Forschungsbericht 2011 – 2012 - Zentrum für Gründung und Transfer

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Forschungsbericht
2011 – 2012
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | XX
1
Forschungsindex der Fachhochschule Brandenburg:
Research Directory of the Brandenburg University of Applied Sciences:
https://forschungsindex.fh-brandenburg.de/
Startseite des Forschungsindex.
Start page of the research directory.
Die wissenschaftlichen Publikationen können nach Jahren, aber auch nach Verfasser und Themen gesucht werden.
The scientific publications can be searched by search options as years, authors and also topic.
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Forschungsbericht der
Fachhochschule Brandenburg
Research Report of the
Brandenburg University of Applied Sciences
2011 – 2012
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
3
Hinweis:
Die Fachhochschule Brandenburg praktiziert Meinungsvielfalt, auch bei der sprachlichen Gleichstellung von Mann und Frau.
Unterschiedliche Schreibweisen der weiblichen Form sind daher nicht vereinheitlicht worden.
Impressum
Herausgeberin:
Redaktion:
Satz:
Die Präsidentin der Fachhochschule Brandenburg
Prof. Dr.-Ing. Burghilde Wieneke-Toutaoui
Der Vizepräsident für Forschung und Technologietransfer
Prof. Dr. Arno Fischer
Prof. Dr. Arno Fischer, Thekla Ludwig, Stefan Parsch
Stefan Parsch
Berichtszeitraum: Wintersemester 2010/2011 – Wintersemester 2012/2013
Auflage:
1. Auflage Dezember 2013
Kontakt:
Postfach 2132
14737 Brandenburg an der Havel
Hausanschrift:
Magdeburger Straße 50
14770 Brandenburg an der Havel
T. +49 3381 355 - 0
F. +49 3381 355 - 199
vpf@fh-brandenburg.de
www.fh-brandenburg.de
ISSN: 1861-3462
4
Impressum | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Inhaltsverzeichnis
Vorwort der Präsidentin ...................................................................................................................................... 6
Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer ....................................................................... 8
1
1.1
1.2
Forschungsdaten und -profile ............................................................................................................................. 9
Zahlen und Daten zur Forschung ........................................................................................................................ 9
Profile und Kompetenzzentren ........................................................................................................................ 15
2
Fachbereich Informatik und Medien .................................................................................................................... 21
Vorwort der Dekanin ........................................................................................................................................ 22
Forschungsprojekte ......................................................................................................................................... 24
Forschungssemester ........................................................................................................................................ 37
Publikationen .................................................................................................................................................. 38
Vorträge ......................................................................................................................................................... 42
Professorinnen und Professoren ........................................................................................................................ 43
Labore ........................................................................................................................................................... 45
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Fachbereich Technik ........................................................................................................................................ 53
Vorwort des Dekans ........................................................................................................................................ 54
Forschungsprojekte ........................................................................................................................................ 56
Forschungssemester ....................................................................................................................................... 76
Publikationen ................................................................................................................................................. 68
Vorträge ........................................................................................................................................................ 78
Professorinnen und Professoren ....................................................................................................................... 80
Labore ........................................................................................................................................................... 83
Fachbereich Wirtschaft .................................................................................................................................... 91
Vorwort des Dekans ........................................................................................................................................ 92
Forschungsprojekte ......................................................................................................................................... 94
Publikationen ............................................................................................................................................... 102
Vorträge ...................................................................................................................................................... 104
Professorinnen und Professoren ..................................................................................................................... 106
Labore ......................................................................................................................................................... 109
5
5.1
Wissenschaftliche Beiträge ............................................................................................................................. 113
Conception and implementation of a computer and mobile forensic course for the Department of Informatics
and Media at the Brandenburg University of Applied Sciences ........................................................................... 114
5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik .................................. 123
5.3 Konzept zur Entwicklung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen ......... 129
5.4 A Proposal of a model for the organization of Energy-efficient products ............................................................ 138
5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the Installation and Direction of Solar Thermal Systems
at the Example of a Reference Building ........................................................................................................... 142
5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen –
Ergebnisse eines transnationalen Austausches ................................................................................................. 146
5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse ....................... 154
5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit
hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen ......................................................................................... 161
5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table –
Physiological, Motion and Psychological Measurement ...................................................................................... 168
5.10 Thermal effects due to focused light from glass fronts ..................................................................................... 177
5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule ....................................................................................... 182
5.12 Zum Stand der International Financial Reporting Standards ............................................................................. 184
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Inhaltsverzeichnis
5
Vorwort der Präsidentin
Liebe Leserinnen und Leser,
mit dem Forschungsbericht 2011 − 2012
präsentiert die Fachhochschule Brandenburg der Öffentlichkeit eine umfassende
Leistungsschau der Projekte, Publikationen und Vorträge ihrer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Im einleitenden
Kapitel informiert sie zudem über die
Drittmitteleinnahmen für die Forschung,
über den erreichten Stand der Profilbildung und über die Aktivitäten in den
Bereichen Gründung und Technologietransfer.
Sowohl die Anzahl und Qualität der Projekte als auch die zahlenmäßige Entwicklung im Berichtszeitraum von Wintersemester 2010/2011 bis Sommersemester 2012 weisen aus,
dass die Fachhochschule Brandenburg sich als forschende
Hochschule und als technologischer Impulsgeber für die
Region Westbrandenburg weiter etabliert hat. Die Summe
der eingeworbenen Drittmittel stieg im Jahr 2012 auf den
bisher höchsten Wert von 3.334 Mio. Euro. Die Zahl der
Forschungsprofessuren erreichte ebenfalls einen neuen
Höchststand: 11 der 66 Professuren der Fachhochschule
Brandenburg erlangten im Berichtszeitraum diesen Status.
Bereits ein erster Blick über die Projekte in den drei Fachbereichen Informatik und Medien, Technik und Wirtschaft
zeigt, dass die Forschungsleistungen der Fachhochschule
Brandenburg – auch über die Forschungsprofessuren hinaus – breit gestreut sind. Sie reichen von der Optimierung
der Ressourceneffizienz thermischer Fügeverfahren bis zur
Entwicklung innovativer Hochleistungs-Computerchips in
Zusammenarbeit mit einem im Land Brandenburg ansässigen Halbleiter-Herstellers. Bei der Mustererkennung in
der digitalen Forensik sind Forscherinnen und Forscher der
Fachhochschule Brandenburg ebenso aktiv, wie bei der
Erstellung sicherer Software-Lösungen für Internet-Dienste. Sicherheit, Energieeffizienz und Gesundheit – die drei
profilprägenden Themen der Fachhochschule Brandenburg
haben viele der Forschungen inspiriert.
6
Vorwort der Präsidentin | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Dear Readers,
with the research report 2011 – 2012
presents the Brandenburg University
of Applied Sciences a comprehensive
exhibition of projects, public institutions
and lectures of scientists. In the introductory chapter, it also provides information
about the external funding for research,
on the progress made in profiling and
about the activities in the areas creation
and technology transfer.
Both, the number and quality of projects
and the numerical development during
the reporting period of the winter semester 2010/2011 to summer semester
2012 have made, that the Brandenburg
University of Applied Sciences as a research University
and as a technological impetus for the western region of
Brandenburg has further established. The sum of external
funding increased in 2012 on the highest value of 3.334
million Euros. The number of Research professorship
also reached a new peak: 11 of the 66 professors of the
Brandenburg University of Applied Sciences acquired that
status during the reporting period. Already a first overview of the projects in the three fields Computer science
and the media, technology and business shows that the
research performance of the Brandenburg University of
Applied Sciences – even beyond the research professorships addition – are widely held. They range from the
optimization resource efficiency thermal joining processes
to development of innovative high-performance computer
chips in cooperation with one in the land of Brandenburg
based semiconductor manufacturers. In pattern recognition
in the digital forensics, the researchers of the University
of Applied Sciences are as active as when it comes to create safer Software solutions for Internet services. Safety,
energy efficiency and health – the three profile formative
topics of the Brandenburg University of Applied Sciences
have inspired much of the research.
Projects such as “competence bridges with e-learning
Projekte wie „Kompetenzbrücken mit E-Learning“, „Einsteigen – Zusteigen – Aufsteigen“ und „Dual – Lokal –
Regional“ stehen für einen weiteren Aspekt für die Forschung im Bereich der Hochschulbildung. Die Förderung
der Durchlässigkeit zwischen beruflicher Ausbildung und
Hochschule sowie die Berücksichtigung der Diversität
von Studienzugängen und Studienverläufen ist eine der
Kernkompetenzen der Fachhochschule Brandenburg in
der Lehre. In den Projekten wird komplementär dazu die
theoretische Reflexion betrieben, werden der Bedarf für
bestimmte Studienformate und Strategien für das erfolgreiche Studium einer heterogenen Studierendenschaft
ermittelt.
Doch entdecken Sie selbst die Vielfalt der Forschung an
der Fachhochschule Brandenburg. Ich wünsche Ihnen eine
informative, aufschlussreiche und anregende Lektüre.
Präsidentin der Fachhochschule Brandenburg
(Kompetenzbrücken mit E-Learning)”, “get in – get on –
move up (Einsteigen – Zusteigen – Aufsteigen)” and “dual
– local – regional (Dual – Lokal – Regional)” represent a
further aspect for the research in the field of higher education. The promotion of permeability between vocational
training and University as well as the consideration of
diversity of study approaches and learning paths is one of
the core competencies of the teaching at the Brandenburg
University of Applied Sciences. The projects will be complementary to the theoretical Reflection operated and it is the
need for certain study formats and strategies for successful
study of a heterogeneous student body determined.
But discover yourself the diversity of research at the
Brandenburg University of Applied Sciences. I wish you an
informative, insightful and inspiring read.
President of the Brandenburg University of Applied Sciences
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer
7
Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung
und Technologietransfer
Liebe Leserin, lieber Leser,
über Ihr Interesse an den Forschungsergebnissen unserer noch jungen Fachhochschule freue ich mich sehr!
Auch mit diesem Bericht spielt die Profilbildung als Mittel der Fokussierung der
angewandten Forschung auf wenige, aber
wichtige Forschungsfelder eine wichtige
Rolle! Im Kapitel 1.2 findet sich der
aktuelle Stand der Profile und Kompetenzzentren.
In den Kapiteln 2 bis 4 folgt die tiefergehende Dokumentation der Forschung
für die einzelnen Fachbereiche, jeweils
eingeleitet durch die zuständige Dekanin
oder den Dekan. Viele interessante Forschungsprojekte
der Fachhochschule Brandenburg aus den Jahren 2011 bis
2012 sind dort zu finden. Im Kapitel 5 sind ausgewählte
wissenschaftliche Beiträge unserer Forscherinnen und
Forscher abgedruckt.
Neben diesem Bericht können Sie aber auch unseren
Forschungsindex im Internet nutzen (https://forschungs
index.fh-brandenburg.de). In diesem Index werden auch
zwischenzeitlich unsere Forschungsaktivitäten und -ergebnisse dokumentiert, so dass Sie dort stets aktuelle Informationen finden können. Probieren Sie es aus!
Der dritte Zyklus im Bologna-Prozess („eigenständige Forschung und Promotionen“) ist bei uns inzwischen Realität!
Seit 1. Januar 2012 arbeiten 8 Promotionsstudierende in
einem kooperativen Forschungskolleg gemeinsam mit der
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg im thematischen
Schwerpunkt „zivile Sicherheit“, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Weil wir in den letzten Jahren als Fachhochschule Brandenburg eine stetige Steigerung unseres Drittmittelvolumens
erreichen konnten, steigt auch unsere Forschungsleistung
ständig weiter an und das trotz konstanter Ressourcenausstattung seit dem Jahr 2000!
Es würde mich sehr freuen, wenn Sie am Know-how unserer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessiert
sind. Sprechen Sie uns an! Ein erster Kontakt kann über
unsere Transfereinrichtung erfolgen (http://transfer.fhbrandenburg.de).
Dear Readers,
I am very delighted in your interest in the
research results of our fledgling University of Applied Sciences.
With this report meets the profile education as a means of focusing applied research on a few but important researches
fields, and therefore plays an important
role! In chapters 1.2 is the current status
of the profiles and competence centers.
In chapters 2 – 4 followed by more indepth documentation of research for the
individual departments, each initiated by
the appropriate dean. Many interesting
research projects of the Brandenburg
University of Applied Sciences can be found there from the
years 2011 to 2012. In chapter 5 are printed some selected scientific contributions of our scientists and researchers.
In addition to this report, you can also use our research
index on the internet (https://forschungsindex.fh-brandenburg.de). In this index you can find also our research
activities and results documented. So you will be up to
date. Give it a try!
The third cycle in the Bologna Process (“independent
research and promotions”) is with us reality! Since January
1st 2012, there are working 8 PhD students in a cooperative research seminar jointly with the Otto-von-GuerickeUniversity of Magdeburg in the topic “Civil Security”. This is
funded by the Federal Ministry of Education and Research.
Because we were able to achieve as a University of Applied Sciences Brandenburg, a steady increase of our
external funding volume in the recent years, our research
performance constantly continues to rise despite constant
resource endowment since the year 2000!
It would make me very happy if you are interested in the
expertise of our scientists. Talk to us! A first contact can be
made through transfer device (http://transfer.fh-brandenburg.de)
Vice President for Research and Technology Transfer at the
Brandenburg University of Applied Sciences
Vizepräsident für Forschung und Technologietransfer an
der Fachhochschule Brandenburg
8
1 Forschungsdaten und -profile
1 Research data and research profiles
1.1 Zahlen und Daten zur Forschung / Numbers and data for research
1.1.1 Eingeworbene Drittmittel
1.1.1 Third Party Funding
Die jährliche Drittmittelsumme der Fachhochschule Brandenburg (FHB) von 2.476.000 Euro aus 2010 konnte bis
2012 auf 3.334.000 Euro erhöht werden (Steigerung
> 34 %). Die nachfolgende Abbildung zeigt die Entwicklung der Jahre 2007 – 2012.
The annual external funding sum of the Brandenburg University of Applied Sciences (FHB) of 2.476 million Euros
from 2010 could be increased up to 3.334 million Euros in
2012 (an increase> 34%). The following figure shows the
development of the years 2007 to 2012.
Abbildung 1. Firmendrittmittel 2007 – 2012 (Quelle: Stabsstelle Controlling) / Figure 1. Third-party-funds from companies
Im Vergleich der Drittmittelzuwächse aller Brandenburger
Hochschulen liegt die FHB im Jahr 2012 damit weiter auf
einem Spitzenplatz!
In dieser Darstellung der Drittmittelvolumina wird unterschieden zwischen den wirtschaftsinduzierten Drittmitteln
aus F&E-Projekten mit Unternehmen und dem Anteil dieser
Mittel nur aus dem Bundesland Brandenburg.
A comparison of the third-party funds increases all Brandenburger universities, is the FHB in 2012 remaining on a
top spot.
In this representation of the funding volumes the distinction is made between the economic induced third-party
funds from R & D projects with companies, and the share
of these funds only from the state of Brandenburg.
1.1.2 Drittmittelforschung mit Unternehmen in den
Fachbereichen
1.1.2 Third-party-funded research with companies
in the faculty
Die Einnahmen für Forschungs- und Entwicklungsaufträge
aus Unternehmen lagen in den Jahren 2011 und 2012
weiter auf erfreulich hohem Niveau. Allerdings konnte
2012 keine weitere eine Steigerung der Drittmittel erreicht
werden. In der Darstellung sind die Anteile der einzelnen
The revenue for research and development contracts from
companies was in the years 2011 and 2012 on a pleasingly
high level. However, 2012 could no longer be characterized
by an increase in external funding. In the illustration, the
proportions of the individual faculty are reported.
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Zahlen und Daten zur Forschung
9
Abbildung 2. Firmendrittmittel 2007 – 2012 (Quelle: Stabsstelle Controlling) / Figure 2. Third-party-funds from companies 2007 – 2012 (Source: Controlling)
Fachbereiche ausgewiesen. Nur der Fachbereich Wirtschaft
hielt seinen Anteil, die beiden anderen Fachbereiche hatten
sinkende Einnahmen zu verzeichnen.
Only the faculty of Business Administrations held its share,
the other two subject’s area has recorded declining revenues.
1.1.3 Transferaktivitäten im Einzelnen
1.1.3 Transfer activities in detail
Firmendrittmittel: Trotz vieler Turbulenzen konnte durch
33 gestartete bzw. laufende F&E-Projekte im Auftrag von
Unternehmen allein im Berichtszeitraum 2012 das Volumen des Technologietransfers bei den Firmendrittmitteln
gehalten bzw. geringfügig um ca. 1 % gesteigert werden,
dabei waren maßgeblich die Projekte „eGovernment Community Manager“/Prof. Dr. Thomas Preuß/FBI und „LED
Hochleistungs-Industrieleuchte“/Prof. Dr. Bernhard Hoier/
FBT im Förderprogramm ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Technologie) beteiligt.
