Produktdesign in der chemischen Industrie
Abstract
Vorstände, Ressort- und Bereichsleiter, Produkt- und Verfahrensentwickler und Marketingdirektoren müssen sich in der chemischen Industrie in zunehmendem Maße mit dem Produktdesign beschäftigen. Produkte, die in der Leistung, der Handhabung und in der Gestaltung exakt den Vorstellungen der Kunden entsprechen, bringen in der Vermarktung die notwendigen Wettbewerbsvorteile. Jedes Unternehmen möchte mit derartigen Innovationen neue Märkte erobern und/oder die erreichte Markposition stärken.
Dieses Buch zeigt Ihnen, wie sich hierfür geeignete Produktideen entwickeln und über neuartige Bewertungsverfahren herausfiltern lassen. Zur Veranschaulichung sind zahlreiche Beispiele (reine chemische Produkte, Konsum- und Investitionsgüter) mit Abbildungen und Designtechnologien aus der Praxis beschrieben.
Wie erfolgt in modernen chemischen Unternehmen die Produktentwicklung?
Wie arbeiten Chemiker, Ingenieure und Betriebswirte zusammen?
Wie lassen sich Entwicklungsarbeiten beschleunigen?
Wie werden Innovationsideen bewertet?
Wie lange benötigt heute eine Idee bis zum fertigen Marktprodukt?
Wie beziehen kluge Unternehmen den Kunden in die Entwicklung ein?
Welche Möglichkeiten existieren zur Gestaltung von festen und flüssigen Produkten?
Was lässt sich alles aus einer Flüssigkeit machen?
Chapters (15)
In the global cosmetic industries, the predicted market opportunities decide the implementation of an innovative product into the production. The prospects grow by attractive manufacturing costs, which are set together of the fixed costs (depreciation and personnel) and the variable costs (raw materials and energies). To calculate the prime costs of a product, the company's costs for Administration, Research and Development (R&D) as well as for Marketing and Sales (M&S) must be added. Compared to the pharmaceutical, consumer goods and food industries, the total M&S's expenditures on cosmetics are much higher. Values between 35% and 65% of the net sales indicate more than double compared to others. This spending is only possible because the manufacturing costs are low. For global cosmetics companies, an earnings before interest and taxes value of approximately 13–20% is achievable, comparable to other well‐managed companies. Taking into account country‐specific characteristics, the market price for a novel product is based on the prime costs, expected demand, prices, and products of the competitors as well as on the own strength (brand, size, sales organization, and market access).
de Die prognostizierten Marktchancen entscheiden über die Umsetzung eines innovativen Produktes in die Produktion. Die Aussichten verbessern sich bei attraktiven Herstellkosten. Der errechnete Marktpreis ergibt sich aus den Herstell‐ sowie den Einzel‐ und Gemeinkosten des Unternehmens unter Addition einer Gewinnmarge. Eine ergänzende Methode zur Ermittlung des Marktpreises stellt das Zielkostenmanagement dar. Es beruht auf Angebot und Nachfrage und nutzt den Preismeter der Marktforschung. Der festzulegende Marktpreis berücksichtigt zusätzlich die Neuheit und Produktqualität, die Markenstärke und den Wettbewerb.
Abstract
en The predicted market opportunities determine the implementation of an innovative product into production. The prospects are improving at attractive manufacturing costs. The calculated market price results from the manufacturing and the direct and indirect costs of the company by adding a profit margin. A complementary method for determining the market price represents the target cost management. This method is based on supply and demand and uses the price meter of market research. The final market price also takes into account the novelty and product quality, brand strength and competition.
The process industry is currently facing the challenges of intensified global competition, increasing volatilities of markets, increasing product variety, and shorter product life cycles. Against this background, transformable production concepts with their modular composition promise better adjustment to these dynamic conditions in the dimensions product quantity, product variety, and location of production. Additionally planning and development times shall be reduced with these concepts. This contribution gives an overview over the state of the art of these production concepts and discusses chances and risks. Thereby, all levels from apparatuses and plants to logistics and business models are considered.
