu beachten.
Die Funktion eines Gebäudes, seine flächenmäßige Ausdehnung und seine Gliederung sowie seine Einbettung in die Umgebung bestimmen letztendlich die Dachkonstruktion. Der Planer steht hierbei vor der Aufgabe, unter Beachtung aller bauphysikalischen wie bautechnischen Gegebenheiten ein Optimum an gestalterischer Qualität bei Respektierung wirtschaftlicher und baupraktischer Belange zu realisieren, wobei zu beachten ist, dass gerade das Dach von den die Gebäudehülle bildenden Bauteilen der größten und unmittelbarsten Beanspruchung unterliegt.
Die empfindliche Verteuerung des Rohöls im Laufe der letzten Jahre und die in ihrem Sog erfolgten Preissteigerungen auch für die anderen Energieträger haben Energie zu einem besonders kostbaren Wirtschaftsgut werden lassen. Es ist ganz deutlich geworden, dass Energie in allen Lebens- und Produktionsbereichen äußerst sparsam verwendet und optimal genutzt werden muss. Mittel- und langfristig gesehen sind daher gezielt Anstrengungen zu unternehmen, nicht einen Brennstoff durch einen anderen zu ersetzen, sondern - wo immer auch möglich - die natürlcihen Energiequellen zu nutzem.
Nur wenn eine klebgerecht ausgeführte Konstruktion mit dem richtigen Klebstoff nach optimaler Oberflächenbehandlung und mit angepssten Abbindebedingungen gefertigt wird, sind Klebverbindungen von maximaler Festigkeit und Alterungsbeständigkeit zu erzielen. Am Beispiel von Bremsbelägen wird gezeigt, dass bei einer entsprechenden Erprobung auch sogenannte Sicherheitsteile durch Kleben hergestellt werden könne.
Am 12. und 13. Juni 1986 fand in Konstanz das Symposium Haftung von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden statt. Die Veranstaltung wird in vierjährigem Turnus von der Deutschen Gesellschaft für Metallkunde (DGM) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen ausgerichtet. Als interdisziplinäres Thema stand die Haftung zwischen unterschiedlichen Stoffen auf dem Programm. In 18 Referaten sind Erkenntnisse und Probleme aus unterschiedlichen Arbeitsbereichen vorgetragen worden. Insgesamt nahmen etwas 100 Fachleute aus dem In- und Ausland teil.
Die Prüfung von Klebverbindungen erfolgt häufig im Zugscherversuch. Bei der Anwendung dieser Prüfmethode bei Polymer-Metall-Klebverbindungen tritt oft ein Bruch im Polymerteil auf. Dadurch wird die Aussagefähigkeit des Zugscherversuchs stark eingeschränkt. Das gilt vor allem für die Optimierung der Oberflächenvorbehandlung von Polymerteilen. Der vorliegende Beitrag untersucht die Beanspruchungsparameter von Polymer-Metall-klebverbindungen im Zugscherversuch und leitet daraus Forderungen an geeignete Prüfanordnungen ab.
Viele Kunststoffe besitzen nur schlechte Adhäsionseigenschaften. So lassen sich viele technisch wichtige Kunststoffe adhäsiv nur dann zufriedenstellend mit Adhäsionsklebstoffen kleben, wenn die Kunststoffteile vorbehandelt worden sind. Versuche mit einer Niederdruckplasmabehandlung führten zu brauchbaren Ergebnissen.
Die Einführung von EDV-Systemen zur Steuerung und Überwachung des Produktionsprozesses, also in erster Linie PPS (Produktions-Planungs- und -Steuerungs-Systeme) und BDE (Betriebsdatenerfassungs-Systeme) ist im allgemeinen mit einem grossen Arbeits- und Kostenaufwand verbunden, wobei die Effizienz der implementierten Systeme häufig nicht den Erwartungen der Nutzer entspricht. Dies trifft besonders auf die Klein- und Mittelbetriebe zu, weil dort innerhalb der Betriebsorganisation keine Planstellen für EDV-Spezialisten vorgesehen sind, die bei der Umstellung auf eine EDV-Organisation helfen könnten. Diese Stellen liessen sich mit der alleinigen Erledigung von betrieblichen EDV-Aufgaben bei dieser Betriebsgrösse auch nicht wirtschaftlich rechnen. Es muss also vor einer solchen Einführung bereits klar sein, wie aus betriebsorganisatorischer Sicht die EDV mit den vorhandenen Mitarbeitern in den Betriebsprozess einzugliedern ist.
Kleben im Kraftfahrzeugbau
(1987)
Die Milchwirtschaft will höhere Preise für Speisequark erlösen. Begründet wird dies mit der in der Bundesrepublik Deutschland gesetzlich verordneten Trockenmasseanhebung des Speisequarks von 17% auf 18%. Da diese Änderung zum 1. Januar 1987 bereits in Kraft trat und den Molkereiunternehmen lange vorher bekannt war, ist die Frage zu stellen, warum eine Änderung der variablen Kosten, von der alle Hersteller gleichermaßen betroffen sind, so schwer am Markt in entsprechende Preisanhebungen umzusetzen ist.
Eine schnelle Erfassung aller Wartezeiten und Störungen im Produktionsablauf und ihre richtige kostenmäßige Bewertung zu einer wirksamen Kontrolle der Gemeinkosten in der Produktion ist schon seit langem eine betriebliche Forderung. Ihre Erfüllung scheiterte bisher häufig an fehlenden organisatorischen Voraussetzungen und den nicht für diese Zwecke geeigneten EDV-Sachmitteln. Mit Hilfe von online konzipierten, im Dialog arbeitenden BDE-Systemen können diese Mängel jetzt behoben werden. Schwachstellen im Prozess lassen sich aktuell lokalisieren und damit auch rasch beseitigen. Das im folgenden hier vorgestellte Programm zur Erfassung der benötigten Daten ist gleichzeitig die Kernzelle eines zur Planung und Steuerung des Auftragsbearbeitungsprozesses eingesetzten Logistiksystems, mit dem noch eine große Anzahl weiterer organisatorischer Aufgaben gelöst werden kann. Betrachtungsschwerpunkt in diesem Beitrag ist die verursachungsgerechte Erfassung von Gemeinkosten im Prozess.
Flexibel mit „make or buy"
(1989)
Mit BDE immer dicht am Ball
(1989)
Wer Logistikabläufe unter Kontrolle halten will, gliedert sie hierzu in Teilabläufe und sorgt dafür, daß am Ende jedes wichtigen Teilablaufs festgestellt wird, ob alles nach Plan läuft oder nicht. Die Computertechnik hält hierfür sogenannte BDE-Terminals bereit, also Eingabestationen für Betriebsdaten. Verbindet man die Stationen mit einem zentralen Computer, kann man den gesamten Ablauf lückenlos überwachen. Der folgende Artikel beschreibt, wie BDE das Erreichen der Logistikziele, kurze Auftragsdurchlaufzeit bei minimalen Beständen und hoher Termintreue, fördert.
Matrizen ordnen Behälterlauf
(1989)
Ausfall- und Ausfallfolgekosten sowie Wiederanlauf- und Zusatzlaufkosten zwingen auch nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten die Unternehmen, die Bedeutung und den Umfang der Instandhaltungsaktivitäten höher als bisher einzuschätzen. Der Artikel befasst sich mit der Fragen, warum die Wartung mit in das Logistik-Konzept aufgenommen werden soll.
Aus den Veröffentlichungen über CIM-Projekte geht immer häufiger hervor, dass der von den Anbietern vertretene hohe Anspruch einer umfassenden CIM-Anwendung und die Ergebnisse durchgeführter CIM-Realisierungen in der Praxis nicht übereinstimmen. Es wäre jedoch falsch, aufgrund dieser Beobachtungen die CIM-Strategie als solche in Frage zu stellen. Der Ausweg aus diesem Missstand ist vielmehr über geeignete CIM-Einführungsstrategien zu suchen.