Weitere Förderdrittmittel: 15 Anträge mit einem
Fördermittelvolumen von 2,35 Mio. Euro wurden im Rahmen des Europäischen Sozialfonds (ESF) gestellt. Davon
wurden 8 Anträge mit einem Gesamtvolumen von 1,14 Mio
Euro eingeworben. Mit der Durchführung der ESF-Projekte
ist ein zusätzlicher Aufwand von 0,5 VZE (Vollzeitäquivalente) verbunden, um die Verwaltungsaktivitäten mit der
LASA (Landesagentur für Struktur und Arbeit Brandenburg
GmbH) abzudecken.
Überwiegend im Programm EFRE (Europäischer Fonds für
regionale Entwicklung, Förderlinien: Wissenstransfer,
eLearning und Hochschulinvestitionen) wurden 21 Förderanträge im Gesamtvolumen von über 1,2 Mio. Euro gestellt.
Third-party-funds from companies: Despite much turbulence, the volume of the transfer of technology from the
third-party funds of companies could be held or increased
slightly by approximately 1% by 33 launched or ongoing F & E projects on behalf of business alone during the
reporting period of 2012. There were instrumental projects
involved: “eGovernment Community Manager”/Prof. Dr.
Thomas Preuß/FBIM and “LED High-performance industrial
light”/Professor Dr. Bernhard Hoier/FBT in funding program
ZIM (Central Innovation Program Mittelstand (ZIM) of the
Federal Ministry of Economics and Technology).
Further third-party-funds: 15 applications were made
at the European Social Fund (ESF) with a funding volume
of 2.35 million Euros. Of these, eight applications were
raised a total of 1.14 million Euros. With the implementation of ESF projects an additional expense of 0,5 FTE (full
time equivalent) is connected to cover the administration
activities with the LASA (State agency for structure and
Labour Brandenburg GmbH).
Mostly in the EFRE program (European Regional Development Fund, funding lines: knowledge transfer, e-learning
and higher education investments) were asked a total
volume of 1.2 million Euros by 21 applications. In the federal program “research at Universities of applied sciences”
10
Zahlen und Daten zur Forschung | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Im Bundesförderprogramm „Forschung an Fachhochschulen“ wurden 8 Förderanträge im Gesamtvolumen von 2,5
Mio. Euro gestellt, davon 3 Neuanträge in FHProfUnt- und
2 im Ingenieurnachwuchsprogramm1.
Das FHprofUnt-Projekt „Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen“/Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel
ist 2012 erfolgreich angelaufen.
EU-Programm: Projekt „Master of Nuclear Security“/
ERASMUS/Life Long Learning der TU Delft, wird an der
Fachhochschule Brandenburg von Prof. Dr. Friedrich Holl
durchgeführt.
Erfolgreiche Einwerbung des Projektes OPTET − Operationally Trustworthy Enabling Technologies“ (= Softwaretechnologien zur Erstellung von nachweisbar vertrauenswürdigen Software- und Cloud-Service-Lösungen) im FP7
der EU (Start: 01.11.2012), Leitung an der FHB durch Prof.
Dr. Sachar Paulus (http://www.optet.eu/).
Zum Jahresende 2012 enthielt der Forschungsindex der
Fachhochschule Brandenburg: 147 Profile von Forscherinnen und Forscher, 267 Projekte, 1.227 Publikationen, 72
Labore, 1.891 betreute Abschlussarbeiten
(http://forschungsindex.fh-brandenburg.de/).
8 funding applications were submitted for a total of 2.5
million Euros, of which 3 are new applications in FHProfUnt
and 2 in Ingeneurnachwuchsprogramm1.
The FHProfUnt project “Adaptive modal based tire model
for use in full-vehicle models with short-wave road irregularities”/Professor Dr.-Ing. Christian Oertel started successfully in 2012.
EU programs: project “Master of Nuclear Security” /
ERASMUS / Lifelong Learning at TU Delft, is performed at
the Brandenburg University of Applied Sciences of Prof. Dr.
Friedrich Holl.
Successful acquisition of the project “OPTET-Operationally
Trustworthy Enabling Technologies” (= software technologies to create detectable trusted software and cloud services solutions) in the FP7 EU (start: November 1st 2012),
managed at the FHB by Prof. Dr. Sachar Paulus (http://
www.optet.eu/).
At the end of 2012 the Research Index of the Brandenburg
University of Applied Sciences contained: 147 profiles of
researchers, 267 projects, 1.227 publications, 72 laboratories, 1.891 supervised final year dissertations
(http://forschungsindex.fh-brandenburg.de).
1.1.4 Forschungssponsoring
1.1.4 Research Sponsorship
Die Fachhochschule Brandenburg nutzt Formate der
Schirmherrschaft und Stiftungsprofessuren als Instrumente
des Forschungssponsorings. In 2012 wurden/waren folgende Stiftungsprofessuren besetzt/eingeworben:
• Weiterführung der Stiftungsprofessur für Medizininformatik vom 01.10.2010 mit dem Stifter Städtisches Klinikum
Brandenburg an der Havel (FB Informatik und Medien)
• Besetzung der Stiftungsprofessur für „Energieeffiziente
Systeme der Bahntechnologie“ durch die EcoRail-Initiative ERI mit den Stiftern DB AG, Bahnindustrie, VdB (FB
Technik)
Nachstehende Schirmherrschaften wurden 2012 fortgeführt:
• Schirmherrschaft Maschinenbau, Physikalische Chemie,
alternative Energien bei dem Unternehmen PCK/Schwedt
• Schirmherrschaft Verfahrenstechnik bei dem Unternehmen PCK/Schwedt
• Schirmherrschaft kommunale IT-Sicherheit bei der Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel
• ½ Schirmherrschaft Maschinenbau mit der Zahnradfabrik
Pritzwalk
The Brandenburg University of Applied Sciences uses formats of patronage and Endowed Professorships as instruments of research sponsorship. In 2012 were the following
endowed professorships occupied/funded:
• Continuation of the professorship of medicine computer science from October 1st 2010 with the donors
Städtisches Klinikum (municipal hospital) Brandenburg
an der Havel (FB computer science and media)
• Occupation of the Chair for “Energy Efficient Systems of
railway technology” by the EcoRail initiative ERI with the
founders of DB AG, railway industry, VdB (FB technology)
The following sponsorships were continued in 2012:
• Auspieces of engineering, physical chemistry, alternative
energy companies in the PCK/Schwedt
• Auspices of process engineering at the company PCK/
Schwedt
• Auspices of local IT security at the city council Brandenburg an der Havel
• ½ auspices of mechanical engineering with the gear factory in Pritzwalk
1.1.5 Forschungsprofessuren
1.1.5 Research Professorships
Die Tabelle auf der folgenden Seite gibt einen Überblick
über Forschungsprofessuren im Berichtszeitraum 2012
(in alphabetischer Reihenfolge).
The following table gives an overview about research
professorships in the reporting period 2012 (in alphabetical
order).
11
Tabelle 1. Übersicht Forschungsprofessuren 2012 (Auskunft der Personalabteilung vom 30.11.2012)
Fachbereich / Faculty
Forschungsprofessor /
Research Professor
Vergabegrund / Reason for Awarding
Zeitraum / Time period
Informatik und Medien /
Computer Science and Media
Prof. Dr. Eberhard Beck
Stiftungsprofessur vom / Endowed by the
Städtischen Klinikum Brandenburg an der Havel
unbefristet / unlimited
Technik / Technology
Prof. Dr. Ing. Sven-Frithjof Goecke
Programm Ingenieurnachwuchs
Program young engineers
Ab / from 04.10.2011
für 3 Jahre / for 3 years
Wirtschaft / Economics
Prof. Dr. Friedrich Holl
Forschungspreis für eingeworbene Drittmittel
Research Award for third-party funding
01.03.2010 − 29.02.2012
Informatik und Medien
Prof. Dr. Gerald Kell
01.03.2010 − 29.02.2012
Prof. Dr. Claudia Langowsky
Stiftungsprofessur Deutsche Bahn AG und ERI-Konsortium
Endowed Professorship Deutsche Bahn AG and ERIKonsortium
Befristet auf 5 Jahre /
limited to 5 years
Prof. Dr. Reiner Malessa
Schirmherrschaft des Unternehmens PCK Raffinerie GmbH
Auspices of the company PCK Raffinerie GmbH
01.03.2010 − 14.07.2012
Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann
01.03.2010 − 28.02.2016
Prof. Dr. Ing. Christian Oertel
Programm FHprofUnt
Program FHprofUnt
Ab / from 12.03.2012,
Prof. Dr. Preuß
Ab 12.03.2012, 2 Jahre,
Option Verlängerung um 1 Jahr
From 12.03.2012, for 2 years,
option 1-year extension
Prof. Dr. Claus Vielhauer
Programm Ingenieurnachwuchs, kooperatives Forschungskolleg / Program young engineers, cooperative research
college
01.03.2010 − 30.09.2014
Prof. Dr. Michael Vollmer
Forschungspreis
Research Award
Ab / as of 14.03.2011
1.1.6 Akademische Drittmittelmitarbeiter (Köpfe)
2012
1.1.6 Academic third-party funded staff (heads) in
2012
Die Drittmittelmitarbeiteranzahl (ohne Überlast und Zielvereinbarungsstellen) hat sich seit 2008 kontinuierlich nach
oben entwickelt:
The third party funded employees (without overload and
target agreements) has evolved since 2008 continuously
upward:
Abbildung 3. Drittmittelmitarbeiter 2008 − 2012
Figure 3. Third party funded employees 2008 − 2012
1.1.7 Nachwuchsförderung
1.1.7 Promotion of young researcher
Die Beteiligung an der Nachwuchswissenschaftlerkonferenz
NWK13 war durch 14 Gutachter, sechs Voll- und sieben
Posterbeiträgen seitens der Fachhochschule Brandenburg
sehr erfolgreich. Der Tagungsband (http://www.nwk13.
de/TagungsbandNWK13.pdf , Stand: 12.02.2013) ist
online verfügbar. Die NWK14 fand an der Fachhochschule
Brandenburg am 18. April 2013 statt.
Erstmalige Teilnahme an der GAIN-Tagung (German Aca-
The participation in the Young Scientists Conference
nwk13 was very successful by the Brandenburg University
of Applied Sciences. There were 14 evaluators, six full
contributions and seven poster contributions. The conference proceedings are available online (http://www.nwk13.
de/TagungsbandNWK13.pdf, as of 12/02/2013). The nwk14
takes place at the Brandenburg University of Applied Sciences on April 18th 2013.
12
Zahlen und Daten zur Forschung | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
demic International Network) in Boston/MA zur Anwerbung
hervorragender deutschstämmiger Nachwuchswissenschaftler.
First participation in the GAIN conference (German Academic International Network) in Boston, MA (USA) to attract outstanding young scientists of German descent.
1.1.8 GründungsZentrum
1.1.8 Founding Center
Prof. Dr. Cord Siemon hat die wissenschaftliche Leitung des
GründungsZentrums übernommen. Im Berichtszeitraum
fand ein umfangreicher Austausch mit gründungsrelevanten Transferpartnern in Taiwan und Oberösterreich statt.
Die Ergebnisse finden sich in einem eigenen wissenschaftlichen Beitrag in diesem Forschungsbericht.
Weitere Ergebnisse des GründungsZentrums (mit Schwerpunkt auf den Entwicklungen im Jahr 2012):
• 38 Gründungsinteressierte wurden in laufenden Gründungsprojekten betreut
• 24 Gründungsabsichten wurden realisiert
• Ca. 500 Teilnehmer und Besucher haben an 33 Veranstaltungen mit Gründungsbezug außerhalb der Lehre
teilgenommen
• Ein Exist-Gründerstipendium wurde erfolgreich beantragt
(Projektes ExpertSight, Förderzeitraum 01.08.2012 –
31.07.2013)
• Organisation des 5. BIEM-Symposiums 2012 in Kooperation mit der Europa-Universität Viadrina zum Thema
„Unternehmensnachfolge“
• Erstmalige Durchführung der Gründerwoche im September 2012 mit abschließendem Netzwerk-Treffen AlumniUnternehmen der FHB
• Anerkennungsverfahren und Durchführung für das Modul
„Grundlagen der Unternehmensgründung und -führung“
Prof. Dr. Cord Siemon has assumed the scientific leadership
of the founding center. During the reporting period, an extensive exchange with relevant transfer founding partners
was held in Taiwan and Upper Austria. The results are
shown in a separate scientific contribution in this research
report.
More results of the founding center (with emphasis on the
developments in 2012):
• 38 people interested in starting a foundation were supervised in ongoing projects
• 24 founding intentions were realized
• Approx. 500 participants and visitors took part in 33
events related to the founding with reference outside the
teaching
• A founder-scholarship has been submitted successfully
(project Expertsight, funding period: August 1st 2012 to
July 31st 2013)
• Organization of the 5th BIEM Symposium 2012 in cooperation with the European University Viadrina about
“Business succession”
• In September 2012, the initial implementation of the
Entrepreneurship Week with a final network meeting
alumni company of FHB
• Recognition procedures and performance of the module
“Basics of Building a Business and management”
13
1.2 Profile und Kompetenzzentren / Profiles and competence centers
Die Fachhochschule Brandenburg entwickelt seit 2010
fachbereichsübergreifende Forschungsprofile. Die Profilentwicklung wird unterstützt durch den Aufbau entsprechender Kompetenzzentren. Der folgende Überblick nennt
die Themen und Ansprechpartner.
The Brandenburg University of Applied Sciences develops
cross-disciplinary research profiles since 2010. The profile
development is supported by the development of entrepreneurial competence centers. The following overview lists
the topics and point of contact.
1.2.1 Profil und Kompetenzzentrum „Anwendung
von Informatik und Medien in der Medizin“
1.2.1
Vor dem Hintergrund der Digitalisierung der Anwendungen in der Medizin und der wachsenden Standards in der
medizinischen Versorgung wurde das Profil „Anwendung
von Informatik und Medien in der Medizin“ entwickelt. Es
gliedert sich in die Forschungsschwerpunkte „biomedizinische Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung“, „klinisches und wissenschaftliches Datenmanagement“ sowie
„Telemedizin“.
Against the background of the digitization of applications
in medicine and the growing standards of medical care,
the profile “application of computer science and media in
medicine” was developed. It is divided into the research
priorities “biomedical applications of signal processing and
image processing”, “clinical and scientific data management” and “telemedicine”.
Profilbeauftragter:
Prof. Dr. med. Thomas Schrader,
thomas.schrader@fh-brandenburg.de
Profile officer:
Prof. Dr. med. Thomas Schrader,
Kompetenzzentrum „ProMedius“: Kommunikationsplattform einer vernetzten Forschungs- und Entwicklungslandschaft in Brandenburg mit dem Schwerpunkt Medizininformatik
Leiter Kompetenzzentrum:
Prof. Dr. med. Eberhard Beck,
eberhard.beck@fh-brandenburg.de
Competence Center “ProMedius”: Communication platform for a networked research and development landscape
in Brandenburg with a focus on medicine computer science
Forschungsschwerpunkt Klinisches und
wissenschaftliches Datenmanagement
Ansprechpartner:
• Prof. Dr. med. Eberhard Beck,
• Prof. Dr. med. Thomas Schrader,
• Prof. Dr. med. Wilfried Pommerien,
wilfried.pommerien@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski,
dietmar.wikarski@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt,
gabriele.schmidt@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse,
susanne.busse@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. med. Thomas Enzmann,
enzmann@klinikum-brandenburg.de
• Prof. Dr. med. Clemens Fitzek, c.fitzek@asklepios.com
• Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn,
jochen.heinsohn@fh-brandenburg.de
Research focuses Clinical and
scientific data management
Contact:
• Prof. Dr. med. Wilfried Pommerien,
wilfried.pommerien@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt,
gabriele.schmidt@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse,
susanne.busse@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. med. Thomas Enzmann,
enzmann@klinikum-brandenburg.de
• Prof. Dr. med. Clemens Fitzek, c.fitzek@asklepios.com
• Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn,
jochen.heinsohn@fh-brandenburg.de
Forschungsschwerpunkt Biomedizinische
Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung
Ansprechpartner:
• Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose,
Research Focus Biomedical applications of signal
and image processing
Contact:
14
Profile and Competence Center “application of
computer science and media in medicine”
Head of Competence Centre:
Prof. Dr. med. Eberhard Beck,
Profile und Kompetenzzentren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
harald.loose@fh-brandenburg.de
Forschungsschwerpunkt Telemedizin
Ansprechpartner:
Research focus telemedicine
Contact:
Forschungsprojekte und wissenschaftliche Beiträge
• Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren, Ansprechpartner Prof. Loose, Prof. Schrader (siehe Abschnitt 2.1.6)
• Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die Arbeitsleistung und Physiologie, Ansprechpartner Prof. Loose (siehe Abschnitt
2.1.7)
• Weitere Projekte im Profilbereich, Ansprechpartner Prof.
