Technik und Umwelt
Institut für Technikfolgenabschätzung und
Systemanalyse (ITAS)
|
|
Forschungszentrum Karlsruhe Technik und Umwelt Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) |
| TA-DATENBANK-NACHRICHTEN | |
| Nr. 1, 7. Jahrgang - März 1998 |
Langfristige Perspektiven in der Materialwissenschaft - Ein Fall für die Technikfolgenbeurteilung?
von Christian J. Langenbach, Europäische Akademie Bad-Neuenahr Ahrweiler
Die Europäische Akademie hat auf die Tatsache, daß materialwissenschaftliche Entwicklungen von großer wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Bedeutung sein können, mit der Berufung der Projektgruppe Neue Materialien reagiert. Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) erarbeitet die Projektgruppe bis Ende 1998 die wissenschaftlichen Resultate zu den im Vorprojekt gesichteten Problemen und konkret ausformulierten Fragestellungen. Das Hauptprojekt begann im Januar 1997 und richtet sich in seinem Angebot an die einschlägigen politischen Entscheidungsinstanzen (z.B. die verschiedenen Referate im BMBF) sowie an Vertreter und Einrichtungen aus den Fachbereichen der Materialwissenschaft und der Technikfolgenbeurteilung. Die Basis für die Abschlußpräsentation der Projektergebnisse bildet ein zu erstellendes Memorandum.
Über die Jahrhunderte hinweg hat der Mensch die in der Natur vorkommenden Materialien, wie Leder, Knochen, Lehm und andere verarbeitet. Zum Einsatz gelangten die Materialien so, wie sie der Mensch in der Natur vorfand. Der Zufall war oft Pate bei Erlangung der Erkenntnis, daß Materialien verschiedene Eigenschaften besitzen und diese veränderbar sind. Archäologische Funde aus dieser Zeit dokumentieren die experimentellen Anfänge der Materialforschung.
Im Laufe der Jahrhunderte lernte der Mensch jedoch, die verschiedenen Materialien zielorientiert durch Bearbeitung zu verändern. Die Kunst- und Gebrauchsgegenstände aus Keramik, Bronze, Gold und Eisen sind Zeugen der rasch fortschreitenden Kenntnisse bei der Bearbeitung und Veredlung der entdeckten Materialien und definieren ganze Abschnitte der Kulturgeschichte. Den Menschen dieser Epochen fehlten aber grundlegende Kenntnisse über die komplexen Zusammenhänge zwischen den Werkstoffeigenschaften und dem atomaren Aufbau der Materialien.
Erst in der Mitte des 19. Jahrhunderts erlaubten die Fortschritte in Physik und Chemie, Struktur und Aufbau der Materialien Stück um Stück aufzudecken. Möglich machten dies die Erfindungen von Präzisionsmeßgeräten, gepaart mit dem Forscherdrang und Ideenreichtum der Materialwissenschaftler. Die Änderungen in der Struktur der Materialien sowie die Prozesse bei der Verarbeitung konnten von nun an zielorientiert verfolgt werden.
Heutzutage haben sich die Forschungsanforderungen an die Materialwissenschaft verschoben. Entwickelte man früher ein Material und versuchte, anschließend eine passende Anwendungsmöglichkeit zu finden, wird heute vornehmlich das Material anwendungsgerecht entworfen. Die Erfolge in der Halbleitertechnik basieren nicht unwesentlich auf den innovativen Forschungsergebnissen der Materialwissenschaften und zeigen, daß dem Nutzer im allgemeinen nicht klar ist, wie maßgeblich die Materialforschung an den Erfolgen beteiligt ist.
Zur Entwicklung und Herstellung neuer Materialien und der Erarbeitung neuer Fertigungs- und Produktionsverfahren forschen auf dem Gebiet der Materialwissenschaft Chemiker, Physiker und Ingenieure in interdisziplinären Gruppen. Diese leiten ihre Forschungsziele teilweise aus einem Bedarf anderer Disziplinen ab, z.B. des Maschinenbaus, der Energietechnik, der Mikroelektronik oder der Luft- und Raumfahrt.
Zur Abklärung von Fragestellungen im Umkreis der gesellschaftlichen Folgen materialwissenschaftlicher Entwicklungen und der Gestaltung der zukünftigen Forschungslandschaft in den Materialwissenschaften hat mit Gründung der Europäischen Akademie (1996) die Projektgruppe "Technikfolgenbeurteilung der Erforschung und Entwicklung neuer Materialien" ihre Arbeit aufgenommen. Die Projektgruppe setzt sich zusammen aus den Professoren Dr.-Ing. H. Harig (Faserinstitut Bremen e.V.) als Vorsitzender, Dr.-Ing. H. Hofmann (EPFL Lausanne), Dr. W.A. Kaysser (DLR Köln), Dr.-Ing. R. Renz (Universität Kaiserslautern) und Dr. G. Schmid (Universität Essen), sowie Herrn Dr. A. Grunwald und dem Projektleiter Dr.-Ing. C.J. Langenbach (beide Europäische Akademie Bad Neuenahr-Ahrweiler GmbH). Das im Vorprojekt ausformulierte Arbeitsprogramm der Gruppe wurde durch den Wissenschaftlichen Beirat der Europäischen Akademie Anfang September 1997 positiv begutachtet und verabschiedet.
Im laufenden Hauptprojekt werden die sich im europäischen Umfeld abzeichnenden Entwicklungen und Anwendungen neuer Materialien sowie ihre technischen und gesellschaftlichen Folgen untersucht. Europäische Standards, Vergleiche zur Innovationskultur sowie Ländervergleiche zu Forschungsschwerpunkten in der Materialforschung liegen dabei schwerpunktmäßig im Blickwinkel der Betrachtungen. Dazu gehört auch die Aufarbeitung verschiedener möglicher Konzeptionen und Adressatenfelder, die Kenntnisnahme vorangegangener Arbeiten zur Technikfolgenbeurteilung sowie die Bestimmung von Lücken und Defiziten zur Einordnung des eigenen methodischen Ansatzes. Dieses Vorgehen erlaubt, das Spezifische und Innovative der Studie herauszuheben.
In bisherigen Arbeiten zu neuen Materialien fällt auf, daß durchweg eine Orientierung an Stoffen oder Stoffgruppen erfolgte, die sich oft bis in das Inhaltsverzeichnis der betreffenden Studien hinein wiederfindet (z.B. Kretschmer/Kohlhoff 1995, Wissenschaftsrat 1996). So naheliegend dies für eine Bestandsaufnahme sein mag, weil die entsprechende Klassifikation geeignet ist, das Feld der betroffenen Institutionen (Forschungseinrichtungen, Industriezweige) zu strukturieren, ist dieser Ansatz nicht ohne Probleme. Denn diese als Ausgangsbasis verwendete Einteilung führt dazu, daß die Hauptfragestellung lautet, was mit den neuen Materialien machbar ist und inwieweit dies wünschenswert ist (d.h. Technikfolgen-"Abschätzung"). Wenn die Betrachtung ausschließlich auf diese Fragerichtung eingegrenzt wird, kann jedoch leicht die normativ orientierte Frage nach den Funktionen, die die neuen Materialien erfüllen sollen, um bestimmte gesellschaftlich relevante Zwecke zu erreichen, aus dem Blick geraten (an die sich natürlich die Frage nach der Machbarkeit und dem Entwicklungsaufwand anschließt).