Bei Qualitätsmängeln ist es mit der reihenfolgegerechten und zeitgenauen Anlieferung direkt in den Produktionsbereich nicht mehr möglich, auf Ersatzmaterial zurückzugreifen. Ein wichtiger Schritt zu der daher geforderten Null-Fehler-Rate in der Produktion ist die informationstechnische Einbindung der Qualitätssicherung in das Logistik-Konzept des Unternehmens. der Artikel beschreibt, wie eine solche Einbindung aussieht.
Dienstleisters Vollzugmelder
(1989)
Für Produktionslogistiker ist der Leitstand bereits ein Selbstverständnis. Er verschafft Übersicht, ermöglicht gezieltes Eingreifen und hilft Termine halten. Das Steuern komplexer Abläufe ist in der Produktion ohne Leitstand kaum mehr denkbar. Im folgenden Beitrag wird der Frage nachgegangen, was Dienstleister vom Leitstand erhoffen können.
Der Zugscherversuch ist die am häufigsten angewandte Prüftechnik für Klebverbindungen. Die dabei ermittelte Klebfestigkeit ist jedoch eine wenig aussagefähige Größe. In keinem Fall kann sie als Werkstoffkennwert den Klebstoff charakterisieren. Als Ausgangsgröße für Berechnungen bei der Dimensionierung von Klebverbindungen ist das Ergebnis des Zugscherversuchs deshalb nicht geeignet.
Die Anpassungsfähigkeit eines Unternehmens an rasch wechselnde Wettbewerbssituationen bei kundenwunschorientierter Produktion mit veränderlichen Losgrößen und unterschiedlichen Terminrestriktoren kann nur über ausgefeilte Strategien und durch DV-Einsatz erzeugt werden. Anforderungsgerechte CIM- und Logistik-Konzepte sind eine wesentliche Vorraussetzung, damit die geforderte Flexibilität erreicht wird. Den unabdingbaren Informationsfluss schafft hierbei die Betriebsdatenerfassung.
Innerhalb der vereinfachten Logistikformel "Das richtige Material in richtiger Höhe und richtiger Qualität zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Platz zur Verfügung zu stellen" spielt die Festlegung des richtigen Zeitpunktes bei der Durchsetzung der logistischen Zielsetzung eine besonders wichtige Rolle. Es ist damit der Bedarfszeitpunkt gemeint, diesen exakt zu bestimmen und dann im Ablauf auch einzuhalten, bereitet häufig große Schwierigkeiten. Dieser Bedarfszeitpunkt legt den genauen Termin im zeitlichen Prozessablauf innerhalb der gesamten betrieblichen Vorsorgungskette fest, an dem die benötigten Materialien und Produktionsmittel zur Verfügung stehen müssen. Seine Bedeutung erhält der Bedarfzeitpunkt dadurch, dass Interessen oder Zielsetzungen der Beschaffungs-, Produktions- und Vertriebslogistik hier zusammentreffen.
Die Umsetzung der an sich seit längerem bekannten Logistikkonzepte stößt in vielen Unternehmen auf Schwierigkeiten. Oft fehlen durchgängige, prozessorientierte Gesamtlösungen. Zum Teil liegt dies daran, dass die üblichen PPS-Systeme im Feinplanungs- und Steuerungsbereich die gestiegenen logistischen Anforderungen nicht erfüllen können.
Klebverbindungen werden häufig dem Zugscherversuch nach DIN 53 238, dem wohl wichtigsten Versuch der Klebtechnik, unterzogen. Die Belastung jedoch entspricht nicht den in der Praxis verkommenden Bedingungen. Es stellt sich die Frage, ob die im Zugscherversuch ermittelten Kenndaten zur Dimensionierung von Klebverbindungen überhaupt geeignet sind.
Das Versagen von Klebungen kann durch ungenügende Adhäsion, Alterungsprozesse oder mechanische Spannungen erfolgen. In der SMD-Technologie werden Werkstoffe geklebt, die verschiedene Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Bei SMD-Klebverbindungen gewährleistet die nachfolgende Lötung deren Langzeitfestigkeit. Wurde für eine gute Adhäsion reichlich Vorsorge getroffen und die Klebung versagt trotzdem, stellt sich die Frage: Spielen mechanische Eigenschaften für den Einsatz von SMD-Klebstoffen eine Rolle?
Klebemöglichkeiten von PTFE
(1990)
Die hohe Beständigkeit und die antiadhäsiven Eigenschaften von Polytetrafluorethylen (PTFE) erschweren das Kleben dieses Kunststoffes beträchtlich. Da PTFE praktisch unlöslich ist, können Diffusionsklebverbindungen nicht hergestellt werden und Adhäsionsklebverbindungen haben nur eine geringe Festigkeit. Es ist jedoch durch entsprechende Behandlungen möglich, die Oberfläche so zu verändern, dass hochfeste Adhäsionsklebverbindungen möglich sind.
Methodische Weiterentwicklungen der Modellabteilungsrechnung für milchwirtschaftliche Betriebe
(1990)
Vor 15 Jahren wurde der erste Beitrag einer Serie von Modellabteilungsrechnungen mit dem Ziel veröffentlicht, der Praxis und Wissenschaft nachvollziehbare Planungshilfen
für die Gestaltung optimaler Produktionsstrukturen in der Milchwirtschaft an die Hand zu geben. Dieses Ziel gilt auch heute noch, jedoch hat sich im Laufe der Zeit immer
deutlicher herauskristallisiert, daß eine Fortschreibung der Faktorpreise sowie eine gelegentliche Aktualisierung der Faktormengenverbräuche in Anpassung an neue technologische Entwicklungen allein nicht ausreichen, die selbstgesetzen Ansprüche an die Modellabteilungsrechnung zu erfüllen.
Die Analyse von Struktureffekten in der „Allgemeine Milchbehandlung“ wird anhand zweier Fragen vorgenommen:
1. Welche Effekte hat die Größe der Abteilung auf die Produktionskosten?
2. Welche Kosteneinsparungen hätten - ausgehend von der bundesdeutschen Ist-Struktur milchverarbeitender Betriebsstätten - moderate Strukturveränderungen zur
Folge?
Struktureffekte bei der Schnittkäseproduktion. Thesen und Argumente zur Molkereistruktur Teil III
(1990)
Im Rahmen dieses Beitrages wird die Wechselwirkung zwischen abteilungsspezifischen Produktionskosten und der Struktur von Produktionsabteilungen für die Herstellung von Schnittkäse untersucht. Die Analyse eventueller Struktureffekte geschieht in zwei Schritten: zuerst wird der Einfluß unterschiedlicher Kapazitätsgrößen und -auslastungen von Käsereiabteilungen auf die Produktionskosten bestimmt. Danach wird der Frage nachgegangen, wie die Produktionsstrukturen für Schnittkäse in der BR Deutschland aussehen und welche Kosteneinsparungspotentiale sich bei moderaten Strukturveränderungen ergeben.
Standen bisher bei den umfassend in der Literatur behandelten Logistikansätzen mehr die Materialwirtschaftsprobleme hinsichtlich der zeitgerechten Beschaffung und der Bestandshöhe im Vordergrund der Betrachtung, so meldet sich jetzt die Zeitwirtschaft mit den damit verbundenen Anstößen auf die Unternehmensstrategie zurück. Der Zeitfaktor ist bei kapitalintensiver Produktion schon immer ein knappes Gut gewesen, mit dem gut gewirtschaftet werden musste, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die derzeitige Wettbewerbssituation mit immer kürzeren Produkt-Entwicklungszeiten, Produkt-Lebenszeiten, Produkt-Herstellzeiten, Produkt-Lieferzeiten verstärkt die enorme Bedeutung des Zeitfaktors als Wert oder Bezugsgröße für Kosten, Termine oder Kapazitäten.
Obwohl die Klebtechnik eines der ältesten Fügeverfahren der Welt ist, sind die Kenntnisse über diese Technik häufig noch sehr gering. Dies zeigt sich an vielen Stellen, beim Verkaufsgespräch von Klebstoffen, aber auch in Beiträgen zu klebtechnischen Seminaren. Es werden manchmal "Merk"würdige Ansichten über das Kleben geäußert.