Loose (siehe Abschnitt 2.1.8)
• SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in
Web-Anwendungen, Ansprechpartner: Prof. Preuß (siehe
Abschnitt 2.1.10)
• Load Analysis of two techniques for lifting low-lying
objects on a table Physiological, Motion and Psychological Measurement , Ansprechpartner Prof. Loose (siehe
Abschnitt 5.9)
Research projects and scientific contributions
• Motion analysis with mobile sensors, contact Prof. Loose,
Prof. Schrader (see section 2.1.6)
• Conceptual study of communication-related distractions
on job performance and physiology, contact Prof. Loose
(see section 2.1.7)
• Other projects in the profile area, contact Prof.Loose
(see section 2.1.8)
• SecureMed − Safe management of patient data in Web
applications, contact: Prof. Preuss (see section 2.1.10)
• Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table Physiological, Motion and Psychological
Measurement, contact: Prof. Loose (see section 5.9)
Neue Lehrformate, Weiterbildungen und
Veranstaltungen
• Security-Awareness-Training: Bedarfsgerechte Schulung
von MitarbeiterInnen in der Klinik zum Thema Sicherheit
im Netz
• Tagung MedPro 2012: Wissenschaftliche Tagung zum
Thema Medizinische Prozesse und Entscheidungsunterstützung
• Lebenslanges Lernen (L³):
in Planung: Kinder-Uni − Vorbereitung einer MitmachVorlesungsveranstaltung für Schüler und Schülerinnen
zum Thema Naturkatastrophen
• Prof. Becks Sofa-Abend: Vorstellung und Diskussion von
medizinischem Trend und Themen für BürgerInnen der
Region
• Lehrerfachtage
• Weiterbildungsangebote für LehrerInnen der MINTFächer
New teaching formats, training and events
• Security Awareness Training: Needs-based training of
staff in the hospital about security on the web
• Meeting MedPro 2012: Scientific Conference on Medical
processes and decision support
• Lifelong Learning (L ³): in planning: Children's University – Join in-lecture event for students on the topic of
natural disasters
• Prof. Beck’s Couch Evening: Presentation and discussion of care setting trends and issues for citizens of the
region
• Teacher professional days
• Training courses for teachers of MINT- courses
1.2.2 Profil und Kompetenzzentrum
„Energieeffizienz technischer Systeme und
Robust Engineering“
1.2.2 Profile and Competence Center “Energy
efficiency of technical systems and Robust
Engineering”
Die Profilrichtung Energieeffizienz technischer Systeme
verbindet verschiedene ingenieurswissenschaftliche
Fachdisziplinen und Forschungsrichtungen mit dem Ziel,
The profile towards energy efficiency of technical systems
combines various engineering disciplines and research
areas with the aim to optimize complex technical systems
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Profile und Kompetenzzentren
15
komplexe technische Systeme im Hinblick auf die Energieund Ressourceneffizienz zu optimieren. Im Berichtszeitraum wurde die Grundlage für die zukünftige Profilierung
Robust Engineering mit Ausrichtung auf die bestehenden
Forschungsschwerpunkte innerhalb des Fachbereichs geschaffen.
Profilbeauftragter:
Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke,
sven-frithjof.goecke@fh-brandenburg.de
in terms of energy and resource efficiency. During the
reporting period, the basis for the future profiling Robust
Engineering was created with the focus on the existing
research areas within the faculty.
Kompetenzzentrum „ECO-Rail-Innovation“, Forschungsinstitut des Verbandes der deutschen Bahnindustrie
Leiterin Kompetenzzentrum:
Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky
claudia.langowsky@fh-brandenburg.de
Center of excellence “ECO-rail innovation”, Research
Institute of the Association of German Railway Industry
Head of Competence Center:
Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky
Forschungsschwerpunkte im Profilbereich
Energieeffizienz technischer Systeme
Ansprechpartnerin:
• Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe,
katharina.löwe@fh-brandenburg.de
Weitere Ansprechpartner:
• Prof. Dr.-Ing. Steffen Doerner,
steffen.doerner@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. Sejdo Ferati,
sejdo.ferati@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier,
berhard.hoier@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska,
martin.kraska@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky,
• Prof. Dr. rer. nat. Christian Zehner
christian.zehner@fh-brandenburg.de
Research priorities in the profile area of energy
efficiency technical systems
Contact:
• Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe,
katharina.löwe@fh-brandenburg.de
More contacts:
• Prof. Dr.-Ing. Steffen Doerner,
steffen.doerner@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. Sejdo Ferati,
sejdo.ferati@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier,
berhard.hoier@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky,
• Prof. Dr. rer. nat. Christian Zehner
christian.zehner@fh-brandenburg.de
Forschungsschwerpunkte im Profilbereich
Robust Engineering
Ansprechpartner:
• Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke,
Weitere Ansprechpartner:
• Prof. Dr.-Ing. Reiner Malessa,
reiner.malessa@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann,
klaus-peter.moellmann@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel,
christian.oertel@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer,
michael.vollmer@fh-brandenburg.de
Research priorities in the profile area
Robust Engineering
Contact:
• Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke,
More contacts:
• Prof. Dr.-Ing. Reiner Malessa,
reiner.malessa@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann,
klaus-peter.moellmann@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel,
christian.oertel@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer,
michael.vollmer@fh-brandenburg.de
• ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren (siehe
Abschnitt 3.1.2)
• FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für Telekommunikationsanlagen (siehe
Abschnitt 3.1.4)
• ENERWELD − Efficient thermal joining processes (see
section 3.1.2)
• FlexiTrailBox − development of a flexible call management system for telecommunications equipment (see
section 3.1.4)
16
Profile Officer:
Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke,
• Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln (siehe
Abschnitt 3.1.5)
• Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln (siehe
Abschnitt 3.1.6)
• Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems
zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen (siehe Abschnitt 3.1.9)
• Recycling von Photovoltaikmodulen (siehe Abschnitt
3.1.10)
• Machbarkeitsstudie und Optimierung der SolarthermieNutzung im Mitteltemperaturbereich für industrielle
Prozesswärme in sonnenreichen Ländern der Dritten Welt
sowie Schwellenländern (siehe Abschnitt 3.1.11)
• Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen (siehe Abschnitt 3.1.13)
• Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in
Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen (siehe Abschnitt 3.1.23)
• Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen (siehe Abschnitt 3.1.25)
• Untersuchungen zum Einsatz von PhotovoltaikmodulElementen in Gebäudefassaden (siehe Abschnitt 3.1.22)
• Thermographie im Projekt Fassadenenergie (siehe Abschnitt 3.1.30)
• ECOWELD – Energiegeregeltes Metall-Schutzgas- und
Laserschweißen, BMBF „Ingenieurnachwuchs“, Ansprechpartner: Prof. Goecke
• Weiterführung des Laserpolierens mittels PikosekundenLaser, MWFK, EFRE Wissens- und Technologietransfer für
Innovationen, Ansprechpartner: K Sowoidnich
• Robotikanwendungen in der Mechatronik in der Lehre
des Fachbereichs Technik, EFRE 2012: e-learning und
e-knowledge – Förderung von Maßnahmen zur Stärkung
eines innovationsorientierten Einsatzes von Multimedia
an brandenburgischen Hochschulen, Ansprechpartner:
Prof. Oertel
• Smart-Tyre, Forschungs- und Innovationsförderung zur
Steigerung der Innovationskraft an Brandenburger Hochschulen, Ansprechpartner: Prof. Oertel
• Weiterführung des Laserpolierens mittels PikosekundenLaser, MWFK, EFRE Wissens- und Technologietransfer für
Innovationen, Ansprechpartner: Dr. Sowoidnich
• Feasibility study for a universal and energy efficient control solution of LED light sources (see section 3.1.5)
• Development of a multi-power LED driver for energy-efficient LED street lights with a universal control solution of
LED light sources (see section 3.1.6)
• Conceptual design of an operator support system to
enhance the security of highly automated process plants
(see Section 3.1.9)
• Recycling of photovoltaic modules (see section 3.1.10)
• Feasibility study and optimization of solar thermal energy
use in medium temperature range for industrial process
heat in sunny countries of the Third World countries and
emerging markets (see section 3.1.11)
• Production of fuels from biomass and waste materials
(see section 3.1.13)
• Adaptive modal based tire model for use in full-vehicle
models with short-wave road irregularities (see section
3.1.23)
• Optimization of coating systems for photovoltaic modules
(see section 3.1.25)
• Investigations on the use of photovoltaic module elements in building facades (see section 3.1.22)
• Thermography in the project façade energy (see section
3.1.30)
• ECOWELD − Energy Regulated gas metal arc and Laser
welding, BMBF “young engineers”, contact: Prof. Goecke
• Continuation of the Laser polishing by picosecondlaser
MWFK, EFRE knowledge and technology transfer for innovation, Contact: K Sowoidnich
• Robotics applications in mechatronics in the teaching of
the department technology, EFRE 2012: e-learning and
e-knowledge − promoting measures to strengthen
• an innovation-oriented use of multimedia at Brandenburg
universities, Contact: Prof. Oertel
• Smart Tyre, research and innovation to increase the
innovative power of Brandenburg universities, Contact:
Prof. Oertel
Veranstaltungen
• Masterstudiengang Energieeffizienz technischer Systeme
(Start WS 2012/13)
• Energieforum, jährliche Veranstaltung
• Deutsch-polnische Summerschool „Engineering Technologies“, jährliche Veranstaltung
• Master's program in energy efficiency of technical systems (Start WS 2012/13)
• Energy Forum, an annual event
• German-Polish Summer School “Engineering Technologies”, annual event
17
1.2.3 Profil und Kompetenzzentrum Unternehmenssicherheit und Innovationsmanagement
1.2.3 Profile and Competence Center for
Safety and Innovation Management
Moderne Unternehmenssicherheit, gerade im Kontext der
Informationsgesellschaft, bedingt einen ganzheitlichen
Ansatz, um den Risiken angemessen mit bezahlbaren
und nachvollziehbaren Maßnahmen zu begegnen. Dabei
spielen Sicherheitsmanagement, also das Sicherstellen
der Schutzziele durch ein integriertes Managementsystem, sowie spezifische IT-bezogene Sicherheitsfelder eine
wesentliche Rolle. Komplettiert wird dieses Kompetenzfeld
durch das gezielte Ermöglichen von Innovationen, um Unternehmenserfolg nachhaltig zu gewährleisten.
Profilbeauftragter:
Prof. Dr. Sachar Paulus, sachar.paulus@fh-brandenburg.de
Modern corporate security, especially in the context of the
information society requires a holistic approach to address
the risks appropriately with affordable and understandable measures. It thus ensuring the protection objectives
through an integrated management system as well as specific IT-related security fields plays safety management an
essential role. This field of competence is complemented
by the selective enabling innovation to ensure sustainable
business success.
Kompetenzzentrum Sicherheit: Bündelung der fachhochschulweiten Aktivitäten rund um das Thema „Sicherheit“ in den verschiedensten Disziplinen: IT-Sicherheit,
Informationssicherheit, physische Sicherheit, Unternehmenssicherheit, Cybersecurity, sichere Software-Entwicklung, sichere System-Entwicklung, Robust Engineering. Der
Mehrwert liegt in der Bündelung und dem Austausch der
verschiedenen Teildisziplinen über thematische Grenzen
hinweg.
Leiter Kompetenzzentrum:
Competence Center Security: Bundling of multiple
university of Applied Sciences-wide activities around the
theme of “security” in a variety of disciplines: IT security,
information security, physical security, corporate security, cyber security, secure software engineering, secure
systems development, Robust Engineering. The added
value lies in the pooling and sharing of the various subdisciplines through thematic boundaries.
Profilbereich Sicherheitsmanagement
Profile Security Management
Forschungsschwerpunkt Sichere und
vertrauenswürdige Internet-Dienste
Ansprechpartner:
• Prof. Dr. Reiner Creutzburg,
reiner.creutzburg@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr. Sachar Paulus, sachar.paulus@fh-brandenburg.de
• Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß,
thomas.preuss@fh-brandenburg.de
Research focus secure and trusted internet services
Forschungsschwerpunkt Cybersecurity
Ansprechpartner:
• Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl,
friedrich.holl@fh-brandenburg.de
Research focus Cyber Security
Contact:
• Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl,
friedrich.holl@fh-brandenburg.de
Profilbereich Biometrische Verfahren, Forensik
Profile area Biometrics, forensics
Forschungsschwerpunkt Biometrische Verfahren
Ansprechpartner:
• Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer,
claus.vielhauer@fh-brandenburg.de
Research focus Biometrics
Contact:
• Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer,
claus.vielhauer@fh-brandenburg.de
Forschungsschwerpunkt IT-Forensik
Ansprechpartner:
• Prof. Dr. Igor Podebrad, igor.podebrad@fh-brandenburg.de
Research focus IT Forensics
Contact:
• Prof. Dr. Igor Podebrad, igor.podebrad@fh-brandenburg.de
18
Profile Officer:
Head of Competence Center:
Contact:
• Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß,
thomas.preuss@fh-brandenburg.de
• Master in Nuclear Security (gemeinsam mit TU Delft)
• EU-FP7-Projekt „OPTET“
• SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in
Web-Anwendungen
• Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für Handschriften zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung (OptiBioHashEmbedded)
• Digitale Fingerspuren (DigiDak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und Klassifizierungsstrategien
• DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung
• eBusiness-Lotse Westbrandenburg
• Kommunale IT-Sicherheit
• Master in Nuclear Security (together with TU Delft)
• EU-FP7-Project “OPTET”
• SecureMed − Safe management of patient data in Web
applications
• Optimization and sensor-side embedding of biometric
hash functions for manuscripts for privacy compliant
biometric authentication (OptiBioHashEmbedded)
• Digital fingerprints (Dig-Dak) − Project: pattern recognition and classification strategies
• DigiDak + Institute for Advanced Studies − Project:
Signal-oriented pattern recognition
• eBusiness pilot West Brandenburg
• Municipal IT security
Veranstaltungen
• Masterstudiengang Security Management
• Security Forum, jährliche Veranstaltung
• IT-Forensik Summer School
• Cybersecurity-Train-the-Trainer-Schulungen für IAEAPersonal
•
•
•
•
Master's program in Security Management
Security Forum, an annual event
IT Forensics Summer School
Cyber Security Train-the-Trainer training for IAEA Personal
19
20
2
Fachbereich Informatik und Medien
Vorwort der Dekanin ..................................................................................................................................... 22
Forschungsprojekte ...................................................................................................................................... 24
Machbarkeitsstudie „Integrierte und sichere Managementlösung aus Sicht der IT“ .............................................. 24
Data Mining beim Widerstandsschweißen ........................................................................................................ 24
Projekte im Bereich Datenbanken und Datenintegration ................................................................................... 26
Sachkunde24 .............................................................................................................................................. 26
Forschungsarbeiten zu Themen aus der technischen Informatik ........................................................................ 27
Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren ....................................................................................................... 28
Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die Arbeitsleistung und Physiologie . 30
Weitere Forschungsprojekte ........................................................................................................................... 31
Kompetenzbrücken mit E-Learning ................................................................................................................ 32
SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen ..................................................... 34
eGovernment Community-Manager ................................................................................................................ 34
eGovernment Community-Manager as a Service .............................................................................................. 34
Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für Handschriften
zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung (OptiBioHashEmbedded) ......................................... 35
2.1.14 Digitale Fingerspuren (Digi-Dak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und Klassifizierungsstrategien
DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung .................................................... 36
2.2
Forschungssemester ..................................................................................................................................... 37
2.2.1 Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer – Sommersemester 2011 ..................................................................................... 37
2.3
Publikationen ............................................................................................................................................... 38
2.4
Vorträge ...................................................................................................................................................... 42
2.5
Professorinnen und Professoren ...................................................................................................................... 43
2.6
Labore ......................................................................................................................................................... 45
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.1.8
2.1.9
2.1.10
2.1.11
2.1.12
2.1.13
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Inhaltsverzeichnis
21
Vorwort der Dekanin
Foreword of the Dean
Die Schwerpunkte der Arbeiten des Fachbereichs Informatik und Medien finden sich in den Studienangeboten
als auch in der Forschung wieder: Intelligente Systeme,
Network and Mobile Computing sowie IT-Sicherheit und
Forensik innerhalb der Informatik und darauf aufsetzend
die Anwendungsbereiche der Digitalen Medien sowie der
Medizininformatik.
Im Rahmen der Profilierung der Fachhochschule Brandenburg wurden Schwerpunkte in den Gebieten Sicherheit und
Medizininformatik gesetzt. Im Bereich der Sicherheit und
Forensik konnte neben dem Projekt „OptiBioHashEmbedded“, das die datenschutzkonforme biometrische Authentifizierung zum Thema hat, mit dem „DigiDak+ Forschungskolleg“ eines der wenigen vom BMBF geförderten
Forschungskollegs eingeworben werden, in denen kooperative Promotionen unterstützt werden. In DigiDak+
beschäftigen sich Nachwuchswissenschaftler der Fachhochschule Brandenburg und der Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg mit Themen aus der digitalen kriminalistischen
Forensik.