Die Prozessindustrie stellt sich aktuell den Herausforderungen der globalen Wettbewerbsintensivierung, der zunehmenden Volatilitäten der Märkte, der steigenden Produktdifferenzierung und kürzeren Produktlebenszyklen. Vor diesem Hintergrund versprechen wandlungsfähige Produktionskonzepte durch ihren modularen Aufbau eine verbesserte Anpassung an diese dynamischen Randbedingungen in den Dimensionen Mengenausbringung, Produktvielfalt und Herstellungsort. Zudem sollen Planungs- und Entwicklungszeiten durch diese Konzepte beschleunigt werden. Es wird ein Überblick über den Stand der Technik dieser neuartigen Produktionskonzepte gegeben und Chancen und Risiken erörtet. Dabei wird auf alle Ebenen vom Apparat über die Anlage bis hin zur Logistik und entsprechenden Geschäftsmodellen eingegangen. The process industry is currently facing the challenges of intensified global competition, increasing volatilities of markets, increasing product variety and shorter product life cycles. Against this background, transformable production concepts with their modular composition promise better adjustment to these dynamic conditions in the dimensions product quantity, product variety and location of production. Additionally planning and development times shall be reduced with these concepts. This contribution gives an overview over the state of the art of these production concepts and discusses chances and risks. Thereby, all levels from apparatuses and plants to logistics and business models are considered.
The process industry is facing twofold challenges: market challenges like volatile demands and portfolios on the one hand and challenges in process engineering like long development times and partly oversized equipment on the other hand. Therefore production concepts containing respective apparatuses with increased flexibility, like transformable plants with modular devices, become important to handle the volatilities. Due to the modular construction capacity can be increased either by equalling up from general structures or by numbering up equipment. In this way asmart scale-up of the modular system becomes feasible. Thereby only the single module has to be analysed and the time-to-market is reduced. One main challenge of this smart scale-up of modular devices includes an equal distribution of the feed flow into every single module. In this contribution first experimental studies on a newly developed packed absorption module with rectangular cross section are compared to a conventional packed column. For each kind of apparatus, modular and conventional, the results of measurements include a random packing (Pall Ring 25 M) and a structured packing (Raschig™ Super-Pak 250). Comparing the experimental results between a packed absorption module and conventional packed columns the feasibility of this new, modular apparatus can be shown. Concerning structured packings, the module behaves in the same range compared to conventional packed columns. Although the single module exhibits the expected losses in capacity for the gas and liquid load, it reveals results in the same range for the mass transfer efficiency considering the reduced cross-section. In summary, the modular absorption column represents a promising approach for the implementation of a modular multiphase unit into transformable production plants.
In den letzten fünfzig Jahren sind die pulverförmigen und granularen Waschmittel in der Leistung und in der Ökologie deutlich verbessert worden: viel konzentrierter (weniger Chemie), abbaubare Tenside, keine Phosphate, geringerer Wasser- und Energieverbrauch. Der Einsatz von optimierten Enzymen sowie von Bleichkraftverstärkern erlaubte das Absenken der Waschtemperaturen und die Beseitigung natürlicher Anschmutzungen. Die Herstellung fester Waschmittel erfolgt entweder in Sprühtürmen ohne und mit Kompaktierungsstufe oder in Non-Tower-Granulieranlagen. Die neueste Generation eines Granulationsprozesses mit integrierter Mahltrocknung ermöglicht die Produktion von kugelförmigen Partikeln, die einstellbar klein oder groß, leicht oder schwer sein können. Die weitere Rezepturentwicklung geht in Richtung Tieftemperatur-Waschmittel. In the last fifty years, powder and granular detergents have been significantly improved in performance and ecology: more concentrated (less chemicals), biodegradable surfactants, no phosphates, reduced water and energy consumption. The use of optimized enzymes and bleaching boosters enables lowered wash temperatures and the removal of natural stains. The production of solid detergents runs either in spray towers without and with compaction step, or in a non-tower agglomeration plant. The latest generation of granulation with an integrated mill for simultaneous drying and grinding allows the production of spherical particles, which can be adjusted (small or large, heavy or light). Future formulations will enable lower washing temperatures.