Logistische Funktionsketten mit der Integration von Information, Arbeits- und Materialflüssen für einen durchgängigen Auftragsabwicklungsprozeß müssen auch Qualitätssicherungsfunktionen mit beinhalten. Dies ist nur über eine entsprechende QS-Systemarchitektur zu realisieren, die an jeder Stelle im dispositiven und operativen Ablauf im Sinne der Fehlervermeidung dafür sorgt, daß die angestrebten Qualitätsziele erreicht werden.
Eine ganzheitliche CIM-Einführung setzt neben einer Veränderung der Organisation vor allem ein integratives Informationsmanagement voraus. Die Notwendigkeit zu gesamtheitlichem Denken in funktionsübergreifenden Zusammenhängen erfordert in erster Linie Führungsqualität und Mitarbeiterqualifikation. Diesem Umstand wird in dem vom Autor vorgestellten CIM-house-Modell ausdrücklich Rechnung getragen.
Die Schaffung eines marktorientierten Lieferspektrums für eine optimale Marktversorgung stellt erhöhte Anforderungen an die Planung und Steuerung des Auftragsabwicklungsprozesses. Über ein betriebsspezifisch entwickeltes Logistikkonzept mit einer anforderungsgerechten CIM-Werkzeuganwahl lassen sich die vorhandenen Probleme, ein volles Fertigwarenlager mit nicht nachgefragten Fertigartikeln, lösen.
Die Marktentwicklung zu kleineren Losgrößen mit zunehmender Variantenvielfalt stellt gerade an einen Programmfertiger erhebliche Anfordungen, um immer das richtige Lieferspektrum in seinem Fertigwarenlager bereitzuhalten. Die einfachste Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht in einer hochflexiblen Produktion, bei der die nachgefragten Artikel in der Kundenausführung sofort nach Auftragseingang gefertigt werden. In der Praxis entstehen aber erhebliche Rückstände, weil keine unbegrenzte Kapazität zur Erledigung dieses Aufgabenberges vorhanden wäre.
Obwohl durchgängige CIM- und Logistik-Konzepte zur Erfüllung der permanent steigenden Kundenforderungen hinsichtlich spezifischer Produktausführungen bei qualitätsgerechter und termintreuer Auslieferung in den meisten Unternehmen noch nicht realisiert sind, beginnt bereits die Diskussion um eine neue Unternehmensstrategie: die "Lean Production". Das Ziel heißt diesmal, in allen Bereichen Ressourcen zu minimieren, um mit Hilfe einer schlanken Fertigung bei den Kosten Weltstandard zu erreichen.
In der Bundesrepublik Deutschland gibt es rund 200000 Lieferstellen für Molkereiprodukte vom industriellen Großverbraucher bis zum Facheinzelhändler mit Milchproduktenangebot. Gut die Hälfte der gesamten Nachfrage schöpfen die Zentralläger sowie die Geschäfte des Lebensmitteleinzelhandels ab, wobei die Belieferung des LEH weitestgehend auf Strecke erfolgt. - Dipl.-Wirtsch.-Ing. Heinrich Wietbrauk von der Bundesanstalt für Milchforschung in Kiel analysiert für „dynamik im handel" die milchwirtschaftlichen Warenströme in Deutschland.
Unternehmen, die schnell auf veränderte Marktsituationen reagieren müssen, benötigen eine funktionierende Logistik, die eine Klammerfunktion für alle betrieblichen Bereiche ausübt. Kernstück eines Logistikkonzepts ist das PPS-System, das sich mit Hilfe zeitgemäßer Software immer mehr zur maßgeschneiderten Lösung entwickelt. Ein Weg, um Logistikmodule anforderungsgerecht einzuführen, lässt sich anhand eines besonderen Cim-Modells verdeutlichen, dessen letzter Arbeitsschritt das Auswählen von Hardware und Software ist.
Nach wie vor ist die seit langem bekannte Forderung nach einer durchgängigen Transparenz des betrieblichen Werteflusses zur Überprüfung der vorgegebenen logistischen Zielvereibarungen und als Hilfe zur Entscheidungsfindung über ein funktionierendes Produktions-Controlling nur sehr schwierig zu erfüllen. Hier hilft der Einsatz von anforderungsgerecht eingeführten BDE-Systemen und die exakte Definition der Zielgrößen in Form von Kennzahlen.
Erfolgsfaktoren im Griff
(1993)
Kleine Losgrößen, bedingt durch immer neue Kundenanforderungen nach speziellen Produktausführungen, lassen aus Wettbewerbsgründen eine konventionelle Massenproduktion mit unfelxiblen Produktionsabläufen nicht mehr zu. Neue Wege sind nötig, um gegenüber der Konkurrenz - besonders aus Fernost - auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei hat gerade diese Konkurrenz mnachen Anstoss zur Veränderung durch für uns ungewohnte Wettbewerbsstrategien gegeben. Auch wenn viele der Grundlagen und Methoden dieser Strategien aus Europa stammen, wurden sie sehr geschickt und innovativ den dortigen gesellschaftlichen und technologischen Randbedingungen angepasst. Nun sind sie in anderer Form bei uns wieder ins Bewusstsein zurückgekehrt. Dies gilt insbesondere für Lean Production, die "schlanke" Produktion. Hier können die Fachleute bei uns lernen, wie sich durch Mitarbeitermotivierung, Vereinfachung und Dezentralisierung der Abläufe der Weltkostenstand wieder erreichen lässt.
Wegen der Vielzahl unterschiedlicher Teile in variierenden Losgrößen ist es in der spanenden Fetigung besonders wichtig, Hardware und Software für logistische Aufgaben anforderungsgerecht auszuwählen. Ausgehend von den logistischen Grundfunktionen im Betrieb sind die Grunddatenbereitstellung, die Prozessstruktur, die Produktgestaltung, das Beschaffen und das Lagern auf die rechnergestützte Logistik auszurichten.
In der vorliegenden Arbeit, deren erster Teil in Heft 2 dieser Zeitschrift veröffentlicht wurde, werden die Kosten der “Schnittkäserei” am Beispiel der Herstellung von Gouda-Käse modellhaft bestimmt, wobei die vor 17 Jahren durchgeführten Modellkalkulationen für Edamerkäse hinsichtlich der Funktionsinhalte der Abteilung ausgedehnt und dem neuesten Stand der Technik sowie heutigen Schnittkäsereiproduktionsstrukturen angepaßt wurden. Zudem sind die generell für alle Modellabteilungen geltenden methodischen Weiterentwicklungen in den Kalkulationen berücksichtigt worden. In den sechs Unterabteilungen Vorstapelung, Bruchbereitung und Pressen, Salzbad, Käsebehandlung und Reifungslager, Abpackung sowie Versandkühlraum und Expedition wird ein rindengereifter Gouda-Käse (12-kg-Laib) hergestellt und hinsichtlich seiner Kostenverursachung untersucht. Zur Bestimmung der Modellkosten wurden vier Modelle gebildet, deren Kapazitäten in der Kesselmilchverarbeitung zwischen 8.000 und 48.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 21 und 100% simuliert wurde, können so die Kosten für Käsemengen zwischen rd. 5.100 und 30.8001 Käse/Jahr bestimmt werden. Gemäß den vorgegebenen Kapazitäten müssen die technischen Voraussetzungen für die Ausgestaltung der einzelnen Unterabteilungen modellspezifisch festgelegt werden, wobei eine Anpassung der technischen Auslegung an eine verringerte Auslastung bei 33%iger Beschäftigung erfolgt. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion betragen 10,6 Mio. DM in Modell 1 und 40,3 Mio. DM in Modell 4. Bezogen auf die jeweilige Rohstoffeinsatzmenge ergeben sich hieraus spezifische Investitionen, die mit zunehmender Modellgröße erheblich sinken: Machen sie im Modell 1 noch 215,6 Tsd. DM/1 Mio. kg jährlicher Rohstoffeinsatzmenge aus, so verringern sie sich im Modell 4 auf 135,3 Tsd. DM/1 Mio. kg.