Weiterhin ist aus methodologischer Sicht das Problem der Abhängigkeit der Entwicklung neuer Materialien von Prognosen angesichts deren bekannter Zuverlässigkeits- und Rationalitätsproblemen interessant: in neue Materialien wird in der Regel erst investiert, wenn absehbar ist, daß sich ein Markt öffnen könnte. Ist dies für die industrielle Entwicklung völlig adäquat, so stellt sich für den Staat jedoch die Frage, inwieweit nicht ein stärker normativ geprägtes Herangehen seine Gestaltungsmöglichkeiten erweitern kann. Für die Förderpolitik bezüglich neuer Materialien würde das bedeuten, daß sie sich nicht allein an zukünftigen Märkten orientieren sollte, sondern daß sie normative Kriterien des für die Zukunft Gewünschten stärker berücksichtigt. Hier soll überlegt werden, wie verschiedene Aufgaben des Staates - wie z.B. die Daseinsvorsorge - und die Stärkung des nationalen und europäischen Wirtschaftsstandortes kombiniert werden können.
Die vorgesehene Bandbreite der betrachteten Materialien stellt eine besondere Mischung dar, ausgehend von den klassischen Materialien Stahl und NE-Metalle, über die etwas weiter fortgeschrittenen, zeitlich später gekommenen Werkstoffe hin zu dem (hinsichtlich der technischen Umsetzung offenen) "Problem" Keramik und den technologisch letztlich nicht hinreichend umgesetzten Polymerwerkstoffen. Weitergehend über die unterschiedlich bewerteten Nachwachsenden Rohstoffe zu den wissenschaftlich noch nicht umfassend erforschten Nanomaterialien, deren Umsetzung noch weitgehend in der Zukunft liegt. Mit jeder Materialklasse wird ein Aspekt des Forschungs- und Entwicklungsstandes angesprochen, die durch die detaillierte Analyse von einschlägigen Fallbeispielen abgerundet wird.
Anhand verschiedener Fallbeispiele zu abgeschlossenen und aktuellen Materialentwicklungen soll durch das Aufzeichnen der technischen und gesellschaftlichen Folgen sowie der Bedingungen erfolgreicher Materialforschung analysiert werden, unter welchen Umständen System- oder Produktideen verwirklicht werden können, wenn wesentliche Fortschritte in der Materialwissenschaft erreicht werden. Parallel dazu soll aufgezeigt werden, daß auch das politische, ökonomische und kulturelle Umfeld mit betrachtet werden muß, da das Erreichen der vorgegebenen Materialentwicklungsziele bei weitem nicht ausreicht, die System- oder Produktideen auch zu verwirklichen und am Markt zu etablieren. Wie weit diese Ergebnisse in verallgemeinerbare Aussagen überführt werden können, wird sich zum Abschluß des Projekts zeigen.
Parallel zu den Beratungen der Projektgruppe wird bis Mitte 1998 eine europaweite Fragebogenaktion in der Materialwissenschaft durchgeführt. Die Mehrzahl der zu beantwortenden Fragen beziehen sich hierbei speziell auf die verschiedenen Fallbeispiele, die so angelegt sind, daß an ihnen sich als wesentlich einzuschätzende Problemaspekte verdeutlichen lassen. Die schriftliche Befragung von europäischen Materialforschern aus dem akademischen und industriellen Umfeld mit standardisierten Fragebögen wird damit die Datenbasis zur Belegung der aufgestellten strukturellen Thesen zur Forschungsförderung und zur aktuellen Situation der materialwissenschaftlichen Forschung im gesellschaftlichen Umfeld verbreitern.
Die genannten Analysen sollen schließlich zum Aufzeigen von (hypothetischen) Handlungsoptionen führen, die zu strukturellen Empfehlungen, vor allem für die Forschungsförderungspolitik und die Organisation der Materialwissenschaft gelangen können. Über die eher standortpolitisch angelegten Empfehlungen des Berichtes des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (Socher et al. 1994) und die eher institutionelle Fragen betreffenden Empfehlungen des Wissenschaftsrates hinaus sollen allgemeine Entscheidungskriterien für die Förderpolitik bzgl. neuer Materialien erarbeitet werden.
Insbesondere besteht in einem Arbeitsprogramm mit einer derartig komplexen Fragestellung eine besondere Herausforderung darin, die verschiedenen disziplinären Herangehensweisen zu koordinieren und die Ergebnisse zusammenzuführen und zu gewichten (vgl. auch die Rezension von M. Socher zum Endbericht des Vorprojekts, in TA-Datenbank-Nachrichten, Nr.3/4, 6. Jahrgang, November 1997).
Literatur
Kretschmer, Th., Kohlhoff, J. (Hrsg.) (1995): Neue Werkstoffe. Berlin/Heidelberg.
Socher, M., Rieken, Th., Baumer, D. (1994): TA-Projekt "Neue Werkstoffe". Endbericht, Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag, Bonn.
Wissenschaftsrat (Hrsg.) (1996): Außeruniversitäre Materialforschung in Deutschland. Köln.
Kontakt
Dr.-Ing. Christian J. Langenbach
Europäische Akademie zur Erforschung von Folgen wissenschaftlich-technischer
Entwicklungen Bad Neuenahr-Ahrweiler GmbH
Landskroner Str. 175
Postfach 1460
D-53459 Bad Neuenahr-Ahrweiler
Tel.: + 49 (0) 26 41 75 43 11
Fax.: + 49 (0) 26 41 75 43 20
E-mail: christian.langenbach@dlr.de
von W. Katscher, KFA Jülich
1. Hintergrund, Projektziel, Randbedingungen
Im Rahmen der Umsetzung mehrerer Kabinettsbeschlüsse der Bundesregierung zur Reduktion von Treibhausgasemissionen wurde Anfang der 90er Jahre das Forschungszentrum Jülich vom Bundesministerium für Forschung und Technologie (jetzt Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, BMBF) mit der Durchführung des IKARUS (Instrumente für Klimagas-Reduktions-Strategien) -Projektes beauftragt. Seither wird das Projekt bzw. sein seit 1995 laufendes, bis Ende 1998 terminiertes Anschlußprojekt "IKARUS-Anwendung" vom BMBF gefördert.
Ziel von IKARUS ist die Erarbeitung und Bereitstellung eines Instrumentariums bestehend aus Computer-Modellen und Datenbanken, mit dessen Hilfe verschiedene Strategien zur Reduktion der energiebedingten Emissionen von klimarelevanten Gasen, insbesondere CO2, gegeneinander abgewogen und hinsichtlich des verwendeten Technikmix nach bestimmten Kriterien - beispielsweise Minimierung der energiewirtschaftlichen Kosten - optimiert werden können. IKARUS soll damit dazu beitragen, das Gesamtverständnis der Funktions- und Reaktionsweise unseres stark vernetzten Energiesystems, aus dem der weit überwiegende Anteil unserer Treibhausgasfreisetzungen herrührt, zu vertiefen und die weiteren Strategieüberlegungen auf eine gut abgesicherte Grundlage zu stellen.