Die Aktivitäten des Kollegiums im Bereich der Medizininformatik wurden gebündelt in dem Kompetenzzentrum
Medizininformatik – kurz ProMedius. Schwerpunkte bilden
das klinische und wissenschaftliche Datenmanagement,
biomedizinische Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung sowie die Telemedizin. Die Bewegungsanalyse mit
mobilen Sensoren oder die konzeptionelle Untersuchung,
inwieweit sich Kommunikationsmedien, wie E-Mail oder
Skype, auf unsere Arbeitsleistung und Physiologie auswirken, sind nur zwei Beispiele der im Folgenden beschriebenen Projekte.
Die gesetzten Schwerpunkte finden sich auch in den
Forschungsarbeiten in den anderen Profilbereichen des
Fachbereichs wieder, da häufig gerade die Anwendung von
Kompetenzen aus unterschiedlichen Bereichen notwendig
ist, um den gestellten Anforderungen gerecht zu werden.
So waren beispielsweise beim eGonvernment CommunityManager, bei der Verwaltung von Patientendaten als
auch bei der Verlagerung medizinischer Messungen in die
Arztpraxen Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen, für die
Entwicklung intuitiver Nutzerschnittstellen wurden Kompetenzen aus dem Bereich Digitale Medien genutzt und die
Projekte im Kontext der Datenintegration beschäftigten
sich mit verteilten und mobilen Anwendungen, insbesondere in der Medizininformatik. In vielen der im Folgenden
beschriebenen Projekten wird deutlich, dass der Fachbereich, gerade durch die Verknüpfung seiner Kompetenzen,
sein Profil „Anwendung von Informatik und Medien in
der Medizin“ herausarbeitet und auch in Zukunft weiter
herausarbeiten wird.
Die Lehre und das (lebenslange) Lernen spielt an Hoch-
22
The focus of the work of the faculty of Computer Science
and Media can be found in the university courses, as well
as in research: Intelligent Systems, Network and Mobile
Computing, plus IT security and forensics within the computer science and putting it on the application areas of
digital media and medicine computer science.
As part of the profile of the Brandenburg University of
Applied Sciences priorities were defined in the areas
of safety and medical computer science. In the area of
security and forensics could in addition to the project
“OptiBioHashEmbedded” (which has the privacy-compliant
biometric authentication on the subject) with the “DigiDak
+ Research Group” one of the few BMBF-funded research
groups, in which cooperative Promotions are supported, to
be raised. In DigiDak + young scientists from the Brandenburg University of Applied Sciences and the Otto-vonGuericke-University Magdeburg deal with themes from the
digital criminal forensics.
The activities of the college in the field of medical computer science are bundled in the center of competence
Medicine computer science − short ProMedius. The focus
is the clinical and scientific data management, biomedical
applications of signal and image processing and telemedicine. Motion analysis with mobile sensors or the conceptual
study, the extent to which communication media, such as
email or Skype, affect our work performance and physiology, are just two examples of the projects described below.
Set priorities reflected in the research in the other profile
areas of the faculty, because often the use of competencies in different areas is necessary to meet the requirements. Thus, for example, was the eGonvernment community manager, in the management of patient data as
well as the relocation of medical measurements in the
medical practices to take into account safety aspects. For
the development of intuitive user interfaces competencies
were used in the field of digital media and the projects in
the context of data integration dealt with distributed and
mobile applications, in particular in the Medicine computer
science. In many of the projects described below, it is clear
that the faculty is working out his profile “Application of
computer science and media in medicine” by linking his
skills and work out in the future.
The teachings and the (lifelong) learning play naturally at
a major role at universities. This includes regular events
offered to the individual topics − conferences for the
professional audiences alike as entertaining events for
the public or regularly at the Brandenburg University of
Applied Sciences held qualifying competitions in the FIRST
LEGO League, a robotics competition for pupils. In the
fund raised project “Competence bridges with e-learning”
learning itself is the research topic. The education course
Fachbereich Informatik und Medien − Vorwort der Dekanin | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
schulen naturgemäß eine große Rolle. Dazu gehören
regelmäßig angebotene Veranstaltungen zu den einzelnen Themen – Konferenzen für das Fachpublikum gleichermaßen wie unterhaltsame Veranstaltungen für die
Öffentlichkeit oder die regelmäßig an der Fachhochschule
Brandenburg stattfindenden Qualifikationswettbewerbe der
FIRST LEGO League, einem Roboterwettbewerb für Schüler. In dem eingeworbenen Projekt „Kompetenzbrücken mit
E-Learning“ ist das Lernen selbst das Forschungsthema. In
dem Projekt wird der Bildungsverlauf von der Studienwahl
über den Studienverlauf bis hin zum Berufseintritt unter
Nutzung virtueller Seminarräume und eLearning-Infrastrukturen unterstützt.
Eine noch stärkere Verzahnung von Lehre und Forschung
hat der Fachbereich im Berichtszeitraum nicht nur mit
der Förderung von Promotionen, sondern auch mit einer
Neustrukturierung des Masterstudiums zum WS 2010/11
erreicht. Die Masterstudiengänge Informatik und Digitale
Medien beinhalten einen forschungsund projektorientierten Studienanteil, in dem sich die Studierenden von
Beginn an einem wissenschaftlichen Thema widmen und
dies idealerweise bis zur Masterarbeit verfolgen können.
Dabei erfolgt eine enge Kopplung mit den am Fachbereich
verfolgten Forschungsaktivitäten und Kooperationen mit
Unternehmen der Region. Der Erfolg dieses Konzepts ist
an den Projekten und Publikationen abzulesen, an denen
Masterstudierende beteiligt sind. Das Projekt „Data Mining
beim Widerstandsschweißen“ ist nur ein Beispiel dafür.
Und auch Themen, die zukünftig noch verstärkt verfolgt
werden, werden bereits in beiderlei Richtung – Forschung
und Lehre – begonnen, etwa im Bereich der intelligenten
Systeme mit der Entwicklung nicht nur autonomer Roboter,
sondern auch autonomer Segelboote oder Flugobjekte.
Im Folgenden finden sich die im Berichtszeitraum entstandenen Forschungsprojekte, Berichte zu Forschungssemestern sowie ein Überblick zu den Professoren und Professorinnen des Fachbereiches und eine Darstellung der
vorhandenen Labore.
Ich wünsche eine interessante Lektüre!
supports in the project the choice of the study, the course
of study up to the professional entrance, using virtual
classrooms and e-learning infrastructure.
The faculty got a stronger link between teaching and
research during the reporting period not only with the promotion of promotion, but also with a restructuring of the
master’s program for the winter semester 2010/11. The
Masters Courses computer science and digital media include a research and project-oriented study share, in which
students from the beginning to devote an academic subject
and ideally, can track up to the master thesis. There is a
close coupling with the objectives pursued in the faculty of
research activities and collaborations with companies in the
region. The success of this concept can be seen in projects
and publications, in which Master’s students are involved.
The project “Data Mining in resistance welding” is just one
example. And also topics that will be pursued in future still
be reinforced, already in both directions − teaching and
research − started approximately in the area of intelligent
systems with the development not only of autonomous
robots, but also autonomous sailing boats or flying objects.
Below are incurred in the reporting period, research projects, reports on research semesters, as well as an overview of the professors of the faculties and a representation
of existing laboratories.
I wish an interesting read!
Prof. Dr. Susanne Busse
Dean of the Faculty of Computer Science and Media
Dekanin des Fachbereichs Informatik und Medien
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Vorwort der Dekanin
23
2.1 Forschungsprojekte
2.1.1 Machbarkeitsstudie „Integrierte und sichere Managementlösung aus Sicht der IT“
poctGate ist die integrierte und sichere Managementlösung
für point-of-care-testing in der niedergelassenen Arztpraxis
für kardiologische Notfall-Analysen im ländlichen Bereich
des Landes Brandenburg. Es entspricht allen gesetzlichen
Anforderungen und bedient sich aktueller state-of-the-art
Sicherheitsanforderungen (SSL, webbasierte SaaS-Lösung).
Durch poctGate sind Arztpraxen in der Lage, selbstständig Laboranalysen durchzuführen und abzurechnen (KV)
ohne an Ringversuchen (RiLiBÄK) teilnehmen zu müssen.
Dies ist möglich, da das Laborpersonal eines akkreditierten medizinischen Labors sämtliche qualitätsrelevanten
Anforderungen (Kontrollmessungen, QK) online und in
Echtzeit monitort. Der „lange Arm des Labors“ reicht bis
in die Praxis und ist somit mit der Praxis eng vernetzt. Die
Trennung zwischen Labor und Praxis wird abgebaut.
Projektleitung – Project Management:
Prof. Dr. med. Eberhard Beck
Laufzeit – Term: 11/2012 bis 01/2013
Finanzierung – Financing:
Kleiner Innovationsgutschein
Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations:
Vireq Software Solutions
2.1.2 Data Mining beim Widerstandsschweißen
Widerstandspunktschweißen ist das im Stahl-Karosseriebau
am häufigsten verwendete Fügeverfahren. Dabei spielt der
richtige Zeitpunkt des Elektrodenwechsels eine kritische
Rolle. Um haltbare Schweißpunkte zu garantieren, werden
die Elektroden anhand pessimistischer, empirisch bestimmter Heuristiken in der Praxis sehr früh gewechselt. Insbesondere beim Schweißen hochfester beschichteter Bleche
mit hohen Strömen erreichen die Heuristiken ihre Grenzen. Könnte die Standzeit der Elektroden anhand eines
Prognosemodells optimiert werden, sind jährliche volkswirtschaftliche Einsparungen an den Elektroden-Rohstoffen
(überwiegend Kupfer) in Millionenhöhe zu erwarten. Die
Arbeitsgruppe Thermisches Fügen der TU Dresden untersucht die Verschleißmechanismen der Elektrodenkappen
mit dem Ziel, neue zerstörungsfreie Prüfverfahren für das
Widerstandspunktschweißen zu entwickeln. In Kooperation
mit dem Masterprojekt Data Mining der Fachhochschule
Brandenburg erfolgt eine Untersuchung, mit welcher Güte
sich der für die Stabilität eines Schweißpunktes relevante
Punktdurchmesser aus Verlaufsgrößen des Schweißvorganges bestimmen lässt. Die besondere Schwierigkeit der
Data Mining-Aufgabe besteht in der Definition geeigneter
Merkmale aus Wertereihen und der Schätzung der Modellgüte bei dem vorliegenden geringen Umfang der klassifizierten Stichprobe. Der Prozess selbst ist nach Ansicht der
Technologen schwierig zu modellieren, da beim Schweißen
hochfester Stähle mit hohen Stromstärken Spritzer flüssigen Materials auftreten können.
24
Dipl.-Inform. Ingo Boersch
Laufzeit – Term: seit 2009
Lehrprojekt zu Data Mining im industriellen Kontext
TU Dresden, Fakultät Maschinenwesen
Daten
Die Rohdaten wurden im Schweißlabor der TU Dresden
experimentell erhoben und liegen pro Schweißvorgang in
Form multivariater Zeitreihen als TDMS-File vor. Hierzu
wurden mit sechs Elektroden je 2.000 Schweißpunkte
geschweißt und dabei 10 Prozessgrößen (sog. Kanäle), wie
bspw. Spannung, im Kilohertz-Bereich aufgezeichnet. An
400 Schweißpunkten dieser Stichprobe wurde die Zielgröße
Punktdurchmesser manuell bestimmt. Die Daten sind nicht
öffentlich.
Data Cleaning und Explorative Analyse
Die Daten enthielten fehlende Werte, Triggerfehler, Ausreißer, Fehlmessungen sowie Störungen durch nicht
erfasste Einflussgrößen, wie parallele Nutzung von Kühlkreisläufen durch andere Projekte. Die explorative Analyse half Datenfehler aufzudecken und zeigte deutlich die
Prozessphasen des Schweißprozesses, führte jedoch zu
keinen offensichtlichen Merkmalen.
Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Modellierung
Zur Merkmalsdefinition wurden die Prozessgrößen mit einer
parameterfreien Methode [Wit83] kanalweise segmentiert und segmentweise deskriptive statistische Merkmale
berechnet. Zusätzlich wurden neue Kanäle durch Verknüpfung bestehender Kanäle erzeugt [AH12]. Aus der damit
definierten Menge von mehr als 1.000 Merkmalen wurde
anhand von klassenbasierten Filtermethoden eine geeignete Untermenge relevanter Merkmale bestimmt. Bei der
Evaluation linearer Modelle [Fah09] und Modellbäumen
erwiesen sich Modellbäume [Qui92] als bessere und zudem
transparente Wissensrepräsentation [MM12]. Als Erfolg
wurde eine Prognose des Punktdurchmessers in einem
10-%-Intervall um den echten Wert definiert (Erfolgsrate)
und zur Modellauswahl der mittlere quadratische Fehler
verwendet. Die Datenmenge wurde im Holdout-Verfahren
disjunkt in 90 % Trainings- und 10 % Testdaten geteilt. Die
Modellauswahl erfolgte auf den Trainingsdaten mit 10facher Kreuzvalidierung. Die Analyseskripte und Zwischendatenmengen wurden versioniert, so dass alle Ergebnisse
mit den Originaldaten reproduzierbar sind.
Ergebnisse
Der gewählte Ansatz konnte den echten Punktdurchmesser
in 75 % der Testfälle im 10-%-Intervall korrekt vorhersagen. Dies ist unter Berücksichtigung der technologischen
Schwierigkeiten ein gutes Ergebnis. Das finale Modell
ist menschenlesbar und seine Plausibilität kann mit den
Prozessexperten diskutiert werden. Die Datenverarbeitungswerkzeuge wurden entwickelt und
können für weitere oder ähnliche Arbeiten
verwendet und erweitert werden. Ein nächstes
Projekt wird das Analyse-Verfahren auf einen
technologisch einfacheren Schweißprozess
anwenden und um strukturbasierte Merkmale
erweitern.
Bild 1. Das vorsichtige Öffnen eines Schweißpunktes ist aufwändig, aber zur
korrekten Vermessung des Punktdurchmessers notwendig.
tinuous Classes. In: 5th Australian Joint Conference on Artificial Intelligence, pages 343–348.
Singapore, 1992.
[Wit83] Andrew P. Witkin. Scale-space filtering. In Proceedings of the Eighth international joint conference on Artificial intelligence - Volume 2, IJCAI’83,
pages 1019–1022, San Francisco, CA, USA, 1983.
Morgan Kaufmann Publishers Inc.
Referenzen
[AH12] Benjamin Arndt and Benjamin
Hoffmann. Segmentierung und
Merkmalsdefinition mehrkanaliger
Messdaten zur Prognose bei einem
punktförmigen Fügeverfahren. NWK
14, Brandenburg, 2013.
[Fah09] Fahrmeir, L., Künstler, R., Pigeot, I.
and Tutz, G. (2009, 5., verb. Aufl.).
Statistik - Der Weg zur Datenanalyse.
Springer Verlag, 2009
[MM12] Curtis Mosters and Josef Mögelin.
Merkmalsselektion und transparente
Modellierung zur Prognose einer
Zielgröße bei einem punktförmigen
Fügeverfahren. NWK 14, Brandenburg, 2013.
[Qui92] Ross J. Quinlan. Learning with Con-
Bild 2. Die Rohdaten — während des Schweißens gemessene Kanäle
Bild 3. Vorgehen zur Schätzung des Generalisierungsfehlers mit Holdout und CV [MM12]
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte
25
2.1.3 Projekte im Bereich Datenbanken und Datenintegration
Ziel der Projekte war die Beratung von KMUs und Forschungseinrichtungen bei der Konzeption und Einführung
webbasierter Datenmanagementlösungen unter besonderer
Berücksichtigung der bereits existierenden Informationsund Kommunikationsinfrastrukturen.
Je nach Situation und Anforderungen beinhalteten die
Arbeiten
• die Analyse der existierenden informationsverarbeitenden
Prozesse,
• den Entwurf verbesserter Datenmanagementlösungen
inkl. der Einbettung in die Arbeitsprozesse,
• die prototypische Entwicklung entsprechender Datenbankanwendungen und /oder
• die Integration oder Migration existierender Datenbestände in die neuen Lösungen.
Die Partner wurden auf diesem Wege darin unterstützt,
moderne Konzepte und Technologien im Bereich des
Datenmanagements und der Datenintegration einzuschätzen und auf ihre konkreten Gegebenheiten anzuwenden.
Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff:
B.Sc. Rainer Muth, B.Sc. Mildred Bläsing, Cand. Inf.
Franziska Konnopka, Cand. Inf. Frank Sonnabend,
Cand. Inf. Daniel Hübner
Laufzeit – Term: seit 03/2011
Projektträgerschaft und Federführung –
Sponsorship and Lead Institution:
Finanzierung – Financing: Lehrprojekte im
industriellen Kontext
Charité Universitätsmedizin Berlin, Fraunhofer-Institut
für Biomedizinische Technik IBMT, Städtisches Klinikum
Brandenburg GmbH, ASKLEPIOS Fachkliniken Brandenburg GmbH, Best Search Media GmbH, Funkwerk
Dabendorf GmbH, Stiftung Denkmal für die ermordeten
Juden Europas
2.1.4 Sachkunde24
Das Berufskletterzentrum der Aquaworker KG führt Qualitätsprüfungen von Kletterausrüstungen, Steigschutzeinrichtungen, Rettungs- und Höhensicherungsgeräten durch und
bildet Sachverständige in dieser Tätigkeit aus. Ziel des
Projektes war die Entwicklung einer datenbankgestützten
Online-Applikation zur Optimierung der Qualitätsprüfungen
durch zentrale, webbasierte Werkzeuge in einem systematisierten Arbeitsprozess.