Produktspezifische Investitionen und Faktormengenverbräuche führen zu den Einzelkosten des Produktes Gouda, die je nach Modellgröße und Beschäftigungsgrad zwischen 510,8 und 538,5 Pf/kg Käse liegen. Die Gesamtkosten der “Schnittkäserei”, die sich aus den Einzelkosten des Produktes Gouda und den Einzelkosten der Abteilung zusammensetzen, betragen 530,9 bis 654,3 Pf/kg Käse. Den größten Anteil an den Gesamtkosten haben die Rohstoffkosten (73 bis 90%). Der Anteil der Anlagekosten schwankt je nach Beschäftigung zwischen 4 und 18%, während die Personal- und sonstige Betriebskosten im Vergleich zu den beiden vorgenannten Kostenartengruppen in allen Modellen nur eine geringere Bedeutung haben. Betrachtet man die Gesamtkosten (ohne Rohstoffkosten) hinsichtlich ihrer Entstehung in den Unterabteilungen, so ist festzustellen, daß die höchsten Kosten in der Unterabteilung Bruchbereitung und Pressen anfallen: Bei einer 100%igen Beschäftigung betragen sie z.B. in Modell 3 42% der Gesamtkosten (ohne Rohstoff). Die geringsten Kosten (2%) fallen dagegen in der Unterabteilung Versandkühlraum und Expedition an. Die Kostenanalyse zeigt deutlich, daß mit zunehmender Modellgröße und steigender Produktionsmenge erhebliche Stückkostendegressionen zu erzielen sind, wobei der Einfluß des Beschäftigungsgrades auf die Kostendegression deutlich höher ist als derjenige der Modellgröße.
Die Serie von Modellabteilungsrechnungen wird mit der Untersuchung des Kostenverlaufs in der Abteilung Weichkäse fortgefuhrt, um einen weiteren Baustein zur Bestimmung optimaler Produktionsstrukturen zu erhalten. Als Ausgangsposition dieser Themenstellung soll im folgenden die Modellabteilung Weichkäse Gestalt annehmen. Dazu sind drei Arbeitsschritte notwendig: die Festlegung des zu untersuchenden Produktes, die inhaltliche Abgrenzung der zu bildenden Modellabteilung und die Auswahl des Fertigungsverfahrens.
In dem vorliegenden 1. Teil der Arbeit werden die Grundlagen und der spezifische Faktoreinsatz der Modellabteilung „Schnittkäserei” dargestellt.
In den sechs Unterabteilungen Vorstapelung, Bruchbereitung und Pressen, Salzbad, Käsebehandlung und Reifungslager, Abpackung sowie Versandkühlraum und Expedition wird ein rindengereifter Gouda-Käse (12-kg-Laib) hergestellt und hin sichtlich seiner Kostenverursachung untersucht. Zur Bestimmung der Modellkosten wurden vier Modelle gebildet, deren Kapazitäten in der Kesselmilchverarbeitung zwischen 8.000 und 48.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 21 und 100% simuliert wurde, können so die Kosten für Käsemengen zwischen rd. 5.100 und 30.800 l Käse/Jahr bestimmt werden.
Gemäß den vorgegebenen Kapazitäten müssen die technischen Voraussetzungen für die Ausgestaltung der einzelnen Unterabteilungen modellspezifisch festgelegt werden, wobei eine Anpassung der technischen Auslegung an eine verringerte Auslastung bei 33%iger Beschäftigung erfolgt.
Diese Arbeit wird fortgesetzt mit dem Teil 2 „Ergebnisse und Interpretation der Modellkalkulationen” in Heft 3 (1993) dieser Zeitschrift.
In den letzten Jahren hat sich der Trend zu forcierter Rationalisierung, zur Automatisierung und Mechanisierung der Produktion beschleunigt. Automatisierung erfordert aber hohe Inverstitionen und lässt so den Fixkostenblock wachsen. Bei einem Rückgang der Kapazitätsauslastung rutscht das Unternehmen aber rasch in die Verlustzone. Deshalb erscheint eine Rückbesinnung auf eher flexiblere, arbeitsorientierte Organisationskonzepte sinnvoll. Vorgestellt wird ein kybernetisches Regelkreismodell mit flacher Hierarchie als "Klammer" und sich weitgehend selbstregulierenden Unternehmenseinheiten.
Die Flexibilitätsanforderungen des Marktes werden zu einer Dezentralisierung von Unternehmensbereichen führen. Eigenständigen, teilautonomen Einheiten gehört die Zukunft. Diese Entwicklung hat für die PPS eine erhöhte Informationsdichte zur Folge, auf die mit individuellen Feinsteuerungskonzepten und zusätzlichen Steuerungsparametern reagiert werden muss. Die Art und Weise der Datenverarbeitung ist dementsprechend zu modifizieren.
Die Durchsetzung der Flexibilität als wesentlicher Faktor zur Absicherung der Wettbewerbsposition eines Unternehmens beinhaltet die konsequente Hinwendung zur Markt- beziehungsweise Kundenorientierung. Denn es geht im Kern darum, alle Anstrengungen im Unternehmen darauf zu konzentrieren, dass der Kunde das nach seinen Vorgaben erstellte Produkt in kürzester Zeit ausgeliefert bekommt, wobei die Qualitätsziele nach Gebrauchstauglichkeit und Zuverlässigkeit des Produktes voll erfüllt sein müssen. Die dafür notwendige Qualitätssicherung muss deshalb im Sinne einer Prozesskette in die Leistungserstellung eingebunden werden, was im Artikel verdeutlicht wird.
In dem vorliegenden Teil 1 der Arbeit werden die Grundlagen und die Rohstoffmengenrechnung zur Ermittlung der Modellkosten in der Abteilung Weichkäserei dargestellt. In sechs Unterabteilungen - Vorstapelung, Bruchbereitung und Portionierung, Umhorden/Salzen, Reifung, Abpackung, Fertiglager - werden aus der Produktgruppe Weichkäse die Sorten Camembert 30 und 60 % F.i.Tr. sowie Brie 45 % F.i.Tr. mit unterschiedlichen Stückgewichten hergestellt und diese hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Zur Kalkulation der Modellkosten werden 4 Modelle gebildet, deren Verarbeitungskapazität an Kesselmilch zwischen 8.000 und 30.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 % und 100 % simuliert wurde, können so Kosten für Käsemengen zwischen rd. 700 und 17.0001 Käse/Jahr bestimmt werden. Da der Rohstoff Milch im kostenrechnerischen Ansatz als der wichtigste Kostenfaktor gilt, wird der verursachungsgerechten Rohstoffverbrauchsbestimmung in diesem Teil ein gesondertes Kapitel gewidmet. Die Arbeit wird mit dem Teil 2 ''Modellspezifischer Faktoreinsatz'' fortgesetzt, dem abschließend der Teil 3 "Ergebnisse und Interpretation der Modellkalkulation" folgt.
Im zweiten Teil dieser Arbeit bilden gemäß den allgemeinen technischen Prozeßbedingungen die maschinellen und baulichen Ausrüstungen der vier Modelle, deren Investitionsbeträge, Nutzungsdauer und Instandhaltungsquote unterabteilungsweise dargestellt sind, den Ausgangspunkt dieses Themenbereiches. Eine Anpassung der technischen Auslegung an eine verringerte Auslastung erfolgte bei einer 65%igen und 33%igen Beschäftigung. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion (100 % Beschäftigung) betragen im Modell 1 25,0 Mio. DM und im Modell 4 54,5 Mio. DM. Die Mengenverbräuche der Produktionsfaktoren Rohstoff, Personal, Energie, Betriebs- und Hilfsstoffe sowie Reparaturen sind von den spezifischen Modellausstattungen abgeleitet. Es ergeben sich Faktoreinsatzmengen, die mengenproportional auftreten und den Produkten zugeordnet sind, sowie periodenabhängige fixe Verbrauche, die der Abteilung angelastet werden. Anhand einer ausgewählten Beschäftigungssituation, die einem 2-Schichtbetrieb bei 250 Produktionstagen entspricht, wird aufgezeigt, wie sich die auf Abteilungsebene aggregierten Faktoreinsatzmengen in Abhängigkeit von der Modellgröße gestalten. So ergibt sich z.B. im Bereich des Produktionsfaktors Personal, daß für das Modell 1 eine Beschäftigungszahl an Arbeitskräften von 25 und im Modell 4 von 40 vorgesehen ist.