Folgende Randbedingungen wurden für das Instrumentarium vereinbart:
Die IKARUS-Instrumente wurden in 8 Teilprojekten in enger Abstimmung untereinander von folgenden Institutionen entwickelt: Der Programmgruppe Systemforschung und Technologische Entwicklung (STE) des Forschungszentrums Jülich oblag die Modellentwicklung. Den Aufbau der Datenbank realisierte das Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe; die Datenbeschaffung leisteten folgende Institutionen mit etwa 50 Unterauftragnehmern: Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) Berlin (zuständig für Primärenergie), Institut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart (Umwandlungsbereich), Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Kraftwerkstechnik der Technischen Universität München (Haushalte und Kleinverbraucher), Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI) Karlsruhe (Industrie), TÜV Rheinland Sicherheit und Umweltschutz GmbH Köln (Verkehr) sowie die Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) der Gesellschaft für praktische Energiekunde München (Querschnittstechniken). Begleitend hierzu untersuchte die Programmgruppe Technologiefolgenforschung (TFF) des Forschungszentrums Jülich im Teilprojekt "Verifikationsmaßnahmen" Techniken und Verfahren zur Überprüfung der Vertragstreue von Staaten, die Mitglieder der Klimakonvention sind. TFF wurde auch mit der Koordination von IKARUS betraut, dessen fachliche Projektleitung beim BMBF lag.
Mit der genannten Projektzusammensetzung wurde das Ziel verfolgt, insbesondere hinsichtlich der Daten eine möglichst repräsentative, allgemein konsensfähige Wissensbasis zu schaffen und damit zu einer Versachlichung der Energiediskussion beizutragen. Neben mehr als 80 Veröffentlichungen* werden seit Oktober 1997 die Hauptergebnisse von IKARUS auf zwei CD-ROM angeboten, die im folgenden vorgestellt werden.
2. Modell-CD-ROM
Die Modell-CD-ROM enthält 3 Modelle:
Kernstück ist das technikorientierte Optimierungsmodell, das den Energiefluß der Bundesrepublik Deutschland vom Primärenergieaufkommen bis zur Energiedienstleistung bzw. Nutzenergie in ca. 2000 aggregierten Energietechniken in Form sog. "Platzhalter" und deren Verbindungen abbildet.
Das Modell arbeitet nach der Methode der linearen Programmierung. Optimierungskriterium ist in diesem Fall die Minimierung der Gesamtsystemkosten. Das Modell bewertet also den zur Änderung des Energiesystems (z.B. bei einer CO2-Reduktionsvorgabe) notwendigen Aufwand in Form von Kosten. Im Gegensatz zu einem Simulationsansatz, bei dem die Auswirkungen einer vorgegebenen Strategie analysiert werden, errechnet das Modell einen optimalen Technikmix (bzw. -strategie) unter Berücksichtigung der getroffenen Annahmen (z.B. wirtschaftliche Entwicklung, Technikdaten etc.). Durch die Vernetzung im Modell werden die Wechselwirkungen innerhalb des Energiesystems berücksichtigt. Das Ergebnis einer Optimierungsrechnung entspricht dem Planungsergebnis eines "allwissenden energiewirtschaftlichen Planers", der unter Berücksichtigung exogener Vorgaben (z.B. Nachfrage nach Energiedienstleistungen) entsprechend einem Zielkriterium eine energiewirtschaftlich insgesamt "optimale" Struktur für ein Energiesystem entwirft; es kann damit für den Planer eine wesentliche Entscheidungsgrundlage und -hilfe sein. Das Modell arbeitet statisch und liefert Zustandsbeschreibungen für die Stützjahre 1989, 2005 und 2020, bis zum Jahre 2005 differenziert nach alten und neuen Bundesländern.
Die oben genannten Platzhalter stellen zunächst "leere Kästen" dar, die mit Techniken, z.B. Kohlekraftwerken, belegt werden, die qualitativ den passenden Input (z.B. Kohle) und Output (z.B. Strom) haben. Dieses Konzept gewährleistet für den Benutzer eigene Belegungsmöglichkeiten und damit Flexibilität bei der Technikauswahl.
Das Modell verfügt - wie auch die u.g. - über eine eigene Datenbasis, die aus der IKARUS-Datenbank hervorgegangen ist, und es kann somit unabhängig von letzterer betrieben werden.
Neben den o.g. Eingriffsmöglichkeiten bei der Belegung der Platzhalter hat der Nutzer die Möglichkeit der Wahl von Schranken für den Einsatz von Platzhalter-Techniken, mit denen ihre Berücksichtigung erzwungen werden kann, auch wenn sie sonst - wie z.B. in der Regel die Photovoltaik - in der Optimierungsrechnung nicht in die Lösung mit einbezogen würden. Ebenfalls können weitere exogene, von der Wirtschaftsentwicklung bzw. -prognose her bestimmte Größen wie Nachfrage nach Energiedienstleistungen, Import- und Exportquoten, Importpreise oder inländische Gewinnungskosten für Energieträger und natürlich auch strategische Parameter wie Emissionsrestriktionen frei gewählt werden.
Zur Erleichterung der Modellhandhabung, aber auch zur Schaffung von Transparenz für die Ergebnisdiskussion sind Referenzbelegungen für die verschiedenen Raum / Zeit-Kombinationen im Datenspeicher des Modells enthalten. Alle Änderungen, die der Nutzer gegenüber der Referenzbelegung vornimmt, werden protokolliert.
Das zweite Modell ist das Teilmodell "Technik-Ketten" oder kurz Kettenmodell. Es bietet die Möglichkeit, miteinander konkurrierende Verbindungen von Techniken mit gleicher energietechnischer Versorgungsaufgabe unter Berücksichtigung der vor- und nachgelagerten Technikketten hinsichtlich der Energieströme, Kosten und Treibhausgasemissionen zu vergleichen. Beispiele für solche Kettenvergleiche sind Braunkohlenförderung - Braunkohlenkraftwerk - Elektrospeicherheizung versus Erdgasimport-Verteilung-Zentralheizung oder der Vergleich Kraft-Wärme-Kopplung mit der Einzelproduktion von Strom und Wärme für die Versorgung von Haushalten.
Zum Aufbau der Technikketten und deren Bilanzierung wird auf die Topologie des Optimierungsmodells sowie die zugehörige Datenbasis zurückgegriffen. Das Kettenmodell bietet nun die Möglichkeit, entweder, ausgehend von der Primärenergie bis hin zur Nutzenergieebene oder auch umgekehrt, Folgen von Techniken aneinanderzureihen, durch die der Energiestrom seinen Weg nimmt. Die Ketten lassen bei Bedarf jeweils eine Verzweigung zu, so daß auch Techniken mit Koppelproduktion einbezogen werden können.
Eine bedienerfreundliche, aus Windows-Elementen bestehende Oberfläche gewährleistet, daß auch Nutzer, die keine tiefergehende Kenntnis der Struktur des Kettenmodells haben, menügeführt die sie interessierenden Technikketten in kurzer Zeit aufbauen und analysieren können.