Entstanden ist eine Web-Anwendung, die sich durch eine
intuitive, rollenbasierte und kontextsensitive Nutzerschnittstelle auszeichnet und so die verschiedenen Arbeitsprozesse
im Bereich der Qualitätsprüfungen von Schutz- und Sicherungsausrüstungen abbildet. Sachkundige Prüfer und deren
Ausbilder werden bei den Prüfverfahren von der Software
unterstützt und bei den einzelnen Kontrollschritten begleitet. Die Datenbasis der Ausrüstungsgegenstände kann
direkt durch deren Hersteller in einer zentralen OnlineDatenbank erweitert werden. Jeder Ausrüstungsgegenstand
26
Prof. Stefan Kim
Christian Raue (MSc. Informatik)
ILB Brandenburg, Fachhochschule Brandenburg
Finanzierung – Financing: Projektvolumen 11.900 €
Aquaworker KG, Berufskletterzentrum Potsdam
wird mit seinen spezifischen Eigenschaften, Qualitätskriterien und gesetzlichen Bestimmungen erfasst. Die Prüfhistorie eines Gegenstandes wird transparent dargestellt und mit
den Prüfsiegeln der Sachkundigen verbunden. Halter von
Sicherheitsausrüstungen werden automatisiert per E-Mail
auf anstehende Qualitätsprüfungen hingewiesen.
Das System wird heute unter der URL „www.sachkunde24.
de“ betrieben. Die Ziele wurden zur vollständigen Zufriedenheit des Projektpartners erreicht.
2.1.5 Forschungsarbeiten zu Themen aus der technischen Informatik
An der Fachhochschule Brandenburg existieren neben
den theoretischen Fachkenntnissen auf dem Gebiet des
Entwurfs ultraschneller ASICs auch die technischen Erfahrungen sowie die Laborausstattung zur Ausrichtung der
Entwürfe an extrem hohe Arbeitsgeschwindigkeiten.
So wurden hier z. B. bereits seit dem Jahre 2006 Entwicklungen aufgenommen, die zu einer ersten Version einer
ECL-Standardzellen-Bibliothek für die Technologie SGB25V
führten. Im Weiteren wurden auf Basis dieser Technologie
ASICs für die Kommunikationstechnik entwickelt (Verbundprojekt 100GET). Im Weiteren hat sich die Fachhochschule
Brandenburg aufgrund ihrer langjährigen Erfahrungen beim
Entwurf von ASICs auf Basis der SiGe-Technologie des IHP
in das Projekt PARAFLUO eingebracht.
Schließlich konnte man allein in der Statistik des Europractice-Jahresberichts 2010 dann bereits auf fünf erfolgreich
an der FH Brandenburg entwicklte ASICs zurückblicken. Das
ist allein schon quantitativ eine Spitzenleistung im Bereich der Hochschulen unserer Region. Inzwischen wurden
all diese Entwürfe als Muster hergestellt und erfolgreich
getestet. Auch an Arbeiten, die den Design Flow selbst
betreffen, hat sich die FH Brandenburg erfolgreich beteiligt.
All diese Details belegen das sehr hohe Potenzial, das sich
durch ein Know-How-Transfer aus der FH Brandenburg
erschließen lässt. Projekte in den Jahren 2011 und 2012
lassen sich in diesem Transfer zuordnen. In diesen beiden
Jahren wurden zwei weitere Entwürfe erfolgreich gefertigt.
Mehr als 90 % der Arbeiten für den Entwurf eines Testchips
laufen an Computerarbeitsplätzen ab, die mit einer speziellen Software ausgestattet sein müssen. Die Arbeitsergebnisse werden im Team beraten. Wenn die Entwurfsarbeiten
erfolgreich abgeschlossen sind, dann werden die Daten an
einen Halbleiterhersteller (hier: IHP GmbH in Frankfurt/
Oder) übermittelt.
Die Fachhochschule Brandenburg ist Mitglied des Forschungsverbundes EUROPRACTICE und erhält dadurch
Sonderkonditionen bei der Fertigung der Chips.
Etwa 3 Monate nach der Datenübermittlung sind die Halbleiterchips in Musterstückzahlen fertig gestellt. Nach der
Herstellung der Testchips über EUROPRACTICE müssen die
Chips gebondet und vermessen werden.
Auf Bild 3 (sieh nächste Seite) ist am unteren Rand das
Logo der Fachhochschule Brandenburg sichtbar, das in der
letzten Entwurfsphase des Chips eingebunden wurde. Die
Abmaße dieses Chips betragen etwa 1mm * 1mm. Auf der
Chipfläche befinden sich insgesamt etwa 10.000 logische
Schaltelemente. Mit diesem Testchip wurde die Funktionsfähigkeit des entwickelten Konzepts überprüft. Das aktuelle
Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell
Dipl.-Ing.(FH) Kai-Uwe Mrkor, Laboringenieur,
Dipl.-Ing (FH) Daniel Schulz, wiss. Mitarbeiter
Bild 1. Arbeitsgruppe der an den laufenden Chip-Entwurfsprojekten ständig
beteiligten Personen am Fachbereich Informatik und Medien (v.l.n.r.):
Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell, Projektleiter und Professor für Digitale Systeme,
Dipl.-Ing.(FH) Kai-Uwe Mrkor, Laboringenieur, Dipl.-Ing (FH) Daniel Schulz,
wissenschaftlicher Mitarbeiter.
Bild 2. Chipfoto aus dem Projekt „PULSAR“. Hier wurde unter einem Mikroskop ein Testchip mit den Abmaßen 1mm * 1,8mm aufgenommen. Auf der
Chipfläche befinden sich insgesamt etwa 20.000 logische Schaltelemente.
27
Projekt (FH Transfer BONUS) hat die
Entwicklung neuer Chips mit Marktreife als
Ziel.
Im Jahre 2012 wurde im Rahmen von FH
ProfUNT ein Antrag für ein Verbundprojekt eingereicht, der unter dem Namen
EuRISCOSi die geleisteten Arbeiten in eine
universell nutzbare Bibliothek einbinden
soll. Damit werden einzelne Bestandteile der bisherigen Entwürfe für weitere
Anwender aus dem industriellen Bereich
nutzbar gemacht.
Bild 3. Chipfoto aus dem Projekt PARAFLUO, an der Fachhochschule Brandenburg bearbeitet von
2009 bis 2011.
2.1.6 Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren
Mit mobiler Sensorik ist die Bewegungserfassung im klinischen Alltag möglich. Solche mobilen Sensoren werden
in Lehrveranstaltungen und Projekten zur Erfassung und
Analyse von Bewegungen eingesetzt. Es werden Bewegungsdaten (z.B. Kinematik) und physiologische Signale
registriert, die Auskunft über die Qualität der Ausführung
und den Trainingszustand des Probanden geben. Die Aktivität des Herzens, der Muskulatur sowie die Leitfähigkeit der
Haut, die Atmung, die Sauerstoffsättigung und der Blutvolumenpuls sind Beispiele dieser biophysiologischen Messgrößen. Erfasste Bewegungen der Gelenke, Beschleunigung
und Winkelgeschwindigkeit
von Sensoren
an definierten
Punkten des
Körpers liefern
Informationen
zum BeweBild 1. Mobile Sensoren: Microsoft Kinect und Shimmer
gungsablauf.
Prof. Dr. Harald Loose, Prof. Dr. Thomas Schrader
Katja Orlowski M.Sc.
Laufzeit – Term: 01/2011 bis heute
Städtisches Klinikum Brandenburg GmbH, Medizinische
Fachschule, Spektrum Akademie
tet. Auch Kraftmessplatten kommen zum Einsatz.
Heute können kurze Schrittsequenzen dem visuellen
Sensorsystem Kinect von Micosoft analysiert werden. Mit
Inertial-Sensoren können ferner die Beschleunigung und
die Winkelgeschwindigkeit während des Ganges aufgezeichnet werden.
Mobile Sensoren: Microsoft Kinect und Shimmer
Auf Basis aktueller Projekte sollen für diverse Krankheitsbilder Biofeedbacksysteme entwickelt werden. Projektziele
sind u. a. das Sammeln von Erfahrungen und die Evaluierung der Messsysteme durch praktische Beispiele der
Bewegungsanalyse.
Ganganalyse
Ursprünglich wurde der menschliche Gang mit den Augen,
später mit Fotoaufnahmen und Filmaufnahmen begutach-
28
Bild 2. Gangsequenz, aufgezeichnet mit Kinect
Die automatische Auswertung ergibt, nach Detektion
definierter Punkte der Schwung- und Standphase, Gangparameter, wie bspw. Dauer der Schwung-/Standphase und
der Abstand von Midswing-Punkten (Maximum der Winkelgeschwindigkeit der Schwungphase).
objektiv beurteilt werden. Zudem sollen zukünftig die erfassten Daten zu Trainingszwecken verwendet werden, um
Bild 5. Asymmetrische Armbewegung aufgezeichnet mit Kinect
Bild 3. Vorwärtsbewegung der Fußgelenke, Detektion der Schwung- und Standphase anhand der berechneten Geschwindigkeit
Die aufgezeichneten Daten können durch einen Normvergleich Aussagen über abweichende Gangmuster liefern.
Ferner kann aus der Beschleunigung durch Integration der
Weg berechnet werden. Insgesamt kann mit den mobilen
Sensoren der Aktivitätsgrad einer Person beurteilt werden
und beispielweise eine Sturzerkennung erfolgen (siehe
Bild 4).
Patienten zu Hause Unterstützung zu geben.
Dazu müssen die Sensordaten als Feedback visuell oder
auditiv aufbereitet werden. Aus den Daten kann der Abduktionswinkel bestimmt und gezeigt werden, ob die
Bewegung beider Arme symmetrisch ist. Weiterhin kann
beurteilt werden, ob der Proband ausweichende Bewegungen vollzieht.
Bild 6. Berechnete
Abduktionswinkel
aus den Gelenkbewegungen (Schulter
und Ellenbogen
(Kinect)) einer
asymmetrischen
Armbewegung (visuell und numerisch)
Heben von Lasten
Mit einer Vielzahl verschiedener Sensoren wurde der
Bewegungsablauf beim Heben einer Last aufgezeichnet.
Es sollte die Hypothese, dass das Heben einer Last aus
der Kniebeuge mit geradem Rücken (Squat) gesünder, und
ergonomischer ist, bestätigt oder wiederlegt werden. Zwei
Techniken (Stoop, Squat) wurden definiert und untersucht.
Bild 4. Gemessene Beschleunigung des Unterschenkels sowie berechnete Geschwindigkeit und zurückgelegter Weg (gelaufenen Distanz 20m, Berechnung
20.31m)
Schulterbeweglichkeit (Abduktion/Adduktion)
Einschränkungen und Schmerzen im Schultergelenk betreffen viele Personen (Sportler und Arbeiter mit Überkopfbewegungen). Gezielte Physiotherapie kann die Einschränkung
beheben und das Wohlbefinden wiederherstellen.
Mittels mobiler Sensorik kann der Grad der Einschränkung
Bild 7. Squattechnik (Ansicht RGB-Kamera der Kinect)
Von beteiligten Muskeln wurde die Aktivität während der
Ausführung aufgezeichnet und offline analysiert. Aus der
Literaturrecherche wurden Parameter extrahiert, die Aussagen zur Muskelermüdung, der körperliche Belastung
und des Trainingszustands treffen. In einer umfangreichen
Untersuchung wurden 8 Probanden (4M, 4F) untersucht.
Ferner wurden die Probanden vor und nachher mittels
Fragebogen bezüglich subjektiver Empfindungen befragt.
29
in der Lendenwirbelsäulenmuskulatur. Bei der Squattechnik zeigte sich ebenfalls Muskelkater in der betroffenen
Muskulatur (Oberschenkelvorderseite), der jedoch deutlich
schneller abgeklungen ist als nach der Stooptechnik.
Bild 8. Stoop-Technik, mit
Kinect aufgezeichnet
Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die Squattechnik belastender ist und alle Probanden im Verlauf der Aufzeichnung
höhere Herzfrequenzen zeigen als bei der Stooptechnik.
Subjektiv hatten alle Probanden nach der Stooptechnik ein
stärkeres Unwohlsein (Belastungsmyalgie = Muskelkater)
Bild 9. Vergleich der
Herzraten beider
Hebe-Techniken der
Probanden 1 und 6;
höhere Herzraten bei
der Squat-Technik
2.1.7 Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die
Arbeitsleistung und Physiologie
Dieses Projekt war eine Kooperationsarbeit zwischen den
Master-Studiengängen „Digitale Medien“ und „Informatik“
(Medizin-informatik), die in zwei Masterarbeiten mit unterschiedlichen inhaltlichen Schwerpunkten resultierte. Ziel
des Projekts war die Entwicklung eines Forschungsdesigns
zum Thema „Kommunikation und Kommunikationsmittel
im Arbeitsprozess“ unter Einbezug der Erhebungsmöglichkeiten des Usability-Labors sowie die Analyse der physiologischen Auswirkungen des kommunikationsbedingten
Ablenkungsaspekts unter der Zuhilfenahme vorhandener
Sensorik der Biosignallabore der Fachhochschule Brandenburg.
Im Vordergrund der sozialwissenschaftlich orientierten
Arbeit standen die Entwicklung des Forschungsdesigns zur
Hypothesenprüfung sowie die abschließende probeweise
Versuchsdurchführung zur Bewertung und Anpassung des
Designs. Die signalausgerichtete Arbeit hatte das Ziel, eine
Tina Meißner, Claudia Matthias
Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Prof. Dr. Harald Loose
Finanzierung – Financing: Fachhochschule Brandenburg
Bild 2. Temperaturverläufe
Bild 1. Arbeitsplatz Versuchsleiter
30
direkte Auswirkung von Ablenkungen (durch Kommunikationsmittel) im Arbeitsprozess auf die physiologischen
Signale, wie zum Beispiel EKG (Elektrokardiogramm), Temperatur oder Pupillenradius, nachzuweisen.
Das konzipierte Szenario enthielt eine simulierte Arbeitssituation in Form von Intelligenz-Tests. Dieses Szenario
wurde ohne und mit initiierten Ablenkungen durch E-Mail,
Skypenachricht, -anruf oder direkte verbale Kommunikation
durchgeführt. Die Erprobung der Konzeption erfolgte mit
insgesamt 10 Probanden. Neben den acht physiologischen
Signalen, wurden auch subjektive Daten (Stimmungs- und
Evaluationsfragebögen) sowie die quantitativen Ergebnisse
der IQ-Test erhoben.
Die Hypothesen, dass die gewählten Kommunikationsmittel Ablenkung sind und die Arbeitsleistungen beeinflussen,
konnten innerhalb der Projektphase weder bestätigt noch
widerlegt werden. Grund dafür ist zum einen die geringe
Probandenzahl und zum anderen die Szenariokonzeption. Die
Analyse der physiologischen Signale zeigte für einige Signale
deutliche Tendenzen einer direkten Abhängigkeit zwischen
Signalverlauf und Ablenkung, die für dieses Szenario durch
die Begriffe (steigender) Stress und (sinkende) Konzentration
definiert wurde. Diese Abhängigkeit wurde nicht nur innerhalb
einer Signalart mehrerer Probanden, sondern auch zwischen
unterschiedlichen Signalen eines Probanden festgestellt. Die
vielversprechendsten Aussagen zu einer Belastungssituation
zeigten die Parameter des EKGs (RR-Intervalle, Herzrate), GSR
(Hautleitfähigkeit), Pupillenradius und Oberflächentemperatur
(Nasenspitze). Eine Bestätigung dieser Tendenzen könnte
aber frühestens nach Anpassung des Versuchdesigns und der
Durchführung einer größeren Versuchsreihe gegeben werden.
Bild 3. Lidschläge
Bild 5. Thermographiebild
Bild 4. Pupillendurchmesser
2.1.8 Weitere Forschungsprojekte
• Untersuchung von low-cost-Sensoren zur Bewegunsanalyse, Entwicklung einheitlicher Programme zur Datenakquisition, Datenspreicherung und Visualisierung
• Smart tools for thermo image analysis, Harald Loose,
Lorette Weidel
• Das Usability-Labor im wissenschaftlichen Einsatz — Aufbau und Bewertung eines Versuchs im Usability-Labor,
Claudia Matthias
• Untersuchung physiologischer Signale kognitiv-psychologischer Belastungen hinsichtlich berechenbarer Merkmale, Tina Meißner
• Mobiles Eye Tracking — Experiment zur Analyse des
Blickverhaltens, z. B. in Vorlesungen oder Supermärkten,
Marco Wallmann, Martin Hoffmann, Patrick Beschnidt,
Conrad Bunke
31
2.1.9 Kompetenzbrücken mit E-Learning
Ausgangssituation
1) Eine Analyse der Kompetenzen von Studienanfängern bei Aufnahme eines Studiums zeigt, dass diese in
vielen Fällen sich der Anforderungen, die ein Studium
an sie stellt, nicht bzw. nicht vollständig bewusst sind.