In der vorliegenden Arbeit, deren erster und zweiter Teil in den vorangegangenen Heften dieser Zeitschrift veröffentlicht wurden, werden die Kosten der “Weichkäserei” am Beispiel der Herstellung von Camembert- und Brie-Käse modellhaft bestimmt. Damit werden die im Jahr 1970 in gleicher Zeitschrift (Heft 5, Band 22) veröffentlichten Analysen der Produktionskosten in Camembertkäsereien hinsichtlich der Funktionsinhalte ausgedehnt und dem neuesten Stand der Technik sowie heutigen Produktionsstrukturen im Weichkäsesektor angepaßt. Gleichzeitig sind die generell für alle Modellabteilungen geltenden methodischen Weiterentwicklungen (2) in den Kalkulationen berücksichtigt worden. In den sechs Unterabteilungen Vorstapelung, Bruchbereitung/Portionierung, Umhorden/Salzen, Reifung, Abpackung und Fertiglager werden aus der Produktgruppe Weichkäse die Sorten Camembert mit 30 und 60 % F.i.Tr. sowie Brie mit 45 % F.i.Tr. in unterschiedlichen Stückgrößen hergestellt und hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Zur Bestimmung der Modellkosten wurden vier Modelle gebildet, deren Kapazitäten in der Kesselmilchverarbeitung zwischen 8.000 und 30.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 und 100 % simuliert wurde, können so die Kosten für Käsemengen zwischen rd. 700-17.0001 Käse/Jahr bestimmt werden.Nach den vorgegebenen Kapazitäten sind die technischen Voraussetzungen der einzelnen Unterabteilungen modellspezifisch festgelegt worden, wobei die technische Auslegung an eine verringerte Auslastung bei 65 und 33%iger Beschäftigung angepaßt wurde. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion betragen 25,0 Mio DM im Modell 1 und 54,5 Mio DM im Modell 4. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge an Käse ergeben sich hieraus spezifische Investitionen, die sich mit zunehmender Modellgröße von 5.125 auf 3.205 DM/t jährliche Käsemenge erheblich senken. Produktspezifische Investitionen und Faktormengenverbräuche führen zu den Einzelkosten der ausgewählten Weichkäseprodukte, die z.B. für den Camembert mit 60 % F.i.Tr. je nach Modellgrößeund Beschäftigungsgrad zwischen 500,7 Pf/kg und 620,2 Pf/kg Käse liegen. Die Gesamtkosten der Abteilung “Weichkäserei”, die sich aus den Einzelkosten der Produkte und den Einzelkosten der Abteilung zusammensetzen, betragen im größten Modell bei 100%iger Beschäftigung 522,1 Pf/kg Käse, die sich im kleinsten Modell bei nur 15%iger Beschäftigung auf 1.027,6 Pf/kg Käse erhöhen. Bei einem Beschäftigungsgrad von 65 %, dem die Produktionsmenge eines 2-Schichtbetriebes zugeordnet ist, entfallen von den Gesamtkosten der Abteilung je nach Modellgröße 62-72 % auf die Rohstoffkosten, 14-20 % auf die Anlagekosten und 4-7 % auf die Personalkosten, während die übrigen Kostenartengruppen nur von geringerer Bedeutung sind. Betrachtet man die Gesamtkosten (ohne Rohstoffkosten) hinsichtlich ihrer Entstehung in den Unterabteilungen, so ist festzustellen, daß die Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung sowie Abpackung die höchsten Kosten verursachen. Für einen Beschäftigungsgrad von 65 % betragen die Kosten in den Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung im Modell 1 85,8 Pf/kg, die mit zunehmender Modellgröße auf 45,9 Pf/kg im Modell 4 zurückgehen. Die Kosten für die Abpackung liegen im Modell 1 bei 76,2 Pf/kg, während sie im Modell 4 nur noch 58,3 Pf/kg betragen. Die geringsten Kosten verursacht die Unterabteilung Fertiglager mit 2,6 Pf/kg im kleinsten und 1,5 Pf/kg im größten Modell bei 65%iger Beschäftigung. Die Ergebnisse der Modellabteilungsrechnung lassen erkennen, daß mit zunehmender Kapazitätsgröße und ansteigendem Beschäftigungsgrad erhebliche Stückkostendegressionen zu erreichen sind, die bei betriebsindividuellen oder branchenbedingten Entscheidungen genutzt werden sollten. So empfiehlt es sich, daß auf eine dem Markt angepaßte Produktion auch eine auf die geplante Tagesproduktionsmenge angepaßte Ausstattung der Abteilung folgt, da sich, wie in den Modellkostenkurven bei 65 und 33 % Beschäftigung dargestellt, die Kosten sprunghaft senken können. Kostendegressionseffekte werden auch erreicht, wenn durch Spezialisierung der Stückkäse-Produktion die Vielfalt der Formatgrößen eingeschränkt werden kann. Das höchste Kosteneinsparungspotential ist aber durch Strukturveränderungen im Weichkäsesektor zu erwarten, die, wie an zwei Beispielen erläutert, der Branche langfristige Kosteneinsparungen von rd.25 bzw. 95 Mio DM/Jahr ermöglichen können.
We describe an experimental approach to the determination of the nascent internal state distribution of gas-phase products of a gas–liquid interfacial reaction. The system chosen for study is O(³P) atoms with the surface of liquid deuterated squalane, a partially branched long-chain saturated hydrocarbon, C₃₀D₆₂. The nascent OD products are detected by laser-induced fluorescence. Both OD (v′=0) and (v′=1) were observed in significant yield. The rotational distributions in both vibrational levels are essentially the same, and are characteristic of a Boltzmann distribution at a temperature close to that of the liquid surface. This contrasts with the distributions in the corresponding homogeneous gas-phase reactions. We propose a preliminary interpretation in terms of a dominant trapping-desorption mechanism, in which the OD molecules are retained at the surface sufficiently long to cause rotational equilibration but not complete vibrational relaxation. The significant yield of vibrationally excited OD also suggests that the surface is not composed entirely of –CD₃ endgroups, but that secondary and/or tertiary units along the backbone are exposed.
The effects of surface temperature on the gas-liquid interfacial reaction dynamics of O(³P)+squalane
(2005)
OH/OD product state distributions arising from the reaction of gas-phase O(³P) atoms at the surface of the liquid hydrocarbon squalane C₃₀H₆₂/C₃₀D₆₂ have been measured. The O(³P) atoms were generated by 355 nm laser photolysis of NO₂ at a low pressure above the continually refreshed liquid. It has been shown unambiguously that the hydroxyl radicals detected by laser-induced fluorescence originate from the squalane surface. The gas-phase OH/OD rotational populations are found to be partially sensitive to the liquid temperature, but do not adapt to it completely. In addition, rotational temperatures for OH/OD(v′=1) are consistently colder (by 34±5 K) than those for OH/OD(v′=0). This is reminiscent of, but less pronounced than, a similar effect in the well-studied homogeneous gas-phase reaction of O(³P) with smaller hydrocarbons. We conclude that the rotational distributions are composed of two different components. One originates from a direct abstraction mechanism with product characteristics similar to those in the gas phase. The other is a trapping-desorption process yielding a thermal, Boltzmann-like distribution close to the surface temperature. This conclusion is consistent with that reached previously from independent measurements of OH product velocity distributions in complementary molecular-beam scattering experiments. It is further supported by the temporal profiles of OH/OD laser-induced fluorescence signals as a function of distance from the surface observed in the current experiments. The vibrational branching ratios for (v′=1)/(v′=0) for OH and OD have been found to be (0.07±0.02) and (0.30±0.10), respectively. The detection of vibrationally excited hydroxyl radicals suggests that secondary and/or tertiary hydrogen atoms may be accessible to the attacking oxygen atoms.