Das dritte Modell ist das Makroökonomische Informationssystem MIS, das im Auftrag der STE von der Arbeitsgemeinschaft Energie- und Systemplanung (AGEP) an der Universität Oldenburg entwickelt wurde und der makroökonomischen Analyse dient. MIS besteht aus einem dynamischen Input/Output-Generator und einem Wachstumsmodell. Die Volkswirtschaft ist gegliedert nach 30 Sektoren, darunter 9 Energiesektoren. Diesen Komponenten sind ein Elektrizitäts-, ein Verkehrs- und ein Wohnungsmodul angegliedert.
MIS stellt einerseits Rahmendaten der Wirtschaftsentwicklung bereit, die für sinnvolle Szenarienbildung und für die Optimierungsrechnungen benötigt werden und ermöglicht andererseits die Bewertung der Optimierungsergebnisse hinsichtlich volkswirtschaftlicher Widerspruchsfreiheit. Eine direkte Kopplung mit dem Optimierungsmodell besteht nicht; auf diese wurde aus methodischen und aus Gründen der Handhabbarkeit und Überschaubarkeit der Modelle verzichtet.
Folgende Minimalanforderungen an Hard- und Software, ausreichend zum gleichzeitigen Betreiben der drei Modelle, müssen beim Nutzer erfüllt sein: IBM-kompatibler 80486 DX2/66 MHz-Rechner mit mindestens 16 MB RAM (oder Pentium P60 bzw. P90); Festplattenkapazität ca. 500 MB (IDE oder SCSI-II fast); Double Speed CD-ROM-Laufwerk; flimmerfreier 17" Farbbildschirm, der mit einer 1 MB Grafikkarte im 1024 x 768 Pixel/256-Farben-Modus betrieben wird; Betriebssystem DOS 5.0; Windows 3.11 (auch Windows 95 möglich).
Die IKARUS-Modell-CD-ROM kann bezogen werden zum Preis von DM 1.200 plus MWSt. vom
Forschungszentrum Jülich
Technologie-Transfer-Büro
Herrn R. Wagner
52425 Jülich
Fax: 02461/61-2118
E-mail: R. Wagner@fz-juelich.de
3. Datenbank-CD-ROM
Ursprünglich lediglich als Quelle für Modelldaten vorgesehen, hat sich die IKARUS-Datenbank vor allem zu einem umfangreichen, eigenständigen, nicht an die Modelle gekoppelten Informationssystem entwickelt.
Hauptteil ist der Bereich Technikdaten. Er enthält alle relevanten technischen, wirtschaftlichen und umweltbezogenen Daten zu Einzeltechniken und technischen Systemen, die nach Expertenschätzung für die Stützjahre 1989, 2005 und 2020 repräsentativ sind - bis 2005 getrennt nach alten und neuen Bundesländern. Berücksichtigt sind die eingangs erwähnten Sektoren Primärenergie und Umwandlung sowie die Endenergiesektoren Haushalte, Kleinverbraucher, Industrie und Verkehr. Eine Sonderstellung nehmen die Querschnittstechniken wie z.B. elektrische Antriebe oder Beleuchtungstechniken ein. Sie stellen als sektorunabhängige Technikbeschreibungen einen wichtigen Teil des allgemeinen Informationssystems dar und sind außerdem ein wesentlicher Bestandteil der erwähnten technischen Systeme.
Zur Charakterisierung jeder Technik gehören neben technischen Daten Angaben zu Investitionen, festen und variablen Kosten, Art und Menge der eingesetzten Energieträger und Emissionen. Darüber hinaus sind weitere Informationen, z.B. zu Hilfs- und Betriebsstoffen oder Nebenprodukten, zu Unsicherheitsbandbreiten, zum Aktualisierungsbedarf, zur Literaturquelle etc. sowie teilweise auch Graphiken wie z.B. Schaltbilder, Kennlinien oder Abbildungen charakteristischer Gebäude enthalten.
Der Bereich Rahmendaten enthält - ebenfalls für die genannten Stützjahre - Bestandsdaten und technische Potentiale der beschriebenen Techniken. Ferner sind zentrale makroökonomische und demographische Daten hinterlegt wie Bruttoinlandsprodukt, Weltmarkt-Energieträgerpreise oder Bevölkerung. Außerdem gehen Daten über die Industrie-, Wohnungs- und Verkehrsstrukturen ein einschließlich der daraus abgeleiteten Bedarfsgrößen. Ebenfalls enthalten sind Energieträgerdaten, z.B. Heizwerte und auch die Treibhauspotentiale für die wichtigsten Treibhausgase.
Im Bereich Modelldaten schließlich sind die aggregierten Daten abgelegt, die für das Optimierungsmodell erzeugt wurden. Diese Daten sind - wie im Abschnitt 2 erwähnt - auch Bestandteil des optimierungsmodelleigenen Datenspeichers; die Funktion dieses Bereichs der IKARUS-Datenbank ist somit hauptsächlich die eines Zwischenspeichers.
Verschiedene Retrievalfunktionen ermöglichen ein von der graphischen Benutzeroberfläche her menügeführtes Navigieren durch den Datenbestand, das Durchführen von Technikvergleichen oder einfache Reporterstellung, Literaturanzeige und graphische Darstellungen in verschiedenen Retrievalebenen. Im Bereich Raumwärme wurde das Retrieval zusätzlich durch ein sog. "Tool" ergänzt. Es erlaubt dem Nutzer, eine eigene Auswahl von Gebäudetyp, wärmetechnischem Standard, einzusetzender Heizungstechnik und von Verteilungssystemen für Heizung und Warmwasser zu treffen und dazu resultierende Werte für Kosten, Energieverbrauch, Emissionen u.a. zu berechnen und so die Datenbank zu erweitern.
Die Datenbank stellt folgende (Mindest-)Anforderungen an Hard- und Software des Nutzer-PC:
IBM-kompatibler Personal Computer mit 486er Prozessor, 66 Mhz; besser:
Pentium-PC.
RAM-Speicher: mindestens 16 MB; empfohlen werden 32 MB.
Festplattenkapazität: > 550 MB
Grafikkarte mit Auflösung 1024 x 768 Pixel und 256 Farben bei
mindestens 70 Hz
Datenbanksystem: Personal Oracle V7 für Windows
Betriebssystem: DOS 5.0 oder höher; Windows 3.11 (Windows 95
ebenfalls möglich).
Die IKARUS-Datenbank-CD-ROM kann bezogen werden zum Preis von DM 850 plus MWSt. vom
Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe
Gelände des Forschungszentrums
Herrn Dr. K.-H. Weber
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Fax: 07247/808-134
E-mail: kw@fiz-karlsruhe.de.
4. Weiteres Vorgehen
Die hauptsächlichen Anstrengungen des Projekts konzentrieren sich gegenwärtig auf ein Update des Instrumentariums, insbesondere der Datenbank auf das Basisjahr 1995 mit Fortentwicklung von Tools und Retrieval. Mit diesem Update wird die Differenzierung nach alten und neuen Bundesländern - zumindest, was die Modelldaten betrifft - wegfallen. Die neuen CD-ROM-Versionen werden voraussichtlich im Sommer 1998 - für die Bezieher der Versionen von 1997 kostenfrei - erhältlich sein.
