ERP-control domain : activity-based life cycle-accounting methodology applied to injection molding technology

Abstract

Die Herstellung und Entsorgung von Kunststoff verursacht etwa 3,3 % der globalen GHG (Greenhouse Gas)-Emissionen und ist somit ein bedeutender Verursacher innerhalb der Produktionsbranche. Unternehmen müssen die GHG-Emission ihrer Produkte basierend auf ihrem Energieverbrauch (EV) messen und berichten. Eine wichtige MIT-Studie liefert Referenzwerte zum Energieverbrauch des Spritzgussverfahrens, und weitere Studien verfeinern diese Berechnungen mithilfe zusätzlicher Informationen. Alle diese Untersuchungen verwenden mathematische Formeln, um die Berechnungen zum EV zu beschreiben. Die bestehenden ERP (Enterprise Resource Planning) Systeme bieten bislang nicht die notwendigen Funktionen, um diese Emissionen effektiv zu messen und zu berichten. Hinzu kommt die ungelöste Frage, wie sich diese Berechnungen in ein Enterprise Information System (EIS) integrieren lassen, um die Berechnungskennzahlen in das übergeordnete Geschäftssystem einzubetten. Die Activity-Based Life Cycle-Accounting (AB-LC-ACC) Methodologie adressiert dieses Integrationsproblem, indem sie ein Berechnungsmodell spezifiziert und implementiert, das in das EIS passt. Dabei liefern die Prinzipien des Activity-Based Costing (ABC) die Grundlagen für Kosten- und GHG-Accounting, während die Life-Cycle Assessment (LCA) Methodik die Messung der GHG-Auswirkungen ermöglicht und die Domain Engineering (DE) Prinzipien den Rahmen für Spezifikation und Implementation bereitstellen. Um das Modell zu konzeptualisieren, wird der Domain Analysis-Schritt aus dem DE angewendet, indem die Domäne spezifiziert und die Terminologie – einschließlich der in ihr verwendeten Sprache – definiert wird. Für diese Analyse dient die „ERP-Control“-Domäne, welche das Enterprise Resource Planning (ERP) und die Production Planning and Control (Control)-Domänen integriert und in der ECSI Standardization spezifiziert ist. Um die Implementation des konzeptuellen Modells zu ermöglichen, wird der Infrastructure Specification-Schritt aus dem DE angewendet, um dieses Wissen zu operationalisieren – indem die Berechnungsmetriken und das Parametersystem zum konzeptuellen ERP-Control Modell hinzugefügt werden, das um die notwendigen Attribute und Funktionalitäten erweitert wurde. Schließlich wird, um dieses operationalisierte ERP-Control Modell im Infrastructure Implementation-Schritt umzusetzen, eine data science-fähige Programmiersprache verwendet, um es in das Informationssystem zu codieren. Das mit der AB-LC-ACC Methodology entwickelte GHG Accounting-Modell wird anhand einer prototypischen Implementation einer Kunststoffschüsselproduktion mittels Spritzgusstechnologie demonstriert.

Plastic production and disposal are responsible for around 3.3% of global greenhouse gas (GHG) emissions, making it a significant emitter in the production industry. For enterprises that must report their GHG emissions, the GHG Protocol requires them to measure emissions related to their produced products and based on the energy consumption. An important MIT study provides benchmarks for the energy consumption of the injection molding (IM) process, and other studies further refine these calculations with additional information. All of these studies use mathematical formulas to express the energy consumption calculations. The existing Enterprise Resource Planning (ERP) systems lack the functionalities to measure and report these emissions effectively, and the problem of integrating these calculations into an Enterprise Information System (EIS) remains unsolved, which is necessary to align the calculation metrics with the broader business system. The Activity-Based Life Cycle-Accounting (AB-LC-ACC) Methodology addresses this integration problem by specifying and implementing a calculation model that fits into the EIS. From the AB-LC-ACC methodology, the Activity-Based Costing provides the accounting fundamentals for the cost and GHG accounting, the Life-Cycle Assessment provides the impact measurement of the GHG emissions, and the Domain Engineering (DE) principles provide the framework for this specification and implementation. To conceptualize the model, the domain analysis step from DE is applied by specifying the domain and defining the terminology, including the language spoken in it. The 'ERP-Control' domain, which integrates the Enterprise Resource Planning (ERP) and the Production Planning and Control (Control) domains and is specified in the ECSI standardization, is used for this analysis. To enable the implementation of the conceptual model, the infrastructure specification step from DE is applied to operationalize this knowledge by adding the calculation metrics and parameter system to the conceptual ERP-Control model, which is extended with the necessary attributes and functionalities. Finally, to implement this operationalized ERP-Control model in the infrastructure implementation step, a data science-capable programming language is used to code it into the information system. The GHG accounting model that is developed with the AB-LC-ACC Methodology is demonstrated with a prototypical implementation of a plastic bowl production with the injection molding technology.