Recent progress that has been made towards understanding the dynamics of collisions at the gas–liquid interface is summarized briefly. We describe in this context a promising new approach to the experimental study of gas–liquid interfacial reactions that we have introduced. This is based on laser-photolytic production of reactive gas-phase atoms above the liquid surface and laser-spectroscopic probing of the resulting nascent products. This technique is illustrated for reaction of O(³P) atoms at the surface of the long-chain liquid hydrocarbon squalane (2,6,10,15,19,23-hexamethyltetracosane). Laser-induced fluorescence detection of the nascent OH has revealed mechanistically diagnostic correlations between its internal and translational energy distributions. Vibrationally excited OH molecules are able to escape the surface. At least two contributions to the product rotational distributions are identified, confirming and extending previous hypotheses of the participation of both direct and trapping-desorption mechanisms. We speculate briefly on future experimental and theoretical developments that might be necessary to address the many currently unanswered mechanistic questions for this, and other, classes of gas–liquid interfacial reaction.
PPS-Anbieter herausfordern
(2008)
Wer die Einführung eines PPS- oder Logistik-Systems plant, sollte mit einer exakten Beschreibung der Soll-Abläufe die Anbieter auffordern, konkret Stellung zu beziehen, was ihr System kann und nicht kann. Der Artikel beschreibt, wie ein solches Anforderungsprofil aussehen soll, wie man es aufbaut und wie man bei der Einführung eines PPS-Systems vorgeht.
We have combined the velocity map imaging technique with time-of-flight measurements to study the surface photochemistry of KBr single crystals. This approach yields 3-dimensional velocity distributions of Br atoms resulting from 193 nm photodesorption. The velocity distributions indicate that at least two non-thermal mechanisms contribute to the photodesorption dynamics. Our experimental geometry also allows us to measure the Br(²P₃⁄₂):Br(²P₁⁄₂) branching ratio, which is found to be 24:1.
The authors describe the application of a combination of velocity map imaging and time-of-flight (TOF) techniques to obtain three-dimensional velocity distributions for surface photodesorption. They have established a systematic alignment procedure to achieve correct and reproducible experimental conditions. It includes four steps: (1) optimization of the velocity map imaging ion optics’ voltages to achieve optimum velocity map imaging conditions; (2) alignment of the surface normal with the symmetry axis (ion flight axis) of the ion optics; (3) determination of TOF distance between the surface and the ionizing laser beam; (4) alignment of the position of the ionizing laser beam with respect to the ion optics. They applied this set of alignment procedures and then measured Br(²P₃/₂) (Br) and Br(²P₁/₂) (Br∗) atoms photodesorbing from a single crystal of KBr after exposure to 193 nm light. They analyzed the velocity flux and energy flux distributions for motion normal to the surface. The Br∗ normal energy distribution shows two clearly resolved peaks at approximately 0.017 and 0.39 eV, respectively. The former is slightly faster than expected for thermal desorption at the surface temperature and the latter is hyperthermal. The Br normal energy distribution shows a single broad peak that is likely composed of two hyperthermal components. The capability that surface three-dimensional velocity map imaging provides for measuring state-specific velocity distributions in all three dimensions separately and simultaneously for the products of surface photodesorption or surface reactions holds great promise to contribute to our understanding of these processes.
Of late, decrease in mineral oil supplies has stimulated research on use of biomass as an alternative energy source. Climate change has brought problems such as increased drought and erratic rains. This, together with a rise in land degeneration problems with concomitant loss in soil fertility has inspired the scientific world to look for alternative bio-energy species. Euphorbia tirucalli L., a tree with C3/CAM metabolism in leaves/stem, can be cultivated on marginal, arid land and could be a good alternative source of biofuel.
We analyzed a broad variety of E. tirucalli plants collected from different countries for their genetic diversity using AFLP. Physiological responses to induced drought stress were determined in a number of genotypes by monitoring growth parameters and influence on photosynthesis. For future breeding of economically interesting genotypes, rubber content and biogas production were quantified.
Cluster analysis shows that the studied genotypes are divided into two groups, African and mostly non-African genotypes. Different genotypes respond significantly different to various levels of water. Malate measurement indicates that there is induction of CAM in leaves following drought stress. Rubber content varies strongly between genotypes. An investigation of the biogas production capacities of six E. tirucalli genotypes reveals biogas yields higher than from rapeseed but lower than maize silage.
Streptococcus (S.) uberis is a causative agent for clinical and subclinical bovine mastitis which significance for the udder health has increased over the last decades. Molecular diagnosis methods revealed that S. uberis may be subdivided into many different varieties with different epidemiological properties. In addition, some varieties were reclassified as Streptococcus parauberis and Globicatella sanguinis. The present paper reviews S. uberis and its role in modern dairy farming. This pathogen is ubiquitous for which it is considered as environment- associated. Straw bedding and pasture, but also the bovine skin and digestive mucosae are typical localizations inhabited by S. uberis. Due to its capacity to persist within the mammary tissue, some infections may eventually turn cow-associated. In other cases, the infection is short, but in any case, there is a high risk of re-infection. Although many varieties remain susceptible to most antimicrobial agents, the problem for the dairy farm lies in the high rate of re-infection. This paper also reviews risk factors, therapies and measures to control S. uberis at farm level.
Energy- and angle-resolved photofragment distributions for ground-state Cl (²P₃/₂) and spin–orbit excited Cl* (²P₁/₂) have been recorded using the velocity map imaging technique after photodissociation of chloroform at wavelengths of 193 and ∼235 nm. Translational energy distributions are rather broad and peak between 0.6 and 1.0 eV. The spin–orbit branching ratios [Cl*]/[Cl] are 1 and 0.3 at 193 and 235 nm, respectively, indicating the involvement of two or more excited state surfaces. Considering the anisotropy parameters and branching ratios collectively, we conclude that the reaction at 193 nm takes place predominantly on the ¹Q₁ surface, while the ³Q₁ surface gains importance at lower dissociation energies around 235 nm.
The velocity distribution of He atoms evaporating from a slab of liquid dodecane has been simulated. The distribution composed of ∼10 000 He trajectories is shifted to fractionally faster velocities as compared to a Maxwell–Boltzmann distribution at the temperature of the liquid dodecane with an average translational energy of 1.05 × 2RT (or 1.08 × 2RT after correction for a cylindrical liquid jet), compared to the experimental work by Nathanson and co-workers (1.14 × 2RT) on liquid jets. Analysis of the trajectories allows us to infer mechanistic information about the modes of evaporation, and their contribution to the overall velocity distribution.
The ability to functionalize graphene with several methods, such as radical reactions, cycloadditions, hydrogenation, and oxidations, allows this material to be used in a large range of applications. In this framework, it is essential to be able to control the efficiency and stability of the functionalization process—this requires understanding how the graphene reactivity is affected by the environment, including the substrate. In this work we provide an insight on the substrate dependence of graphene reactivity towards hydrogenation by comparing three different substrates: silicon, hexagonal boron nitride (h-BN), and molybdenum disulfide (MoS2). Although MoS2 and h-BN have flatter surfaces than silicon, we found that the H coverage of graphene on h-BN is about half of the H coverage on graphene on both silicon and MoS2. Therefore, graphene shows strongly reduced reactivity towards hydrogenation when placed on h-BN. The difference in hydrogenation reactivity between h-BN and MoS2 may indicate a stronger van der Waals force between graphene and h-BN, compared to MoS2, or may be related to the chemical properties of MoS2, which is a well-known catalyst for hydrogen evolution reactions.