Gleichzeitig haben sie keine verlässliche Rückmeldung
darüber, wie ihr eigener Stand in Bezug auf die Anforderungen eines Studiums ist. In der Folge verzeichnen
Hochschulen eine große Zahl von Studienabbrechern schon
im/nach dem ersten Semester. An dieser Schnittstelle
zwischen Schule und Studium besteht Bedarf nach einer
Kompetenzrückmeldung und ggf. Kompetenzanpassung,
um das Studium erfolgreich zu absolvieren. Dies betrifft
insbesondere den Bereich der mathematischen Vorkenntnisse. Genauso wichtig ist im Vorfeld eines Studiums eine
passgenaue Studienwunsch-Bestimmung. Hier kann ein
Vorstudium parallel zur (schulischen) Ausbildung als Kompetenzbrücke hilfreich sein.
2) Während des Studiums ergeben sich durch den Zwang
zur Erwerbstätigkeit der Studierenden (oft als Teilberufstätigkeit) häufig Situationen, in denen sie die zeitlichen
Anforderungen eines Präsenz-Studiums mit ihrer Erwerbstätigkeit nicht bzw. nur unzureichend in Einklang bringen
können. Flexible Studienangebotsformen können hier Hilfe
schaffen. Aber beim Wechsel zwischen Vollzeit-, Teilzeitangeboten und online-Studienangeboten entstehen häufig
Brüche, weil notwendige Studienmodule zu anderen Zeiten
angeboten werden als der Studierende diese gerade
braucht. Auch während des Studiums besteht also Bedarf
nach einer Kompetenzbrücke, um das weitere Studium
erfolgreich zu absolvieren.
3) Nach Ende des Studiums sollen so viele Absolventen wie
möglich fähig sein, in die Berufswelt einzutreten. Dabei
werden sie in einer ersten Anstellung, vor allem ihrer fachlichen Studienausrichtung entsprechend, eine Anstellung
suchen. Sie arbeiten in der Betriebshierarchie auf der fachlichen (meist unteren) Ebene, für die Sie ausgebildet wurden. Gerade zu Beginn des Berufslebens ergeben sich oft
Fragen, die mit der erfolgreichen Umsetzung des Gelernten
zu tun haben. Hier kann die Hochschule mit einer weiterführenden Begleitung Ihrer AbsoventInnen helfen und eine
Kompetenzbrücke vom Studium zum Beruf schaffen. Der
überwiegende Teil der AbsolventInnen wird nach erfolgreicher Ersttätigkeit befördert und erhält Führungsaufgaben,
auf die er in der Hochschule in der Regel nicht bzw. nicht
ausreichend vorbereitet wird. An der Schnittstelle zwischen
Studium und Beruf besteht hier Bedarf nach einer Kompetenzrückmeldung und Kompetenzanpassung, um die über
das Fachliche hinausgehenden Anforderungen zu meistern.
32
Prof. Dr. Friedhelm Mündemann
Dipl.-Wirtsch.Inf. Sylvia Fröhlich, Dipl.-Math. Oleg Ioffe
Finanzierung – Financing: EFRE, MWFK
DFKI, Saarbrücken
Projektidee
An den drei genannten Schnittstellen in Bildungsverlauf
und Arbeitsleben geht es um das Problem, die Effizienz der
Studienwahl, des Studienverlaufs und des Berufseintritts
zu erhöhen. Dies soll erreicht werden durch Herstellen und
Halten von Kontakt zu (potentiellen) Studierenden und
AbsolventInnen durch Online-Lehre und Online-Tutoren
unter Nutzung virtueller Seminarräume und eLearningInfrastruktur.
Das Projekt „Kompetenzbrücken“ umfasst drei Bereiche,
die zeitlich gestaffelt in der Durchführung vorgesehen sind.
1. Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Ausbildung/
Schule – Studium (2011 – 2013)
2. Kompetenzbrücken während des Studiums (2012 –
2013)
3. Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Studium – Beruf
(2012 – 2013)
1 Kompetenzbrücken an der Schnittstelle
Ausbildung/Schule – Studium
An dieser Schnittstelle geht es vor allem darum, Durchlässigkeit zwischen Schule, Ausbildung und Studium zu gestalten und zu erleichtern.
1.1 Mathematikassessments
Vor allem die studiengangsspezifischen Mathematikkenntnisse stehen hier im Vordergrund. Für alle Fachbereiche
der Fachhochschule Brandenburg sollen durch Einsatz von
Werkzeugen wie Math-Bridge (http://www.math-bridge.
org/mathbridge/de/project-math-bridge.html) oder Mathe
online (http://www.mathe-online.at/tests.html) OnlineAssessments im Bereich Mathematik vor bzw. zu Studienbeginn eingerichtet und angeboten werden.
Dazu erarbeitet jeder Fachbereich eine Sammlung für ihn
typischer Mathematikaufgaben, deren sichere Beherrschung Studienvoraussetzung ist (Eingangskompetenzprofil). Diese Aufgaben werden Studieninteressierten über
eine e-Learning-Plattform zur Bearbeitung angeboten.
Auf der Basis der individuellen Rückmeldungen ist es danach möglich, im ersten Studienjahr den Übungsbetrieb
(ebenfalls unter Einsatz der genannten Werkzeuge) in
drei Schwierigkeitsstufen anzubieten (a = Nachhol- und
Aufbau-Übungen, b = Übungen mit normalem Schwierigkeitsgrad, c = Übungen für Leistungsstarke).
Gleichzeitig sollen die entwickelten Mathematikassessments an Schulen und andere Institutionen weitergegeben werden, deren Absolventen an der Fachhochschule
Brandenburg ein Studium aufnehmen wollen. Damit soll
an der Schnittstelle zum Studium Transparenz geschaffen
werden über die Studien-Anforderungen in Mathematik.
1.2 MINT-Vorstudium (Mathematik, Informatik,
Naturwissenschaften)
Bei sinkenden Schülerzahlen ist es nicht mehr jeder
Schule möglich, die für ein Studium in den MINT-Berufen
notwendigen Grund-/Leistungskurse einzurichten und allein zu betreiben. Unter Federführung der Fachhochschule
Brandenburg und Einbeziehung aller Fachbereiche sollen
MINT-Schulnetzwerke so aufgebaut werden, dass ein Unterricht auch netzbasiert erfolgen kann. Erste Pilotversuche
mit Gymnasien aus der Prignitz laufen bereits erfolgversprechend an (virtuelle MINT-Kurse). Über diese Schulnetzwerke ist es ebenfalls möglich, zeitlich vor Studienbeginn
die Anforderungen, die ein MINT-Studium stellt, sowohl an
Schulen wie auch an künftige Studierende zu kommunizieren, um eine passgenaue Vorbildung zu sichern.
2 Kompetenzbrücken während des Studiums
In der Novelle 2010 zum Brandenburgischen Hochschulgesetz ist vorgesehen, dass in jedem Studiengang Teilzeitangebote eingerichtet werden. Hochschulseitig ist eine
Umstellung auf ein permanentes Angebot aller Module in
jedem Semester gleichbedeutend mit einer Halbierung der
Aufnahmezahlen. Dies kann nicht im Sinne der Haltung
bzw. Steigerung von Studienkapazitäten sein. Dazu kommt,
dass die Hochschulen angehalten sind, einen möglichst
weichen Übergang von beruflicher zu akademischer Ausbildung und innerhalb akademischer Ausbildung (Stichworte:
Studiengangswechsel, Auslandssemester, familienfreundliche Hochschule usw.) bereit zu stellen. Deshalb müssen
hier für beide Fälle neue Ideen als Kompetenzbrücken im
Studium entwickelt werden.
Um eine Flexibilisierung des Studienangebotes zu erreichen, die nach Möglichkeiten auch den Studieneinstieg/
-umstieg in höhere Semester bzw. andere Studienangebotsformen erleichtert, sollen in einem ersten Schritt über
die Entwicklung von Äquivalenztabellen Eintritts- und
Übertrittsmöglichkeiten in oder zwischen Studienangeboten
eruiert werden, um Lücken und mögliche Brüche in flexibel
zu gestaltenden Studienverläufen zu erkennen. Über die
Erstellung dieser Äquivalenztabellen soll sichergestellt
werden, dass ein möglichst problemloser Wechsel zwischen
den verschiedenen Studienangebotsformen möglich wird.
Ein weiterer Baustein soll geschaffen werden über eine
gezielte Entwicklung von Online-Modulen (zunächst exemplarisch und das Präsenzstudium ergänzend, so dass je
Fachbereich ein Studiengang davon profitiert). Hier ist
auch die Möglichkeit von Vorlesungsmitschnitten nutzbar (E-Lecturing). Damit soll eine Teilzeitstudienmöglichkeit als online-Studium parallel zu und verschränkt mit
dem Präsenzstudium entwickelt und angeboten werden.
Studierende erhalten die Möglichkeit, sich Modulinhalte im
Selbststudium zu erschließen, zu denen dann der Übungsbetrieb per Internet (in virtuellen Seminarräumen) parallel
oder als Blockveranstaltung in Präsenz angeboten werden
soll. Die Hard- und Software-Ausrüstung der Fachhochschule Brandenburg ist dazu entsprechend aufzurüsten.
Die Fachhochschule Brandenburg verfügt bereits über mehrere virtuelle Seminarräume, deren Einsatz künftig flächendeckend in allen Fachbereichen erfolgen soll. Ebenfalls sollen
zu allen in Frage kommenden Studienangeboten OnlineTutorien (auch unter Einsatz von E-Lecturing, E-Vorlesungen)
eingerichtet werden, um auch Studierenden in Sondersituationen (Familien, Pflege, Krankheit) Hilfen anbieten zu können. Dabei reichen die Themen der studentischen Unterstützung durch Online-Module von Studien- und Lernberatung
bzw. -begleitung bis zu wissenschaftlichem Arbeiten und
Schreiben. In dieser Projektphase geht es also um die –
technisch unterstützte – flexible Teilhabe am Studium.
3 Kompetenzbrücken an der Schnittstelle
Studium – Beruf
Die virtuellen Seminarräume bieten gleichzeitig die Möglichkeit, mit unseren AbsolventInnen in der Berufseinstiegsphase Kontakt zu halten durch regelmäßig angebotene
Online-Begleitseminare, über die den Alumni arbeitsbezogene Hochschul-Kontakte und die Besprechung fachlicher
Fragen an ihrem Arbeitsplatz vor Ort ermöglicht wird. Über
die virtuellen Seminarräume soll so im Laufe der Zeit ein
„Social Network FHB“ aufgebaut werden.
Durch die Entwicklung spezieller Online-Module (deren
Einsatz zunächst als Wahlpflichtfach in allen Studiengängen
angedacht ist) zu den Themen Führung (Führungswissen
und Führungstechniken, Interkulturalität) sowie Qualitätssysteme soll das fachliche Angebot in allen Studiengängen
der Fachhochschule Brandenburg so erweitert werden,
dass Studierende auf spätere Führungsaufgaben geeignet
vorbereitet werden. Bei diesen Angebote werden die weiter
auszubauende Infrastruktur für Online-Angebote (virtuelle
Seminarräume, E-Lecturing) genutzt.
Mit den drei dargestellten Projektbereichen soll das Alleinstellungsmerkmal als onlinefähige Hochschule in
der brandenburgischen Hochschullandschaft ausgebaut
werden, die auf sich ändernde Anforderungen vor, während
und nach dem Studium flexibel reagieren kann.
Gleichzeitig aber soll das Projekt für das Land Brandenburg
Pilot- und Modellcharakter haben. Speziell das Konzept
der Kompetenzanpassung an der Schnittstelle Ausbildung/
Schule – Studium erscheint für eine Übertragung an andere
Hochschulen geeignet. Gleichzeitig werden mit diesem Teilprojekt erstmalig im Land Brandenburg verlässliche Daten
verfügbar gemacht, die über die Eingangskompetenzen
unserer Studienanfängerinnen und -anfänger speziell im
MINT-Bereich Auskunft geben können.
33
2.1.10 SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen
Im Rahmen des Projektes wurden Technologien zur sicheren Übertragung und Speicherung medizinischer Daten für
Web-Anwendungen untersucht, entwickelt und prototypisch
implementiert. Vorhandene Technologien, wie Chipkarten,
Private Key-Technologien, etc. bieten zwar ausreichend
Sicherheit, sind aber aufgrund mangelnder Akzeptanz und
zu hoher Kosten nicht praktikabel. Ziel ist nicht die Implementierung der sichersten, sondern der angemessensten
Lösung.
Prof. Dr. Thomas Preuss
Carsten Schwenke, M. Sc., B. Sc. Joscha Ihl
Sponsorship and Lead Institution: Förderprogramm „Forschungs- und Innovationsförderung zur
Steigerung der Innovationskraft an Brandenburger
Hochschulen“, MWFK
Finanzierung – Financing: 46.000 EUR
2.1.11 eGovernment Community-Manager
Entwicklung eines Software-Frameworks zur professionellen
und sicheren Steuerung von Web2.0-Anwendungen in der
öffentlichen Verwaltung sowie zwischen Bürger, Wirtschaft
und öffentlicher Verwaltung .
Ziel des Projektes war die Erstellung eines SoftwareFrameworks für die öffentliche Verwaltung, unter besonderer Berücksichtigung von Barrierefreiheit, Datenschutz,
Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit sowie der Anpassbarkeit
von Oberflächenelementen und Workflows.
Im Gegensatz zu vielen anderen am Markt befindlichen
Community-Anwendungen ist diese Anwendung auf Basis
einer Java-Enterprise-Anwendung realisiert. Damit ist es
gelungen, die o. g. Anforderungen zu erfüllen.
Die Ergebnisse des Projektes sind in das Produkt Dialog-Box
(https://www.dialog-box.de) geflossen.
Dipl.-Inf. Jonas Brüstel, M. Sc.; Ilonka Wolpert, M. Sc.;
Dipl.-Inf. Martin Weigel, M. Sc.; Carsten Schwenke, M. Sc.
Sponsorship and Lead Institution: MWFK Land
„Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“
des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie
(BMWi)
Finanzierung – Financing: 175.000 €
]init[ ag, Berlin
2.1.12 eGovernment Community-Manager as a Service
Konzeption und Entwicklung eines sicheren, cloudbasierten,
mandantenfähigen eGovernment-Systems mit modularen
Web 2.0-Anwendungen mit interaktivem KonfigurationsToolkit, Best Practice-Pool und Marktplatz für Anwendungskomponenten.
Ziel des Projektes eGovernment Community Manager as a
Service (ECMaaS) ist die Schaffung eines cloudbasierten,
mandantenfähigen Websystems für die öffentliche Verwaltung, dass sich durch den Kunden leicht konfigurieren lässt.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Bereitstellung von Lösungen und Lösungskomponenten auf einem Marktplatz.
34
Dipl.-Inf. Jonas Brüstel, M. Sc.; Christoph Ott, B. Sc.;
Andre Morgenthal, B. Sc.
Sponsorship and Lead Institution: MWFK Land
„Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“
des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie
(BMWi)
Finanzierung – Financing: 175.000 €
]init[ ag, Berlin
2.1.13 Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für
Handschriften zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung
(OptiBioHashEmbedded)
Benutzerauthentifizierungen mittels biometrischer Daten
gewinnen immer mehr an Verbreitung. Zugangskontrollen
im privaten, hoheitlichen bzw. geschäftlichen Umfeld seien
hier als Beispiele genannt. Für diese Anwendungen ist es
notwendig, biometrische und somit auch personenbezogene
bzw. beziehbare Daten zu erfassen und unter Umständen zu
speichern. Um dabei eine datenschutzkonforme Ausgestaltung biometrischer Systeme zu gewährleisten, müssen diese
sensiblen Daten vertraulich gehandhabt werden und auch
deren Authentizität und Integrität geschützt werden. Um
dies zu erreichen, ist u. a. die Erforschung von Methoden zur
Erzeugung von so genannten biometrischen Hashverfahren
ein aktuelles Thema in der biometrischen Forschung, dem
sich auch das hier beschriebene Projekt widmet.
Ein Teil des Projektes wird sich mit Untersuchung, Vergleich
und Optimierung vorhandener State-of-the-art Verfahren
zur Erzeugung biometrischer Hashes befassen. Diese
werden zunächst für die Verwendung der Handschrift als
biometrische Eigenschaft angepasst. Weiterhin wird die
Optimierung eines auf der Handschrift basierenden biometrischen HashVerfahrens aus den Vorarbeiten des Projektleiters angestrebt. Ziel ist es, die Reproduzierbarkeit der Hashes
einzelner Personen zu erhöhen, während die Kollisionswahrscheinlichkeit von Hashes unterschiedlicher Personen verringert werden sollen. Ein weiteres Ziel stellt die Verwendung
der biometrischen Hashes in Kombination mit kryptografischen Anwendungen dar. Die Untersuchung von Reverse Engineering Ansätzen und Analyse des Überwindungsaufwands
für biometrische Hashverfahren stellt zusätzlich ein Ziel
dieses Projektes dar. Vom technischen Standpunkt aus stellt
die geplante Integration der adaptierten, optimierten und
neu entwickelten Algorithmen in die Firmware der Sensoren
Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer
Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: 2
Sponsorship and Lead Institution: Projektträger
Jülich (Forschungszentrum Jülich GmbH), im Auftrag
des BMBF (FKZ: 17N3109)
Finanzierung – Financing: Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF)
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, StepOver
GmbH Stuttgart
ein wichtiges Projektziel dar (eingebettete Systeme).