Neben den bereits verfügbaren Modellen befinden sich sektorspezifische Teilmodelle in verschiedenen Entwicklungsstadien, die voraussichtlich im Jahre 1998 ebenfalls verfügbar sein werden. Dies sind die Teilmodelle Raumwärme, Verkehr, Strom/Fernwärme und Industrie/Kleinverbraucher. Bis auf letzteres, das auf die Oracle-Datenbank zugreift, verfügen die Modelle über eine eigene Datenbasis und sind somit eigenständig betreibbar.
Weitere Auskünfte erteilt:
Forschungszentrum Jülich GmbH
Programmgruppe Technologiefolgenforschung
Dr. W. Katscher
D-52425 Jülich
Tel.: + 49 (0) 2461/61-5461
Fax: + 49 (0) 2461/61-2496
E-mail: m.-l.klein@fz-juelich.de.
* Eine vollständige Liste der im Rahmen des IKARUS-Projekts veröffentlichten Berichte sowie die Berichte selbst sind erhältlich bei:
Forschungszentrum Jülich GmbH
- Zentralbibliothek -
D-52425 Jülich
Tel.: + 49 (0) 2461/61-5368
Fax: + 49 (0) 2461/61-6103
"Mehrseitige Sicherheit" vor der Probe aufs Exempel
von Thomas Schmitt, Gottlieb Daimler- und Karl Benz-Stiftung, Ladenburg, und Günter Müller und Kai Rannenberg, Universität Freiburg
Nach nahezu dreijähriger Arbeit präsentierte das Kolleg "Sicherheit in der Kommunikationstechnik" auf der CeBIT 97 in Hannover technische Arbeiten aus seinem Forschungsprogramm. In den Arbeiten wurden Ergebnisse aus informatischen, psychologischen, juristischen, soziologischen und wirtschaftswissenschaftlichen Untersuchungen umgesetzt. Die Prototypen bieten die Grundlagen für eine abschließende Erprobung des Konzepts der "mehrseitigen Sicherheit" sowohl bei einer anlaufenden Simulationsstudie in der Heidelberger Universitätsklinik als auch in Labortests in Tübingen und Bonn. Leiter des Kollegs ist Professor Günter Müller von der Universität Freiburg.
Auf den Bildschirmen in einem abgedunkelten Labor der Universität Bonn erschienen in unvorhersehbarer Reihenfolge 80 Wörter zum Thema Telekommunikation. Versuchspersonen mußten sich möglichst schnell entscheiden, ob es sich etwa bei dem Wort "Varianzwahlverfahren" um ein tatsächlich existierendes Wort oder um ein Pseudowort handelt. Um die Entscheidung zu erschweren, waren die Pseudowörter zwar frei erfunden, bezogen sich aber durch eindeutige Wortteile auf die Telekommunikation - wie auch das "Varianzwahlverfahren". Von den 40 echten Wörtern bestand die eine Hälfte aus allgemeinen Begriffen der Teletechnik, die andere Hälfte aus sicherheitsbezogenen Wörtern (wie "Fangschaltung").
Ziel der Experimente, die zum Teil auch in Tübingen stattfanden, war es festzustellen, wie vertraut die Nutzer mit Sicherheitskonzepten der neuen Telekommunikationstechniken sind. Das Wörter-Experiment zeigte, daß den Probanden allgemeine Telekommunikationswörter bekannter sind als sicherheitsbezogene.
Weiteren Untersuchungen an der Universität Kassel zufolge steigen mit zunehmender Erfahrung mit den neuen Kommunikationsmitteln die anfangs nur schwach ausgebildeten Sicherheitsansprüche der Nutzer individuell. Nutzer befürchten vor allem die Gefahr einer wachsenden Fremdkontrolle und den Verlust ihrer Handlungskompetenz. Diese Furcht vor dem "Kontrollverlust" kann dazu führen, daß Nutzer den Umgang mit diesen Techniken dauerhaft meiden.
Die Psychologen des Kollegs kamen zu dem Ergebnis: "Die Konzeption von Telekommunikationstechnik darf nicht allein am gegenwärtigen Sicherheitsbedarf der vielfach noch unerfahrenen Nutzer orientiert werden." Und: "Moderne Telekommunikationstechnik sollte deshalb bereits den sich entwickelnden Sicherheitsansprüchen der Nutzer angepaßt werden, auch wenn diese Ansprüche gegenwärtig im Markt noch keine große Rolle spielen sollten."
"Sicherheit" - ein Expertenthema?
Experten gehen bereits sehr sensibel mit dem Thema "Sicherheit in der Kommunikationstechnik" um. Dies zeigten die teilweise stark emotional geführten Diskussionen über die vom Bundesinnenministerium angestrebte Reglementierung des Einsatzes von Kryptographie im Datenaustausch.
Auf Diskussionen während der CeBIT 97 oder des Wiesbadener Datenschutzforums konnten Mitglieder des Kollegs zeigen, daß es ein Leichtes ist, Daten unerkannt weiterzuleiten. Professor Andreas Pfitzmann und Hannes Federrath von der Universität Dresden demonstrierten am Beispiel der Steganographie, wie unverdächtige Bilddateien oder auch Übertragungen von Videokonferenzen als Hülle für geheime Nachrichten verwendet werden können. Ihre Konsequenz daraus: Ein Verbot würde die Falschen treffen. Kryptographie sollte zum Schutz der Nutzer nicht nur erlaubt, sondern auch gefördert werden.
Kommunikation braucht Sicherheit
Sicherheit in den neuen Netzen soll den Nutzern die Schutz- und Freiräume garantieren, die sie auch außerhalb der virtuellen Welt in Anspruch nehmen. Von diesem Ideal ist die aktuelle Situation noch weit entfernt. Das Kolleg definiert vier grundlegende Schutzziele: Die Vertrauchlichkeit, die sicherstellt, daß die Dateninhalte - zum Beispiel von Krankenakten, Forschungsergebnissen oder Kontoständen - nur den rechtmäßigen Empfängern bekannt werden; Integrität als Schutz vor unbemerkten Änderungen (etwa an Verträgen oder Patientenakten im Krankenhaus); Zurechenbarkeit der Nachrichten an die verantwortlichen Absender; Verfügbarkeit der Technik.
Das Konzept "mehrseitige Sicherheit "
Mit seinem Konzept der "mehrseitigen Sicherheit" hat sich das Kolleg von der herkömmlichen Sichtweise gelöst.
Professor Müller: "In der Kommunikationstechnik bedeutet Sicherheit bislang vor allem die Sicherheit vor Übertragungsfehlern, die durch die Fehleranfälligkeit der verwendeten Übertragungstechnik oder die Unzuverlässigkeit der benutzten Übertragungswege verursacht werden. Gegen gezielte Angriffe von Menschen und Organisationen auf Kommunikationsverbindungen und besonders auf die übertragenen Informationen helfen Zuverlässigkeits- und Fehlertoleranzmaßnahmen dagegen nur ausnahmsweise."