Surface atomic relaxation and magnetism on hydrogen-adsorbed Fe(110) surfaces from first principles
(2016)
We have computed adsorption energies, vibrational frequencies, surface relaxation and buckling for hydrogen adsorbed on a body-centred-cubic Fe(110) surface as a function of the degree of H coverage. This adsorption system is important in a variety of technological processes such as the hydrogen embrittlement in ferritic steels, which motivated this work, and the Haber–Bosch process. We employed spin-polarised density functional theory to optimise geometries of a six-layer Fe slab, followed by frozen mode finite displacement phonon calculations to compute Fe–H vibrational frequencies. We have found that the quasi-threefold (3f) site is the most stable adsorption site, with adsorption energies of ∼3.0 eV/H for all coverages studied. The long-bridge (lb) site, which is close in energy to the 3f site, is actually a transition state leading to the stable 3f site. The calculated harmonic vibrational frequencies collectively span from 730 to 1220 cm−1, for a range of coverages. The increased first-to-second layer spacing in the presence of adsorbed hydrogen, and the pronounced buckling observed in the Fe surface layer, may facilitate the diffusion of hydrogen atoms into the bulk, and therefore impact the early stages of hydrogen embrittlement in steels.
Background: The topographical correlations between certain extracranial and intracranial osseous points of interest (POIs), and their age-related changes, are indispensable to know for a diagnostical or surgical access to intracranial structures; however, they are difficult to assess with conventional devices.
Materials and methods: In this pilot study, the 3-dimensional coordinates of extra-/intracranial POIs were determined, thus avoiding perspective distortions that used to be intrinsic problems in 2-dimensional morphometry. The data sets were then analysed by creating virtual triangles. The sizes, shapes, and positions of these triangles described the extent and the directions of the age-related shifts of the POIs. A selection of extracranial and intracranial POIs were marked on half skulls of four warmblood horses in two age groups (young: 6 weeks, n = 2; old: 14 and 17 years, n = 2). The x-, y-, and z-coordinates of these POIs were determined with a measurement arm (FaroArm Fusion, FARO Europe®). Direct distances between the POIs as well as their indirect distances on the x-, y-, and z-axis, and angles were calculated.
Results: The analysed virtual triangles revealed that some parts of the skull grew in size, but did not change in shape/relative proportions (proportional type of growth, as displayed by POI A and POI B at the Arcus zygomaticus). The same POIs (A and B) remained in a very stable relationship to their closest intracranial POI at the Basis cranii on the longitudinal axis, however, shifted markedly in the dorso-lateral direction. In contrast, a disproportional growth of other parts of the cranium was, for example, related to POI C at the Crista nuchae, which shifted strongly in the caudal direction with age. A topographically stable reference point (so-called anchor point) at the Basis cranii was difficult to determine.
Conclusions: Two candidates (one at the Synchondrosis intersphenoidalis, another one at the Synchondrosis sphenooccipitalis) were relatively stable in their positions. However, the epicentre of (neuro-)cranial growth could only be pinpointed to an area between them.
The adsorption of O atoms on the Fe(1 1 0) surface has been investigated by density functional theory for increasing degrees of oxygen coverage from 0.25 to 1 monolayer, to follow the evolution of the Osingle bondFe(1 1 0) system into an FeO(1 1 1)-like monolayer. We found that the quasi-threefold site is the most stable adsorption site for all coverages, with adsorption energies of ∼2.8–4.0 eV per O atom. Oxygen adsorption results in surface geometrical changes such as interlayer relaxation and buckling, the latter of which decreases with coverage. The calculated vibrational frequencies range from 265 to 470 cm−1 for the frustrated translational modes and 480–620 cm−1 for the stretching mode, and hence are in good agreement with the experimental values reported for bulk FeO wüstite. The hybridization of the oxygen 2p and iron 3d orbitals increases with oxygen coverage, and the partial density of states for the Osingle bondFe(1 1 0) system at full coverage resembles the one reported in the literature for bulk FeO. These results at full oxygen coverage point to the incipient formation of an FeO(1 1 1)-like monolayer that would eventually lead to the bulk FeO oxide layer.
Molecular hydrogen production from amorphous solid water during low energy electron irradiation
(2017)
This work investigates the production of molecular hydrogen isotopologues (H2, HD, and D2) during low energy electron irradiation of layered and isotopically labelled thin films of amorphous solid water (ASW) in ultrahigh vacuum. Experimentally, the production of these molecules with both irradiation time and incident electron energy in the range 400 to 500 eV is reported as a function of the depth of a buried D2O layer in an H2O film. H2 is produced consistently in all measurements, reflecting the H2O component of the film, though it does exhibit a modest reduction in intensity at the time corresponding to product escape from the buried D2O layer. In contrast, HD and D2 production exhibit peaks at times corresponding to product escape from the buried D2O layer in the composite film. These features broaden the deeper the HD or D2 is formed due to diffusion. A simple random-walk model is presented that can qualitatively explain the appearance profile of these peaks as a function of the incident electron penetration.
The use of vibrational sum-frequency spectroscopy (VSFS) to study transferred graphene, produced by chemical vapour deposition, is presented. The VSF spectrum shows a clear CeH stretching mode at ~2924 cm⁻¹, which is attributed to residue of the polymer used for the transfer. This makes VSFS a powerful tool to identify adsorbates and contaminants affecting the properties of graphene.
A nonblinded, positively controlled, noninferiority trial was conducted to evaluate the efficacy of an alternative, nonantibiotic therapy with Masti Veyxym® to reduce ineffective antibiotic usage in the treatment of nonsevere clinical mastitis (CM) in cows with longer lasting udder diseases. The solely intramammary treatment with Masti Veyxym® (three applications, 12 hr apart) and the combined treatment with Masti Veyxym® and antibiotics as usual on the farm according to label of the respective product were compared with the reference treatment of solely antibiotic therapy. The matched field study was conducted on eight free-stall dairy farms located in Eastern Germany. Cases of mild-to-moderate CM in cows with longer lasting high somatic cell counts in preceding dairy herd improvement test days and with previous CM cases in current lactation were randomly allocated to one of the three treatment groups. A foremilk sample of the affected quarter was taken before treatment and again approximately 14 days and 21 days after the end of therapy for cyto-bacteriological examination. Primary outcomes were clinical cure (CC) and no CM recurrence within 60 days after the end of treatment (no R60). Bacteriological cure (BC) and quarter somatic cell count (QSCC) cure were chosen as secondary outcomes although low probabilities of BC and QSCC cure for selected cows were expected. The study resulted in the following findings: the pathogens mostly cultured from pretreatment samples were Streptococcus uberis, followed by Staphylococcus aureus and coagulase-negative staphylococci. There were no significant differences between the two test treatments in comparison with the reference treatment regarding all outcome variables. The sole therapy with Masti Veyxym® resulted in a numerically lower likelihood of BC without significant differences to the reference treatment. The combined therapy group showed a numerically higher nonrecurrence rate than the two other treatment groups and noninferiority compared to the reference treatment was proven. Having regard to the selection criteria of cows in this study, the findings indicated that sole treatment with Masti Veyxym® in nonsevere CM cases may constitute an alternative therapy to reduce antibiotics. However, noninferiority evaluations were mostly inconclusive. Further investigations with a larger sample size are required to confirm the results and to make a clear statement on noninferiority.
Food protein hydrolysates are often produced in unspecific industrial batch processes. The hydrolysates composition underlies process-related fluctuations and therefore the obtained peptide fingerprint and bioactive properties may vary. To overcome this obstacle and enable the production of specific hydrolysates with selected peptides, a ceramic capillary system was developed and characterized for the continuous production of a consistent peptide composition. Therefore, the protease Alcalase was immobilized on the surface of aminosilane modified yttria stabilized zirconia capillaries with a pore size of 1.5 μm. The loading capacity was 0.3 μg enzyme per mg of capillary with a residual enzyme activity of 43%. The enzyme specific peptide fingerprint produced with this proteolytic capillary reactor system correlated with the degree of hydrolysis, which can be controlled over the residence time by adjusting the flow rate. Common food proteins like casein, sunflower and lupin protein isolates were tested for continuous hydrolysis in the developed reactor system. The peptide formation was investigated by high-performance liquid chromatography. Various trends were found for the occurrence of specific peptides. Some are just intermediately occurring, while others cumulate by time. Thus, the developed continuous reactor system enables the production of specific peptides with desired bioactive properties.
