Systemische Produktivität

Unter systemischer Produktivität versteht man die Fähigkeit, mit der ein gesamtes technisches System – nicht nur einzelne Prozesse oder Apparate – Wertschöpfung erzeugt im Verhältnis zu den dafür eingesetzten Ressourcen (z. B. Energie, Rohstoffe, Arbeitskraft). Der Begriff wurzelt in der → Systemtheorie und im Systems Engineering, wo man lernte, dass Wechselwirkungen zwischen Teilprozessen oft grössere Effekte auf die Gesamtleistung haben als die Optimierung isolierter Einheiten.

Im Engineering verfahrenstechnischer Anlagen ist diese Perspektive zentral, weil eine Anlage aus mehreren Verfahrensteilen (Reaktor, Separator, Wärmetauscher, Pumpen etc.) besteht, die zwar einzeln optimierbar sind, deren Zusammenspiel aber häufig Flaschenhälse erzeugt oder unerwartete Energieverluste hervorruft. Nur durch eine systemische Betrachtung lassen sich solche Effekte frühzeitig erkennen, Gesamtwirkungsgrade maximieren und teure Nachbesserungen vermeiden.

Darüber hinaus fördert der Ansatz die Nachhaltigkeit: Indem man Material- und Energieströme über den ganzen Produktionszyklus bilanziert, kann man nicht nur Kosten senken, sondern auch Emissionen und Abfälle reduzieren. Systemische Produktivität ist somit das Schlüsselkonzept, um verfahrenstechnische Anlagen sowohl ökonomisch als auch ökologisch höchst effizient zu gestalten.

Systemische Input Produktivität

Die systemische Input Produktivität (SIP) ist das Verhältnis zwischen den minimal erforderlichen Ressourcen und den tatsächlich verbrauchten Ressourcen.

Beispiel: Um 1 Tonne Wasser (1000 kg) von 20 °C auf 100 °C zu erhitzen, benötigt man theoretisch die folgende Mindestenergie: 334'400 kJ → Das ist der ideale Mindestwert – also die energetisch „perfekte Welt“ ohne Verluste. Ein reales technisches System, mit Wärmeverlusten an die Umgebung, würde 30% mehr Energie benötigen, also 434'720 kJ. Die systemische Input Produktivität (SIP) wäre dann 334'400 / 434'720 = 0.77.

Ein SIP von 0,77 bedeutet, dass das System nur 77 % so effizient ist, wie es im Idealfall sein könnte. Es verliert also rund 23 % an systemischer Effizienz.

Da die tatsächlich verbrauchten Ressourcen immer grösser sind als die minimal erforderlichen, ist der Quotient immer kleiner 1. Nur ein perfektes System hat ein SIP von 1.

Das Konzept der systemischen Produktivität kann auch auf ein Membranfiltrationssystem als Mass für die Leistungsfähigkeit angewendet werden. Bei realen Membransysteme liegt der SIP zwischen 0.4 und 0.7.

Systemische Output Produktivität

Die systemische Output Produktivität (SOP) ist das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Output und dem maximal möglichen Output.

Da der tatsächliche Output immer kleiner ist als der maximal mögliche, ist der Quotient immer kleiner 1. Nur ein perfektes System hat ein SOP von 1.

Die systemische Produktivität bestehender Membransysteme kann durch Re-Engineering verbessert werden – ein zentraler Hebel in der Verfahrenstechnik.