Das Kolleg will die Sicherheit aller an der Kommunikation beteiligten Parteien berücksichtigt wissen. Dies wird durch einen vorgelagerten Dialog zum Beispiel zwischen Gesprächsteilnehmern erreicht, während Netzbetreiber und Diensteanbieter die gewünschte Sicherheit garantieren. Der Schutz und die Stärkung der Nutzer sind wichtige Voraussetzungen, damit ernsthafte Anwendungen, etwa in der Geschäftswelt, überhaupt realisierbar sind. Im Geldverkehr ist es wichtig, daß das Geld bei der gewünschten Adresse anlangt und daß unbefugte Dritte mit den Konteninformationen des Zahlenden nicht ohne dessen Wissen umgehen.
Nutzer haben allerdings keine identischen Sicherheitsansprüche, zudem ändern sich ihre Ansprüche je nach Situation. Viele E-mails haben eben keinen hohen Geheimhaltungswert; die Intimität ihrer Inhalte beschränkt sich auf die von Postkartennachrichten. Die Verfasser und Absender haben daher meist kein Interesse an den mit unvermeidlichen Umständlichkeiten und Kosten verbundenen Sicherheitsvorkehrungen. Dagegen sollen Verträge oder Bestellungen in der Regel unveränderlich bleiben. Das Konzept der "mehrseitigen Sicherheit" will es deshalb den Nutzern ermöglichen, das von ihnen jeweils gewünschte Sicherheitsniveau nach Bedarf untereinander und mit den Netzbetreibern oder Diensteanbietern auszuhandeln. Dies setzt aber voraus, daß in der technischen Infrastruktur entsprechende technische Funktionen vorgesehen sind.
Technik für mehrseitige Sicherheit
Die im Kolleg entwickelte Technik orientiert sich an zwei Zielen: Netzbetreiber und Diensteanbieter sollen so wenig wie möglich Daten über die Nutzer speichern (Datensparsamkeit).
Als zweites Ziel wird die Dezentralisierung der Instanzen angesehen, die die Nutzerdaten erheben und sammeln. Auf diese Weise läßt sich das Risiko des Mißbrauchs reduzieren. Werden beispielsweise Kontobewegungen und die Telekommunikationsrechnung bei verschiedenen Stellen gespeichert, lassen sich die Daten weniger leicht zu Profilen verknüpfen.
Entsprechend wird in einem von Professor Otto Spaniol geleiteten Projekt an der RWTH Aachen beim Mobilfunk eine Kommunikation ohne Datenspuren realisiert. Hierzu wurden Protokolle entwickelt, verfeinert und bewertet, die den Teilnehmern Kontrolle über die eigenen Verbindungs- und ie im Netz gehaltenen Verwaltungsdaten geben.
Mit dem Thema "Dezentralisierung" befaßte sich ein Projekt an der Universität Stuttgart in einer Arbeitsgruppe von Professor Paul Kühn. Viele Nutzer befürchten die zunehmende Abhängigkeit von Kommunikationsdiensten und ebenso das Hinterlassen von Spuren beim Nutzen dieser Dienste. Um einen Vertrauensgewinn durch dezentralisierte Netzfunktionen zu erreichen, sind Anpassungen der Netz- und Dienstestruktur erforderlich. Das Projekt entwickelte rechnergestützte Simulationen innovativer Protokolle und Topologien, die eine Abschätzung des nötigen Aufwandes ermöglichen.
Das dritte Technik-Projekt befaßte sich mit den individuellen Möglichkeiten von Nutzern der Telekommunikation, ihre Erreichbarkeit zu steuern. An der Universität Freiburg wurde in einem Projekt unter Leitung von Professor Günter Müller ein Erreichbarkeitsmanager entwickelt. Hier wird demonstriert, wie die Beteiligten untereinander die jeweilige kommunikative Situation abklären und aushandeln können. Ein Anrufer erfährt zum Beispiel, daß der gewünschte Gesprächsteilnehmer gerade arbeitet und deshalb nur in dringenden Fällen angerufen werden möchte. Der Anrufer kann jetzt mit verschiedenen Möglichkeiten die Dringlichkeit seines Anrufes verdeutlichen, und somit doch noch weitergestellt werden, oder um einen Rückruf bitten bzw. ganz auf das Gespräch verzichten. Verschiedene Einstellungen ermöglichen es dem Angerufenen, den Kreis der Anrufer einzugrenzen, indem er zum Beispiel Gutscheine für dringliche Anrufe vergibt. In jedem Fall können beide Gesprächsteilnehmer ihre Anonymität wahren und trotzdem ihre jeweiligen Bedürfnisse deutlich machen. Die Freiburger Gruppe hat dazu eine technische Einheit entwickelt, mit der die Realisierbarkeit demonstriert wird.
Ein Konzept auf dem Prüfstand
Wie gut das Konzept der "mehrseitigen Sicherheit" realisierbar ist, soll eine Simulationsstudie in Heidelberg ergeben. Ärzte und Pflegekräfte aus Universitätsklinik, Arztpraxis und Pflegedienst werden an ihren Arbeitsplätzen mit prototypischer Technik und realitätsnahen Situationen aus ihrem Arbeitsalltag konfrontiert. So können mit geringem Zeit- und Geldaufwand realitätsnahe Erfahrungen gesammelt werden. Diese "Praxiserprobung" ist zugleich Teil der sozialwissenschaftlich beeinflußten Technikgestaltung. Als Anwendungsfeld wurde das Gesundheitswesen ausgewählt, weil die Sensibilität der Daten und ihr weitverzweigter Fluß durch die verschiedensten Institutionen ein breites Spektrum an Sicherheitsanforderungen bedingen. Die Studie wird von Professor Alexander Roßnagel von der Projektgruppe Verfassungsverträgliche Technikgestaltung (provet e.V.), Darmstadt, und seinen Mitarbeitern vorbereitet und geleitet.
Als Laborreferenzen unter kontrollierbaren Bedingungen führen die Professoren Georg Rudinger und Kurt Stapf psychologische Arbeiten durch, während Professor Alfred Büllesbach und Dr. Hansjürgen Garstka die juristischen, Professor Hans-Hermann Franke die wirtschaftlichen und Professor Hans-Joachim Braczyk die gesellschaftlichen Bedingungen untersuchen.
Das Kolleg - Auskünfte und Ausblicke
Der interdisziplinäre Ansatz des Kollegs, der erstmals im Förderprogramm der Stiftung auch eigenständige technische Entwicklungen miteinschließt, geht auf das Konzept der "mehrseitigen Sicherheit" zurück.
Das Kolleg wurde 1993 mit zwei Diskursen vorbereitet, seit 1994 arbeiten Teilnehmer aus Hochschulen, öffentlichen und privaten Forschungseinrichtungen, Behörden, Verbänden und den führenden Unternehmen der Branche in dem Programm unter Leitung von Professor Günter Müller zusammen. Ziel ist, alle interdisziplinären Aspekte der mehrseitigen Sicherheit so zu bündeln, daß neben dem primären Ziel der Sicherheit auch allgemeine Aspekte der Technikgestaltung für Großtechnologien abgeleitet werden können.