Water soluble polymers in the detergent industry represent on the one hand parts of the formulations of washing powder to improve the washing result, and are used on the other hand as foils for the packaging of liquid detergent portions. Insoluble, thermoplastic polymers (PE, PP, PET) are needed as packaging materials for solids, pastes, suspensions and liquids in the form of laminated cardboard, boxes, bags, bottles, buckets and tubes. The polymers can be tailored to the application. For this purpose, not only the possibilities of the reaction and synthesis technology are available, but the addition of additives manages the adjustment of the required physical, technical and optical properties, such as color and durability. In an extrusion process, the plasticized or melted material gets the product shape; any form can be produced. The packaging should convince not only in forms and functions, but also throughout the aesthetics relating to the specific brand. The product design is the sum of these parameters.
Im globalen Markt ist zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit ein schnelles Umsetzen innovativer Produktideen notwendig. Der Innovator erzielt höhere Preise, gewinnt Marktanteile und profitiert vom positiven Image. Entwicklung in der halben Zeit erfordert nicht nur die Unterstützung des Topmanagements, sondern auch die sofortige Einbeziehung des Kunden. Das Projekt sollte über ein Kernteam, bestehend aus einem Produkt- und Verfahrensentwickler sowie einem Mitarbeiter des Marketings, gesteuert werden. Zeit lässt sich durch kompetentes, paralleles Bearbeiten der Teilprojekte sowie durch eine Reduzierung der Versuche zur Auslegung von Maschinen und Apparaten gewinnen. Entscheidend für den Erfolg sind die Kommunikation im Team und mit der Führung sowie der unbedingte Wille, ein neues Produkt in den Markt zu bringen.
To improve the competitiveness in the global market, innovative product ideas must rapidly be placed in the market. The innovator gets higher prices, gains market shares and benefits from the positive image. Development in half the time requires not only the support of top management, but also the immediate involvement of the customer. A core team, consisting of a product- and process developer, additionally a staff member of marketing, should lead the project. Time can be gained by competent, parallel processing of sub-projects, and by reducing the attempts for designing the machines and equipment. Crucial to the success are the communication within the team and with the leadership, and the absolute determination to bring a new product on the market.
Die hohe Leistung moderner Waschmittel bei bereits 30 – 60 °C ist nur durch den Einsatz von spezifischen Enzymen und abgestimmten Enzymmischungen möglich. Die verschiedenen Enzyme docken am Schmutz an und hydrolysieren die festsitzenden Proteine, Polysaccharide und Fette. Tenside spülen die resultierenden Bruchstücke in die Waschflotte. Die Herstellung der Enzyme erfolgt mit Mikroorganismen in 40- bis 125-m3-Fermentern. Ins Fermentermedium sekretierte Enzyme werden nach Beendigung der Fermentation von den Mikroorganismen abgetrennt, konzentriert und konfektioniert. Hierbei dient die Enzymlösung als Granulationsflüssigkeit. Zur Gewährleistung der Produktsicherheit ist ein spezielles Coating notwendig. Das Produktdesign wird von der Gentechnik (Leistung) und der Gestaltung der Partikel (Handhabung) bestimmt.
The high performance of modern laundry detergents at 30 – 60 °C is only possible with specific enzymes and specially tuned enzyme mixtures. The various enzymes form complexes with the substrates (stains) and hydrolyze the fixed proteins, polysaccharides and fats. Surfactants rinse resulting fragments into the wash liquor. The enzymes are produced by appropriate microorganisms in fermenters with a size of 40 to 125 m3. The microorganisms secrete the enzyme into the medium. After the end of the fermentation, the enzymes are separated from the microorganisms, concentrated and converted into the final product. Here, the enzyme solution is used as granulation liquid. Product safety requires a special coating. The product design is determined by the protein engineering (performance) and the design (convenience) of the particle.
The process of blow molding, used to produce hollow objects such as plastic bottles, is fully detailed in this chapter. The basic process and material aspects of blow molding are fully explained, as are the various stages and types of blow molding. Blow molding equipment is described, including the extruder, mold changing systems, and press types. Also covered are blow molds and blow molding operations. Finishing and troubleshooting are likewise thoroughly detailed.