Nach Abschluss der Erforschung und der daraus resultierenden demonstratorischen Implementierung werden die
ausgewählten und weiterentwickelten Algorithmen in die
Hardware integriert. Das bedeutet, dass die erforderlichen
Algorithmen zur Erstellung der Hashes auf der eingebetteten
Rechnertechnik (vorr. ARM Prozessorarchitekturen) innerhalb
der Sensorhardware umgesetzt werden und die resultierenden Hashwerte dann, i. d. R. geschützt durch kryptografische Protokolle, an die Anwendungssoftware weitergeleitet
werden. Zusätzlich sind auch Speicherung der biometrischen
Hash-Referenzdaten und Ausführung des Authentifizierungsalgorithmus innerhalb der Hardware möglich (ähnlich einer
Smart-Card).
(Quelle: http://optibiohashembedded.fh-brandenburg.de/index.php?
seite=6.projektbeschreibung, abgefragt: 27.03.2013)
35
2.1.14 Digitale Fingerspuren (Digi-Dak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und
Klassifizierungsstrategien
DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung
Aufbauend auf dem Verbundforschungsprojekt „Digitale
Fingerspuren“ forschen in dem „DigiDak+ Forschungskolleg“ unter dem Motto „Fördern und Qualifizieren durch
Forschen“ Wissenschaftler an Themen aus der digitalen
kriminalistischen Forensik von der digitalen Fingerspur
(digitale Daktyloskopie) über Mikrospuren und Waffen bis
hin zum Schloss mit optischen 3D-Oberflächensensoren.
Die verschiedenen Spurenarten können somit erstmalig
kontaktlos ohne Zerstörung oder vorherige Behandlung
mit einer Auflösung von bis zu 30nm (1nm = 1 Milliardstel
Meter) in Länge und Breite sowie bis zu 5nm in der Höhe
erfasst, gesichert sowie untersucht und detailliert analysiert werden. Dadurch sind neuartige Erkenntnisse bei der
Untersuchung von Tatorten und darauf aufbauend zukünftig neue Vorgehensweisen zu erwarten, die zu verbesserten Aufklärungsraten in der Kriminalistik führen.
Die leitenden Ansprechpartner für Promotionsinhalte sind
Prof. Dr.-Ing. Jana Dittmann (Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg, Verbundkoordination) und Prof. Dr.-Ing. Claus
Vielhauer (Fachhochschule Brandenburg) und leitende
Ansprechpartner für die Promotionsorganisation Prof. Dr.
Gunter Saake (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg)
und Prof. Dr. Arno Fischer (Fachhochschule Brandenburg).
„DigiDak+ Forschungskolleg“ wird im Rahmen der BMBFBekanntmachung „Forschungskooperationen zwischen
Fachhochschulen und Universitäten stärken – Wissenschaftlichen Nachwuchs in Forschungskollegs fördern“, im
Programm „Forschung für die zivile Sicherheit“ der Bundesregierung gefördert.
Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: 10
Sponsorship and Lead Institution: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)
(FKZ:13N10816), Verbund-Koordinator: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Bildung und Forschung (BMBF)
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für
Informatik (AG Multimedia and Security, AG Datenbanken, Datenvorverarbeitung und Datenhaltung);
Landeskriminalamt Sachsen-Anhalt; Universität Kassel,
Projektgruppe verfassungsverträgliche Technikgestaltung (provet); Fries Research & Technology GmbH;
METOP GmbH
(Quelle: http://www.forschung-sachsen-anhalt.de/index.php3?option=
projektanzeige& pid=15919&lang=0&perform=&menu_link_active=124,
abgefragt: 11.04.2013)
Projekt-Homepage: https://omen.cs.uni-magdeburg.de/
digi-dak-plus/cms/ front_content.php?idcat=2
36
2.2 Forschungssemester
2.2.1 Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer – Sommersemester 2011
Projekt OptiBioHashEmbedded
Eine wesentliche Herausforderung im BMBF-geförderten
Projekt OptiBioHashEmbedded war die Systemintegration
biometrischer Algorithmen auf eine sensorseitig integrierte („Embedded“) ARM Rechnerumgebung. Dabei war
das Ziel, von den bislang 131 aufgearbeiteten und auf
PC-Workstations ausführbaren statistischen Merkmalen
auf den Handschriftsignalen, eine möglichst große Menge
auf der Embedded-Umgebung lauffähig umzusetzen. Als
einschränkende Randbedingungen sind dabei vor allem
Laufzeit, Speicherbedarf und Zugriffsarten und -zeiten
der zur Verfügung stehenden Speichertypen (RAM, EEPROM) zu nennen. Zusätzlich wurden zusammen mit den
Projektmitarbeitern auch Studien zur Integration von
biometrischen Algorithmen auf Smartcards (mit noch
stärkeren technischen Einschränkungen) betrieben, sowie
verschiedene Strategien zur Merkmalsselektion und Merkmalsfusion untersucht. Deren Ergebnisse haben u.a. dazu
beigetragen, dass am Ende des Semesters insgesamt 81
von 131 Verfahrensmerkmalen arithmetisch auf der ARM
ausführbar sind.
Projekt Digi-Dak
Im Rahmen des ebenfalls BMBF-geförderten Projektes DigiDak wurden neue Verfahren zur Fingerspurdetektion untersucht. Dies umfasst die Klassifikation von Fingerspuren
und nicht-Spuren speziell auf Feinscans (hochauflösende
3D Topographiemaps mit lateraler Auflösung < 100μm
Sampleabstand) und Grobscans (mit niedriger Auflösung,
>= 100μm) auf unterschiedlichen Untergründen. Darüber
hinaus wurden erste Ansätze zur Klassifikation der Untergrundarten untersucht. Ebenfalls wurden Forschungsarbeiten zur Alterungsdetektion von Fingerspuren durchgeführt. Dies umfasst die Untersuchung von Methoden zur
Abschätzung der Zeit zwischen Hinterlassen der Spur und
deren digitalen Erfassung. Während der Forschung an der
Fälschungsdetektion (Nachweis der künstlichen Erzeugung
einer Fingerspur mittels Signalverarbeitung auf 3D Scans)
konnten Ansätze zur Erkennung zirkulärer Strukturen bei
Druck mit DOT-Matrix Technik vielversprechende Ergebnisse aufzeigen.
Neben den vorgenannten Forschungsarbeiten, die überwiegend auf Methoden der digitalen Signalverarbeitung und
Mustererkennung basieren, wurde auch auf Gebieten der
Entwicklung von Modellen für den digitalen forensischen
Prozess unter Berücksichtigung von Aspekten aus der IT
Sicherheit gearbeitet. Das schließt Verfahren zur Sicherstellung von Authentizität von Spurendaten mittels Wasserzeichen sowie Benchmarking-Ansätzen zum künftigen
Vergleich von alternativen Verfahren und Sensortechniken
ein.
Die Erkenntnisse und Ergebnisse der vorgenannten
Forschungsarbeiten wurden in einer Vielzahl von Publikationen veröffentlicht.
Ferner wurde während des Forschungssemesters die
Tagung “Third European Workshop on Biometrics and Identity Management (BioID 2011)“ vom 8. bis 10. März 2011
an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführt, unter
vormaliger Leitung des wissenschaftlichen Begutachtungsprozesses und Mit-Herausgeberschaft des Tagungsbands
„Biometrics and ID Management“, Springer LNCS.
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungssemester
37
2.3 Publikationen
Akopian, D.; Creutzburg R.; Snoek, C. G. M.; Sebe,
N.; Kennedy, L. (Eds.) (2011): Multimedia on Mobile
Devices 2011; and Multimedia Content Access: Algorithms
and Systems V. SPIE Press 2011, 400 pages, ISBN: 978-08194-8418-5
Beck, E.; Berliner, S.; Streit, B.; Meißner, T.; Scheer,
J.; Krüger, M.; Schrader, T. (2011): Modellierung
medizinischer Prozesse mit der Business Process Modelling
Notation (BPMN) in der Frauenheilkunde Tagungsbeitrag
zur Tagung MedPro_2011,
Beck, E.; Streit, B.; Meissner, T.; Scheer, J.; Krüger,
M.; Berliner, S.; Schrader, T. (2011): Modellierung
medizinischer Prozesse mit der Business Process Modeling
Notation (BPMN). GebFra 2011; 71, 28
Clausing, E.; Krätzer, C.; Dittmann, J.; Vielhauer, C.
(2012): A first approach for the contactless acquisition and
automated detection of toolmarks on pins of locking cylinders using 3D confocal microscopy, in ‘MM&Sec’12’, ACM,
New York, pp. 47-56.
Creutzburg R.; Akopian, D.; Snoek, C. G. M.; Sebe,
N.; Kennedy, L. (Eds.) (2012): Multimedia on Mobile
Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms
and Systems VI. SPIE Press 2012, 668 pages, ISBN 978-08194-8951-7
Creutzburg, R.: siehe auch Akopian, Daugs, Höne, Irmler,
Kröger, Luttenberger, Sack
Daugs, G.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Remarks
on forensically interesting Sony Playstation 3 console features. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia
Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304
(January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304
0R
Dittmann, J.; Vielhauer, C.; Ulrich, M.; Pocs, M.
(2012): ‘Fingerspuren in der Tatortforensik’, digma –
Zeitschrift für Datenrecht und Informationssicherheit 12/2,
80-83.
Fischer, A.; Hsieh, L.-H. (2012): Taiwan’s ICT entrepreneurs service – A university based multiservice multipartner cluster and conclusions for Brandenburg/Germany,
2012.
Fischer, A.: siehe auch Kullmann
Fischer, R.; Kiertscher, T.; Gruhn, S.; Scheidat, T.;
Vielhauer, C. (2012): From Biometrics to Forensics: A
Feature Collection and First Feature Fusion Approaches for
Latent Fingerprint Detection Using a Chromatic White Light
(CWL) Sensor, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed.,
‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin
Heidelberg, pp. 207-210.
Fischer, R.; Vielhauer, C. (2011): Ausgewählte Biometrieverfahren zu Fingerspurdetektion, in ‘D-A-CH Security
2011’, syssec Klagenfurt, pp. 374-385.
Gruhn, S.; Fischer, R.; Vielhauer, C. (2012): Surface
classification and detection of latent fingerprints based
on 3D surface texture parameters, in ‘Photonics, Optics,
38
Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics
Europe, Brussels’, pp. 678 - 683.
Gruhn, S.; Vielhauer, C. (2011): Surface Classification
and Detection of Latent Fingerprints: Novel Approach
Based on Surface Texture Parameters, in ‘IEEE 7th International Symposium on Image and Signal Processing and
Analysis (ISPA 2011)’, pp. 678-683.
Herrmann, E.; Makrushin, A.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2012): Driver/passenger discrimination for the
interaction with the dual-view touch screen integrated to
the automobile centre console, in ‘Proc. SPIE 8295’.
Hildebrandt, M.; Arndt, C.; Makrushin, A.; Dittmann,
J. (2012): Computer-aided fiber analysis for crime scene
forensics, in ‘IS&T/SPIE Electronic Imaging’.
Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Leich, M.; Vielhauer,
C. (2011): Optical techniques: using coarse and detailed
scans for the preventive acquisition of fingerprints with
chromatic white-light sensors, in ‘Technologies for Optical
Countermeasures VIII, Proceedings of SPIE’.
Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Dittmann, J.; Vielhauer, C.
(2011): Malicious fingerprint traces: a proposal for an automated analysis of printed amino acid dots using HoughCircles, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia
workshop Multimedia and Security’, ACM, New York, pp.
33-40.
Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Grossmann, I.; Vielhauer,
C. (2011): Convergence of digital and traditional forensic
disciplines: a first exemplary study for digital dactyloscopy,
in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop
Multimedia and Security’, ACM, New York, pp. 1-8.
Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Krapyvskyy, D.; Dittmann,
J.; Leich, M.; Vielhauer, C. (2011): Machine-assisted
verification of latent fingerprints ̶ first results for non
destructive contact-less optical acquisition techniques with
a CWL sensor, in ‘Optics and photonics for counterterrorism
and crime fighting VII; optical materials in defence systems
technology VIII; and quantum-physics-based information
security, Proceedings of SPIE’.
Hildebrandt, M.; Merkel, R.; Leich, M.; Kiltz, S.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Benchmarking ContactLess Surface Measurement Devices For Fingerprint Acquisition In Forensic Investigations: Results For A Differential
Scan Approach With A Chromatic White Light Sensor, in
‘IEEE Digital Signal Processing (DSP) Workshop’.
Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): Macintosh based
iPhone forensics. Tagungsband 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Fachhochschulen, ISBN
978-3-00-034329-2, Wernigerode, 14. April 2011, pp.
387-390
Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): iPhone forensics based
on Macintosh open source and freeware tools. Proceedings
of Intern. Conference on Multimedia on Mobile Devices,
SPIE-7881 (January 2011), ISBN 978-0-8194-8418-5,
paper no. 7881 0P
Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): iPhone forensics – an
overview. Proceedings of Intern. Conference on Mobile
Multimedia/Image Processing, Security and Applications
2011, SPIE-8063 (April 2011), ISBN 978-0-8194-8637-0,
paper no. 8063 0M
Höne, T.; Kröger, K.; Luttenberger, S.; Creutzburg,
R. (2012): iPhone examination with modern forensic software tools. Proceedings of Intern. Conference on Mobile
Multimedia/Image Processing, Security and Applications
2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN 978-0-8194-9084-1,
paper no. 8406 0R
Irmler, F.; Creutzburg, R. (2011): CD-, DVD- und
Blu-ray Disc-Forensik. Tagungsband 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Fachhochschulen,
ISBN 978-3-00-034329-2, Wernigerode, 14. April 2011, pp.
313-316
Irmler, F.; Creutzburg, R. (2011): Possibilities of forensic investigation of CD, DVD and Blu-ray Disc. Proceedings
of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security, and Applications 2011, SPIE-8063 (April
2011), ISBN 978-0-8194-8637-0, paper no. 8063 1D
Irmler, F.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Forensic
determination of burner serial number placed on DVDR(W) optical disks. Proceedings of Intern. Conference on
Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN 978-0-81949084-1, paper no. 8406 0T
Jankow, M.; Hildebrandt, M.; Sturm, J.; Kiltz, S.;
Vielhauer, C. (2012): Performance analysis of digital cameras versus chromatic white light (CWL) sensors for the
localization of latent fingerprints in crime scenes, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research,
SPIE Photonics Europe, Brussels’.
Kiertscher, T.; Fischer, R.; Vielhauer, C. (2011): Latent fingerprint detection using a spectral texture feature,
in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop
on multimedia and security’, ACM, New York, New York, NY,
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Kiertscher, T.; Vielhauer, C.; Leich, M. (2011): Automated Forensic Fingerprint Analysis: A Novel Generic
Process Model and Container Format, in ‘Biometrics and ID
Management COST 2101 European Workshop, BioID 2011,
Brandenburg (Havel)’, pp. 262-273.
Kiltz, S.; Leich, M.; Dittmann, J.; Vielhauer, C.;
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fingerprint scanners for forensic fingerprint detection:
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(CWL), in ‘SPIE EI Conf. on Multimedia on Mobile Devices
2011, Proc. SPIE 7881’.
Kiltz, S.; Dittmann, J.; Großmann, I.; Vielhauer, C.
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Vorgehensmodell, in ‘D-A-CH Security 2011’, pp. 361-373.
Kiltz, S.; Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Krätzer, C.;
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and first results towards detection of artificially printed
latent fingerprints for forensics, in ‘Digital photography VII,
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Kiltz, S.; Leich, M.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. &
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fingerprint scanners for forensic fingerprint detection:
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Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Forensics of location
data collected by Google android mobile devices. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content
Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January
2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0N
Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Conception of a
course for professional training and education in the field
of computer and mobile forensics. Proceedings of Intern.
Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN
978-0-8194-9084-1, paper no. 8406 0W
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Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen
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Loose, H.: siehe auch Meißner, Orlowski, Tetzlaff
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Luttenberger, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012):
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console features. Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz,
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Luttenberger, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012):
Remarks on forensically interesting Microsoft Xbox 360
console features. Multimedia on Mobile Devices 2012;
and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems
VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7,
paper no. 8304 0Q
Makrushin, A.; Dittmann, J.; Leich, M.; Vielhauer, C.
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Makrushin, A.; Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Clausing, E.; Fischer, R.; Vielhauer:, C. (2012): 3D imaging
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‘Proc. SPIE’, SPIE Bellingham, .