Das Kolleg ist gegliedert in die Einzelprojekte, in eine wissenschaftliche Koordinierungsgruppe, in der die Projektarbeiten zusammengeführt werden, einen beratenden industriellen Beirat und Treffen der Mitarbeiter der Projekte. Mit öffentlichen Vorträgen in Ladenburg, externen Gästen bei den Treffen und Präsentationen von Ergebnissen bleibt das Kolleg in enger Tuchfühlung mit der Fachwelt. Die Kontakte haben dazu geführt, daß sich der Teilnehmerkreis seit Beginn ständig vergrößerte und Unternehmen mit Leihgaben und Projektförderungen die Arbeiten über die Stiftungsmittel hinaus unterstützten. Das Kolleg hat sich inzwischen zu einem wichtigen Faktor in den Diskussionen über Chancen und Risiken von Informations- und Kommunikationstechniken entwickelt. So wurde die Gesetzgebung zur digitalen Signatur im Informations- und Kommunikationsdienstegesetz (IuKD) beraten und beeinflußt.
Die technischen und ein Teil der sozialwissenschaftlichen Überlegungen zur Realisierung mehrseitiger Sicherheit sind bereits publiziert. Die verbleibenden psychologischen und sozialwissenschaftlichen Ergebnisse werden zur Zeit für die Publikation vorbereitet. Mit einem Abschlußkongreß 1999 wird das Kolleg die Ergebnisse der internationalen Öffentlichkeit vor- und zur Diskussion stellen.
Literatur
Günter Müller, Ulrich Kohl, Detlef Schoder: Unternehmenskommunikation: Telematiksysteme für vernetzte Unternehmen. Bonn: Addison Wesley Longman, 1997.
Günter Müller, Ulrich Kohl, Ralf Strauß (Hrsg.): Zukunftsperspektiven der digitalen Vernetzung. Heidelberg: dpunkt Verlag, 1996.
Weitere Informationen bei:
Prof. Dr. Günter Müller (Leitung)
Dr. Kai Rannenberg (Koordination)
Abteilung Telematik
Institut für Informatik und Gesellschaft
Universität Freiburg
Friedrichstr. 50
D-79098 Freiburg
Tel.: + 49 (0) 761/203-4964
Fax: +49 (0) 761/203-4929
E-mail: kolleg@iig.uni-freiburg.de
Internet: http://www.iig.uni-freiburg.de/ dbskolleg
Innovation trotz Regulation: Freiräume für Innovationen in bestehenden Gesetzen nutzen!
Ohne die Preisgabe von Schutz- und Vorsorgezielen können Freiräume für Innovationen geschaffen werden, wenn bestehende Regelungen in einem konstruktiven Dialog zwischen den betroffenen Parteien auf den Prüfstand gestellt werden. Zu diesem Ergebnis kommt die vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie geförderte Studie "Innovation trotz Regulation: Freiräume für Innovationen in bestehenden Gesetzen. Untersuchung am Beispiel des Chemikaliengesetzes" des Instituts für angewandte Innovationsforschung (IAI) an der Ruhr-Universität Bochum. Industrie- und Behördenvertreter zeigen am Beispiel des Chemikaliengesetzes, daß durch geringfügige Veränderungen erhebliche Innovationsfreiräume eröffnet werden können, ohne den Schutz von Mensch und Umwelt zu beeinträchtigen.
Die hohe Regelungsdichte gilt als eine der stärksten Innovationsbarrieren; zugleich wird durch Gesetze ein hohes Maß an Schutz und Vorsorge am Standort Deutschland erreicht. Konflikte zwischen Schutz- bzw. Vorsorgezielen von Gesetzen und dem Erhalt der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der Wirtschaft sind die Folge. Der Ruf nach Deregulierung greift aber zu kurz. Für Prof. Dr. Erich Staudt, den wissenschaftlichen Leiter der Studie, ergibt sich daraus: "Statt sich in einer endlosen Deregulierungsdebatte zu verzetteln, müssen regelungsbedingte Innovationshemmnisse ohne Senkung des derzeitigen Schutzniveaus durch differenzierte Regelungsgestaltung abgebaut werden. Wir müssen durch ein verbessertes Regelungsmanagement vernünftig mit Regelungen umgehen. Die Studie demonstriert, wie selbst in etablierten Regelungsbereichen Freiräume für Innovationen vergrößert werden können."
Durch das ChemG mit seinen Prüf- und Anmeldepflichten für neue Chemikalien ist gewährleistet, daß notwendige Daten für eine frühzeitige Risikoerkennung und die Ergreifung geeigneter Schutzmaßnahmen bereitgestellt werden. Der mit den Prüfungen verbundene Kosten- und Zeitaufwand führt jedoch dazu, daß in Produktbereichen wie bei Polymeren aufgrund des ChemG keine Neustoffe entwickelt werden. Produktinnovationen finden in diesen Bereichen fast ausschließlich auf der Basis von Altstoffen statt, die von den Prüf- und Anmeldepflichten des ChemG ausgenommen sind. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen sind angesichts des hohen Prüf- und Anmeldeaufwands von der Neustoffentwicklung nahezu ausgeschlossen. Es finden vor allem kleine Produktverbesserungen statt. Stoffentwicklungen mit hohem Innovationspotential, die die Innovationsführerschaft der deutschen Chemieindustrie in der Vergangenheit begründeten, sind auf diese Weise nicht zu erwarten. Das ChemG konterkariert sogar seine Schutzziele, wo es Entwicklungen umweltfreundlicherer und sicherer Produkte versperrt.
Die Wissenschaftler des IAI sammelten Sachargumente der betroffenen Unternehmen und beteiligten Behörden zu umstrittenen Regelungen des ChemG, stellten diese in Argumentenbilanzen gegenüber und erarbeiteten gemeinsam mit den Praktikern Ansatzpunkte für eine innovations- und schutzzielgerechte Modifikation des bestehenden Chemikaliengesetzes:
Die Studie zeigt: Selbst in etablierten Regelungsbereichen wie dem Chemikaliengesetz
sind - unter Wahrung des Schutzniveaus - noch erhebliche Optimierungsspielräume
vorhanden, mit deren Umsetzung Innovationshemmnisse abgebaut und somit
innovatorische Entwicklungsfreiräume am Standort Deutschland nicht
weiter unnötig eingeschränkt werden. Wenn die betroffene Wirtschaft
und die beteiligten Behörden nicht weiter auf verkrusteten Positionen
verharren, können durch einen konstruktiven Dialog diese Spielräume
identifiziert und ihre rechtliche Umsetzung zügig vorangetrieben werden.
(Pressemitteilung des IAI)
Bibliographische Angaben
E. Staudt; S. Auffermann; M. Schroll; J. Interthal: "Innovation trotz Regulation: Freiräume für Innovationen in bestehenden Gesetzen. Untersuchung am Beispiel des Chemikaliengesetzes", in: Staudt, E. (Hrsg.): Innovation: Forschung und Management, Bd. 13, Bochum 1997.