Staphylococcus aureus is recognized worldwide as one of the major agents of dairy cow intra-mammary infections. This microorganism can express a wide spectrum of pathogenic factors used to attach, colonize, invade and infect the host. The present study evaluated 120 isolates from eight different countries that were genotyped by RS-PCR and investigated for 26 different virulence factors to increase the knowledge on the circulating genetic lineages among the cow population with mastitis. New genotypes were observed for South African strains while for all the other countries new variants of existing genotypes were detected. For each country, a specific genotypic pattern was found. Among the virulence factors, fmtB, cna, clfA and leucocidins genes were the most frequent. The sea and sei genes were present in seven out of eight countries; seh showed high frequency in South American countries (Brazil, Colombia, Argentina), while sel was harboured especially in one Mediterranean country (Tunisia). The etb, seb and see genes were not detected in any of the isolates, while only two isolates were MRSA (Germany and Italy) confirming the low diffusion of methicillin resistance microorganism among bovine mastitis isolates. This work demonstrated the wide variety of S. aureus genotypes found in dairy cattle worldwide. This condition suggests that considering the region of interest might help to formulate strategies for reducing the infection spreading.
The properties of these carbon nanostructures are determined by the structure and orientation of the graphitic domains during pyrolysis of carbon precursors. In this work, we investigated systematically the impact of creep stress during the stabilization process on the cyclization and molecular orientation of polyacrylonitrile as well as the graphitized structure after high temperature carbonization. Therefore, polyacrylonitrile (PAN) is electrospun and then stabilized with and without application of creep stress at different temperatures. The effect of creep stress on cyclization was monitored via Fourier transform IR spectroscopy (FTIR) and it was found that the degree of cyclization varies with the application of creep stress during the initial stages of cyclization at low temperatures (190°C and 210°C) in contrast to cyclization done at higher temperature (230°C). Herman molecular orientation factor was evaluated by polarized FTIR for PAN nanofibers cyclized with and without creep stress at 230°C-10 h. Subsequently, carbonization was performed at 1000°C and 1200°C for nanofibers cyclized at 230°C-10 h. Our results from XRD and Raman spectroscopy shows that the degree of graphitization and ordering of graphitic domains was enhanced for PAN nanofibers that were creep stressed during the cyclization process, even though both PAN nanofibers cyclized with creep stress and without creep stress showed the same amount of cyclized material. This increased degree of graphitization can be tracked to application of creep stress during the stabilization process which obviously favors the formation of sp2-hybridized carbon planes in the carbonization process. This finding highlights the impact of mechanical stress linking the cyclization of PAN nanofibers to graphitization.
Our results will pave the way for a deeper understanding of mechano-chemical processes to fabricate well-aligned graphitic domains which improves the mechanical and electrical properties of CNFs.
Material tests were performed on a rediscovered Klimt-artwork “Trompetender Putto”. We performed studies on the red colored spots, mainly taken from non-restored parts. MIMOS II Fe-57 Mössbauer spectroscopy (novelty in art-pigment analysis) mainly reveals haematite and crystallized goethite in red colors. Electron microscopy can identify various layers of the original and overpainting of an artwork. The number of layers fluctuates between three and four chemically painted areas. The portable X-ray fluorescence analysis enables to reduce the pigment list to containing mercury (cinnabar), lead, zinc, iron and titanium. Infrared-lightirradiation visualizes the different age of the pigments.
Mastitis is one of the most important diseases threatening modern dairy herds. The idea of fighting the disease through colonising the udder with lactic acid bacteria (LAB), thereby building a beneficial biofilm, is the base for a probiotic approach towards mastitis control. The purpose of this study was to screen 13 LAB strains (eleven wild strains, two ATCC strains) inhibitory to the growth of mastitis-causing pathogens for their in vitro ability to form a biofilm and to adhere to bovine glandular mammary epithelium in order to assess their probiotic potential. Furthermore, we aimed to gain knowledge about the chemical nature of the adhesins involved by subjecting the bacteria to various chemical and enzymatical pre-treatments. The biofilms were grown on hydrophilic glass and on hydrophobic polypropylene in de Man, Rogosa and Sharpe (MRS) broth and afterwards quantified with a crystal violet assay. Biofilm formation was observed in all strains. However, the extent strongly depended on the strain, surface charge and medium. The adhesion assay also revealed a strong strain dependency, but this trait was also present in all of the investigated LAB isolates. Depending on the strain, chemical or enzymatical pre-treatment revealed carbohydrate molecules as well as proteins and lipids to be crucial for the adhesion of LAB to epithelial cells. The seven strains showing the strongest biofilm formation and/or adhesion represent promising candidates for further investigation in order to develop a probiotic remedy for the treatment of mastitis. Still, their safety for consumers and patients as well as their capability to colonise the udder remain to be investigated in in vivo studies.
This study is concerned with the early stages of hydrogen embrittlement on an atomistic scale. We employed density functional theory to investigate hydrogen diffusion through the (100), (110) and (111) surfaces of γ-Fe. The preferred adsorption sites and respective energies for hydrogen adsorption were established for each plane, as well as a minimum energy pathway for diffusion. The H atoms adsorb on the (100), (110) and (111) surfaces with energies of ∼4.06 eV, ∼3.92 eV and ∼4.05 eV, respectively. The barriers for bulk-like diffusion for the (100), (110) and (111) surfaces are ∼0.6 eV, ∼0.5 eV and ∼0.7 eV, respectively. We compared these calculated barriers with previously obtained experimental data in an Arrhenius plot, which indicates good agreement between experimentally measured and theoretically predicted activation energies. Texturing austenitic steels such that the (111) surfaces of grains are preferentially exposed at the cleavage planes may be a possibility to reduce hydrogen embrittlement.
The effect of magnetism on hydrogen adsorption and subsurface diffusion through face-centred cubic (fcc) γ-Fe(0 0 1) was investigated using spin-polarised density functional theory (s-DFT). The non-magnetic (NM), ferromagnetic (FM), and antiferromagnetic single (AFM1) and double layer (AFMD) structures were considered. For each magnetic state, the hydrogen preferentially adsorbs at the fourfold site, with adsorption energies of 4.07, 4.12, 4.03 and 4.05 eV/H atom for the NM, FM, AFM1 and AFMD structures. A total barrier of 1.34, 0.90, 1.32 and 1.25 eV and a bulk-like diffusion barrier of 0.6, 0.2, 0.4 and 0.3 eV were calculated for the NM, FM, AFM1 and AFMD magnetic states. The Fe atoms nearest to the H atom exhibited a reduced magnetic moment, whereas the next-nearest neighbour Fe atoms exhibited a non-negligible local perturbation in the magnetic moment. The presence of magnetically ordered structures has a minimal influence on the minimum energy path for H diffusion through the lattice and on the adsorption of H atoms on the Fe(0 0 1) surface, but we computed a significant reduction of the bulk-like diffusion barriers with respect to the non-magnetic state of fcc γ-Fe.
We report the unambiguous detection of phenyl groups covalently attached to functionalised graphene using non-linear spectroscopy. Sum-frequency generation was employed to probe graphene on a gold surface after chemical functionalisation using a benzene diazonium salt. We observe a distinct resonance at 3064 cm1 which can clearly be assigned to an aromatic C–H stretch by comparison with a self-assembled monolayer on a gold substrate formed from benzenethiol. Not only does sum-frequency generation spectroscopy allow one to characterise functionalised graphene with higher sensitivity and much better specificity than many other spectroscopic techniques, but it also opens up the possibility to assess the coverage of graphene with functional groups, and to determine their orientation relative to the graphene surface.