Zukunftstechnologie ohne Markt: Mikrosystemtechnik noch immer vor dem Durchbruch
Die Bilanz nach fast sieben Jahren Mikrosystemtechnik-Förderung fällt ernüchternd aus. Als Zukunftstechnologie gepriesen galt die Mikrosystemtechnik - seit 1990 durch den Bundesminister für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) mit mehr als 700 Millionen DM gefördert - als Schlüssel für Innovationen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Doch trotz aller Bemühungen, die Umsetzung und Anwendung mikrosystemtechnischer Problemlösungen voranzutreiben, ist der prognostizierte Durchbruch der Mikrosystemtechnik am Markt bislang ausgeblieben. Wie eine im Auftrag des BMBF durchgeführte Analyse zu "Innovationsbarrieren und Transfermaßnahmen in der Mikrosystemtechnik" des Instituts für angewandte Innovationsforschung (IAI) in Bochum zeigt, stehen vor allem hohe Kosten, geringe Stückzahlen, Inkompatibilitäten zu bestehenden Technologien und Kompetenz-Defizite der breiten industriellen Umsetzung der Mikrosystemtechnik entgegen.
Mit dem Förderschwerpunkt Mikrosystemtechnik (MST) des Bundesministeriums für Forschung und Technologie weckte Anfang der 90er Jahre eine neue Technologie nicht nur das Interesse von Wissenschaftlern, sondern visionäre Anwendungen wie der Mikroroboter, der im menschlichen Körper Gefäße reinigt, oder die künstliche Nase deuteten auch für die Anwender bisher ungeahnte technische Möglichkeiten an. Nach damaligen Hochrechnungen zur Abschätzung des Potentials eröffneten sich für 11.000 Mikrosystemtechnik-Unternehmen in Deutschland große Marktchancen. Dabei erschien die Anwendung der Mikrosystemtechnik besonders für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) attraktiv. Die Umsatzentwicklung deutscher Unternehmen mit mikrotechnischen Produkten wurde ausgehend von 16 Mrd. DM in 1990 bis auf 45 Mrd. DM im Jahr 2000 prognostiziert. Aktuelle Analysen, die den Markt für MST-Produkte jetzt weltweit auf 45 Mrd. DM im Jahr 2000 abschätzen, relativieren diese Euphorie jedoch drastisch.
Abweichend von der üblichen Förderpraxis wurde zur Beschleunigung der Umsetzung von Forschungsergebnissen in die industrielle Anwendung der Wissens- und Technologietransfer als fester Bestandteil von Beginn an in die Mikrosystemtechnik-Förderung einbezogen. Technologiestudien, Datenbanken, Qualifizierungsmaßnahmen, die Einrichtung sog. Dienstleistungszentren etc. sollten insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen den Einstieg bzw. Zugang zur Mikrosystemtechnik erleichtern. Doch trotz dieser angebotsorientierten Aktivitäten bleiben die Innovationsanstrengungen von Unternehmen in diesem Bereich weit hinter den Erwartungen zurück.
So zeigten die unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Dr. Erich Staudt durchgeführten Untersuchungen, daß in der ersten Ankündigungswelle bei vielen Unternehmen Erwartungen geweckt wurden, die zwar in Teilbereichen erfüllt werden konnten, bei den meisten aber zu Enttäuschungen geführt haben. Die meisten der derzeitigen Mikrosystemtechnik-Lösungen haben den für einen breiten Einsatz erforderlichen Reifegrad und ein angemessenes Preis-Leistungs-Verhältnis auch heute noch nicht erreicht.
Die Wissenschaftler des IAI analysierten bei mehr als 1.000 Unternehmen Erfahrungen und Probleme der Mikrosystemtechnik-Anwendung. Unternehmen der "MST-Szene", d.h. Unternehmen, die sich bereits mit der Mikrosystemtechnik beschäftigen, haben vor allem Probleme bei der Analyse und Bewertung von Anwendungsmöglichkeiten und Märkten der Mikrosystemtechnik, aber auch bei der Durchführung eigener Entwicklungsarbeiten sowie eigener Fertigung. Ursachen hierfür sind neben Kompetenz-Defiziten der Mitarbeiter vor allem die hohe Komplexität der Mikrosystemtechnik und die hohen Kosten bei zu geringen Stückzahlen.
Anders Unternehmen, die bisher noch nicht in der Mikrosystemtechnik aktiv sind, die aber als Nutzer von MST-Lösungen angesehen werden. Im Gegensatz zur "technologieorientierten Insider-Szene" hat der Begriff Mikrosystemtechnik und seine Außendarstellung als hochkomplexe Zukunftstechnologie hier mittlerweile eher abschreckende Wirkung. Die Tatsache, daß trotz umfangreicher "Werbeaktivitäten" immer noch keine praxistauglichen Produkte vorgezeigt werden können, führe bei diesen "MST-Outsidern" zu einem Verlust an Glaubwürdigkeit. Und da die Enttäuschung auch innerhalb der "MST-Szene" Zurückhaltung hervorruft, würden diese Vorbehalte der Outsider gegenüber der Mikrosystemtechnik noch verstärkt. Anwendungsstau und Attentismus sind die zwangsläufige Folge. Mit Marketingprojekten sei diese Lücke nicht zu schließen.
Das Beispiel der umfangreichen Förderaktivitäten in der
Mikrosystemtechnik macht deutlich, daß staatliche Eingriffe zwar
dazu beitragen, daß sich eine technologieorientierte "Szene" etablieren
kann. Die Probleme bei der Umsetzung zeigen aber, daß eine stärkere
Betrachtung der Anwendungsbedingungen und der Probleme der Abnehmer bereits
in die Entwicklungsphase solcher Programme eingehen müßte. Ein
Fazit dieser Studie lautet deshalb: "Anstatt weiterhin technologieorientierte
Szenen zu unterstützen, sind die Förderaktivitäten stärker
an den Bedarfen potentieller Nachfrager auszurichten. Ihre Kompetenz bestimmt
letztlich die Verwertungsoption. Wenn hier keine Änderungen vorgenommen
werden, wird die Mikrosystemtechnik auch langfristig eine Zukunftstechnologie
bleiben - immer kurz vor dem Durchbruch!"
(aus der Pressemitteilung des IAI)
Bibliographische Angaben
E. Staudt; M. Krause, F. Kerka: Innovationsbarrieren und Transfermaßnahmen in der Mikrosystemtechnik - Eine empirische Analyse zum Stand der Diffusionsförderung, in: Staudt, E. (Hrsg.), Berichte aus der angewandten Innovationsforschung, Nr. 168, Bochum 1997.
Beide Studien sind über das IAI zu beziehen:
Institut für angewandte Innovationsforschung (IAI)
Buscheyplatz 13
D-44801 Bochum
Tel.: + 49 (0) 234/971170
Fax: + 49 (0) 234/9711720
E-mail: iai@ruhr-uni-bochum.de
[www.itas.kit.edu]
[TA-Datenbank-Nachrichten]
[TA-Database-Newsletter]
[Zum Seitenanfang]