Makrushin, A.; Hildebrandt, M.; Fischer, R.; Dittmann, J. & Vielhauer, C. (2012): Advanced techniques
for latent fingerprint detection and validation using a CWL
device, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’.
Makrushin, A.; Kiertscher, T.; Fischer, R.; Gruhn,
S. & Vielhauer, C. (2012): Computer-aided contact-less
localization of latent fingerprints in low-resolution CWL
scans, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 89-98.
Makrushin, A.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2011):
Handwriting Biometrics: Feature Selection Based Improvements in Authentication and Hash Generation Accuracy,
in C. Vielhauer; J. Dittmann; A. Drygajlo; N.C. Juul & M.
Fairhurst, ed.: ‘Biometrics and ID Management COST 2101
European Workshop, BioID 2011’, Springer LNCS, pp. 3748.
Makrushin, A.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2011): To-
40
wards Robust Biohash Generation For Dynamic Handwriting
Using Feature Selection, in ‘Proceedings of 17th DSP’.
Merkel, R.; Breuhan, A.; Vielhauer, C.; Hildebrandt,
M.; Braeutigam, A. (2012): Environmental impact to multimedia systems on the example of fingerprint traces aging
behavior at crime scenes, in ‘Photonics, Optics, Lasers,
Micro- Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe,
Brussels’.
Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Evaluation of Binary Pixel Aging Curves of Latent Fingerprint
Traces for Different Surfaces Using a Chromatic White Light
(CWL) Sensor, in ‘ACM Multimedia & Security Workshop’,
ACM, New York, pp. 41-50.
Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Approximation of a Mathematical Aging Function for Latent
Fingerprint Traces Based on First Experiments using a
Chromatic White Light (CWL) Sensor and the Binary Pixel
Aging Feature, in ‘IFIP Communications and Multimedia
Security – CMS’, pp. 59-71.
Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): How
contact pressure, contact time, smearing and oil/skin lotion influence the aging of latent fingerprint traces ̶ first
results for the binary pixel feature using a CWL sensor,
in ‘WIFS ‘11 Proceedings of the 2011 IEEE International
Workshop on Information Forensics and Security’.
Merkel, R.; Kraetzer, C.; Dittmann, J.; Vielhauer, C.
(2011): Reversible Watermarking With Digital Signature
Chaining For Privacy Protection Of Optical Contactless
Captured Biometric Fingerprints – A Capacity Study For
Forensic Approaches, in ‘Proceedings of 17th DSP’.
Merkel, R.; Krapyvskyy, A.; Leich, M.; Dittmann, J. &
Vielhauer, C. (2011): A first framework for the development of age determination schemes for latent biometric
fingerprint traces using a chromatic white light (CWL) sensor, in ‘Optics and photonics for counterterrorism and crime
fighting VII; optical materials in defence systems technology VIII; and quantum-physics-based information security,
Proceedings of SPIE’, SPIE Bellingham.
Meißner, T.; Loose, H. (2012): Interpretations of EOG
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Systems and Signal Processing, Vilamoura, Algarve, Portugal, 1.-4. February 2012, ISBN 978-989-8425-89-8, pp.
393-397.
Meißner, T.; Loose, H. (2012): Observing Eye Movements within EOG Signals, Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5,
Görlitz, 19.04.2012, S. 31-36.
Orlowski, K.; Loose, H. (2012): Low-cost Locomotion
Sensors, Tagungsband 13. NachwuchswissenschaftlerKonferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012,
S. 25-30.
Orlowski, K.; Loose, H.; Otte, K.; Mansow-Model, S.;
Thiers, A. (2012): Kinect and Shimmer Sensors in Motion
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2012, International Conference on Bio-inspired Systems
and Signal Processing, Vilamoura, Algarve, Portugal, 1.-4.
February 2012, ISBN 978-989-8425-89-8, pp. 226-231.
Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Orlowski, K.; Schumitz, T.; Loose, H. (2012): Messen von Armbewegungen mit Shimmer und Kinect, GMDS
2012, 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für
Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V.
(GMDS), 16.-21. September 2012, Braunschweig
Sack, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Android
Security – Sicherheitsanalyse des Google Betriebssystems
Android aus forensischer Sicht. Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5,
Görlitz, 19.04.2012, pp. 413-416
Sack, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Overview
of potential forensic analysis of an android smartphone.
Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0M
Scheidat, T.; Heinze, J.; Vielhauer, C.; Dittmann, J.
(2011): Comparative review of studies on aging effects
in context of biometric authentication, in ‘Multimedia on
Mobile Devices, Proceedings of SPIE’.
Scheidat, T.; Kümmel, K.; Vielhauer, C. (2012):
Short Term Template Aging Effects on Biometric Dynamic
Handwriting Authentication Performance, in Bart Decker &
David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia
Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 107-116.
Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Fischer, R. (2011): Comparative Study on Fusion Strategies for Biometric Handwriting, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia
workshop on Multimedia and security’, ACM, New York, pp.
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Schrader, T.: siehe auch Beck, Thiers
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Görlitz, 19.04.2012, S. 37-42.
Thiers, A.; Meffofok, L.; Orlowski, K.; Schrader, K.;
Titze, B.; l’Orteye, A.; Schrader, T. (2012): Untersuchung des Einflusses von stabilen und instabilen Unterlagen auf die muskuläre Stabilisation der unteren Extremität
mittels drahtloser Sensornetze, GMDS 2012, 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS), 16.-21.
September 2012, Braunschweig
Thiers, A.; Schrader, T.; Orlowski, K. (2012): Sportanalyse mittels ShimmerTM-Sensoren, Tagungsband 13.
Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 275-280.
Thiers, A.; Schrader, T.; Orlowski, K. (2012): Sportanalyse mittels Shimmer™-Sensoren. Zeitschrift für Nachwuchswissenschaftler 2012/1, ISSN 1869-6139
Vielhauer, C.; Dittmann, J.; Drygajlo, A.; Juul, N. C.
& Fairhurst, M., ed., (2011): Biometrics and ID Management, COST 2101 European Workshop, BioID 2011,
Brandenburg (Havel), Vol. 6583, Springer.
Vielhauer, C.: siehe auch Clausing, Dittmann, Fischer,
Gruhn, Herrmann, Hildebrandt, Jankow, Kiertscher, Kiltz,
Kümmel, Leich, Lindauer, Makrushin, Merkel, Scheidat
Weidel, L.; Loose, H. (2012): Falschfarbendarstellung
in der Thermografie Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz,
19.04.2012, S. 341-345.
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen
41
2.4 Vorträge
Andrzejewski, D.; Ledwon, P.; Beck, E. (2012):
Möglichkeiten und Grenzen der BPMN als Werkzeug zur
Modellierung medizinischer Prozesse und evidenzbasierter
Behandlungspfade. Abstrakt und Poster, 32. Jahrestagung
der Deutschen Gesellschaft für Senologie, Stuttgart, 05. –
07.07.2012
Beck, E.; Streit, B.; Meißner, T.; Scheer, J.; Krüger,
M.; Berliner, S.; Schrader, T. (2011): Modellierung
medizinischer Prozesse mit der Business Process Modeling
Notation (BPMN).Gemeinsame Tagung der Bayerischen
Gesellschaft für Geburtshilfe und Frauenheilkunde und der
Österreichischen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe, Erlangen, 25. – 28.05.2011
Fischer, A.; Hsieh, L.-H. (2012): Taiwan's ICT entrepreneurs service – A university based multiservice multipartner cluster and conclusions for Brandenburg/Germany,
2012. Vortrag bei der Entrepreneurial Universities Conference 2012 in Münster am 25. April 2012
Fischer, A.: siehe auch Kullmann
Fischer, R.; Kiertscher, T.; Gruhn, S.; Scheidat, T.;
Vielhauer, C. (2012): From Biometrics to Forensics: A
Feature Collection and First Feature Fusion Approaches for
Latent Fingerprint Detection Using a Chromatic White Light
(CWL) Sensor, Communications and Multimedia Security,
Canterbury/GB, September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof.
Dr.-Ing. Claus Vielhauer
Kullmann, R.; Fischer, A. (2011): Entwicklung eines In-
42
formationssystems für Forschungsleistungen, 2011, NWK12
12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher
Hochschulen in Wernigerode am 14. April 2011
Kümmel, K.; Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Dittmann, J.
(2012): Feature Selection on Handwriting Biometrics: Security Aspects of Artificial Forgeries, Communications and
Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05,
2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer
Makrushin, A.; Kiertscher, T.; Fischer, R.; Gruhn, S.;
Vielhauer, C. (2012): Computer-aided contact-less localization of latent fingerprints in low-resolution CWL scans,
Communications and Multimedia Security, Canterbury/GB,
September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus
Vielhauer
Scheidat, T.; Kümmel, K.; Vielhauer, C. (2012): Short
Term Template Aging Effects on Biometric Dynamic Handwriting Authentication Performance, Communications and
Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05,
2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer
Vielhauer, C. (2011): Konferenzvorsitz BioID 2011, Biometric ID Management Workshop (BioID 2011), 8.-10.3.2011
Vielhauer, C. (2012): Session Chair: Session 5 Biometrics & Security I (COST ACTION IC1106 Special Session),
Session 6 Biometrics & Security II (COST Action IC1106
Special Session), The 14th ACM Workshop on Multimedia
and Security, September 06 - 07, 2012 | Coventry, UK ACM
Fachbereich Informatik und Medien − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
2.5 Professorinnen und Professoren
Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Informatik und Medien,
Magdeburger Straße 50, D-14770 Brandenburg an der Havel
Fax: +49 3381 355 - 199
Dekanin
Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse
Telefon: +49 3381 355 - 477
E-Mail: busse(at)fh-brandenburg.de
Prodekan
Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn
Telefon: +49 3381 355 - 433
E-Mail: heinsohn(at)fh-brandenburg.de
Sekretariat
Andrea Prenzlow
Telefon: +49 3381 355 - 401
E-Mail: prenzlow(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. med.
Eberhard Beck
Medizininformatik
Medical Informatics
Telefon: +49 3381 355 - 411
E-Mail: beck(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Susanne Busse
Praktische Informatik/
Datenbanken
Practical Informatics/Databases
Telefon: +49 3381 355 - 477
E-Mail: busse(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Reiner Creutzburg
Angewandte Informatik/
Algorithmen, Datenstrukturen
Applied Informatics/Algorithms,
Data Structures
Telefon: +49 3381 355 - 442
E-Mail: creutzburg(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. med.
Thomas Enzmann
(Honorarprofessor)
Medizininformatik
Medical Informatics
Telefon: +49 3381 411 - 851
E-Mail: enzmann(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.
Wolfgang Farke
(Honorarprofessor)
Recht
Law
Prof. Dr.
Clemens Fitzek
(Honorarprofessor)
Medizininformatik
Medical Informatics
Tel: +49 3381 781863
E-Mail: c.fitzek(at)asklepios.com
Prof. Dr. rer. nat.
Arno Fischer
Angewandte Informatik, Betriebssysteme/Rechnernetze
Applied Informatics, Operating
System/Computer Networks
Telefon: +49 3381 355 - 434
E-Mail: fischer(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dipl.-Ing.
Eberhard Hasche
Audio- und Videoverarbeitung
Audio and Video Processing
Telefon: +49 3381 355 - 465
E-Mail: hasche(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Jochen Heinsohn
Wissensbasierte Systeme/
KI-Techniken
Knowledge-based Systems/
AI Techniques
Telefon: +49 3381 355 - 433
E-Mail: heinsohn(at)fh-brandenburg.de
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Professorinnen und Professoren
43
44
Prof. Dr. rer. nat.
Matthias Homeister
Theoretische Informatik
Theoretical Informatics
Telefon: +49 3381 355 - 483
E-Mail: mhomeist(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Karl-Heinz Jänicke
Technische Informatik/
Mikrorechentechnik
Computer Engineering/
Microcomputing
Telefon: +49 3381 355 - 432
E-Mail: jaenicke(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Gerald Kell
Digitale Systeme
Digital Systems
Telefon: +49 3381 355 - 422
E-Mail: kell(at)fh-brandenburg.de
Prof.
Stefan Kim
Digitale Medien
Media production
Telefon: +49 3381 355 - 439
E-Mail: kim(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. sc. techn.
Harald Loose
Informatik in den
Ingenieurwissenschaften
Informatics in Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 428
E-Mail: loose(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Intelligente Systeme, Network
Friedhelm Mündemann Computing, Digitale Medien
Applied Informatics, Informatics
Telefon: +49 3381 355 - 431
E-Mail: muendemann(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. med.
Wilfried Pommerien
(Honorarprofessor)
Medizininformatik
Medical Informatics
Telefon: +49 3381 41 - 1600
E-Mail: pommerien(at)klinikum-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Thomas Preuß
Network Computing,
Informationssysteme
Network Computing,
Information Systems
Telefon: +49 3381 355 - 452
E-Mail: preuss(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Gabriele Schmidt
Informatik,
Software-Engineering
Informatics,
Software Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 421
E-Mail: gschmidt(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. med.
Thomas Schrader
Praktische Informatik,
insbesondere Medizininformatik
Practical Informatics, Medical
Informatics in particular
Telefon: +49 3381 355 - 423
E-Mail: schrader(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Rolf Socher
Mathematik für Informatiker Mathematics for Informatics
Telefon: +49 3381 355 - 436
E-Mail: socher(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing. habil.
Michael Syrjakow
Angewandte Informatik/Medieninformatik , insb. Sicherheit/Netze
Applied Informatics/Informatics and
Media, Security/Networks in particular
Telefon: +49 3381 355 - 424
E-Mail: syrjakow(at)fh-brandenburg.de
Prof.
Alexander Urban
Mediengestaltung
Media Design
Telefon: +49 3381 355 - 443
E-Mail: urban(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Claus Vielhauer
Angewandte Informatik/MedienTelefon: +49 3381 355 - 476
informatik, insb. Datensicherheit
E-Mail: vielhauer(at)fh-brandenburg.de
Applied Informatics/Informatics and
Media, Data Security in paricular
Fachbereich Informatik und Medien − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
2.6 Labore
A/V-Studio
Gebäude – Building
Zentrum für Informatik und Medien (InfZ)
Raum – Room
203
Wissenschaftliche Leitung –
Scientific Management
Prof. Alexander Urban
Prof. Stefan Kim
Prof. Eberhard Hasche
Ausstattung – Equipment
• 7 Arbeitsplätze MacPro Intel (2013):
Hardware: Video-Schnittsystem, 3D, Compositing, Motion Graphics
Software: Adobe Photoshop und After Effects, Autodesk Maya, Avid Media
Composer und ProTools LE, The Foundry NukeX, Hiero und Mari, Maxxon
Cinema 4D, RealFlow, Solid Angle Arnold Renderer
• 1 Arbeitsplatz Windows PC für Autodesk Motion Builder, 3D Studio Max,
Mari
• S3D-Stereo Rig mit Red-Kameras, DSLR-Kameras
Wissenschaftsgebiete – Fields of Science
Design, Medieninformatik, Praktische Informatik
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT)
Laborbeschreibung – Lab Description
Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte:
• Aufnahme von Audio- und digitalen Filmsequenzen
• Digitaler Audio/Film/Videoschnitt
• Visuelle Effekte, Audio-Nachvertonung
• Erstellung von Animations-, Trickfilm- und Compositingsequenzen
Übungen in der Gestaltung, insbesondere interaktiver Audio-Video-Produktionen hoher Qualität (Kooperation mit der Hochschule für Film und Fernsehen
„Konrad Wolf“ in Potsdam-Babelsberg)
Bildverarbeitungslabor
Raum – Room
109
Prof. Dr. rer. nat. Friedhelm Mündemann
Hardwareübersicht:
• 9 PC-Arbeitsplätze mit Ergänzungskomponenten zur Bildverarbeitung
• CCD-Kameras, Videokomponenten, Farbdrucksystem
Signal- und Bildverarbeitung (Einzelbild- und Bildfolgenverarbeitung)
• Computergrafik, Bildbearbeitung
• Verfahren zur Bilderkennung
• Projektarbeiten und wissenschaftliche Seminare im Bereich der InformatikStudiengänge
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Labore
45
Biosignalsverarbeitungslabor I
Raum – Room
010
Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose
•
•
•
•
•
Medizininformatik, Praktische Informatik
EKG-Blutdruck-Messplatz
EEG-Messplatz
Ultraschall-Messplatz
Mikroskopie-Arbeitsplatz
Usability-Eyetracking-Arbeitsplatz
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT), Biotechnologie/Life Sciences
• Physiometrie, Usabilty, Eyetracking
• Erfassung, Visualisierung und Auswertung von Biosignalen mit Methoden der
Informatik
Biosignalverarbeitungslabor II
Raum – Room
003
Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose
•
•
•
•
•
EKG-Ergometrie-Messplatz
EMG-Messplatz
Motion-Capture-System
Mobile Sensorik zur Biosignalerfassung
Thermografie-System
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies
Medien / Information und Kommunikation (IKT), Biotechnologie/Life Sciences
• Biofeedback, Bewegungsanalyse, Ergometrie, Thermografie
• Erfassung, Visualisierung und Auswertung von Biosignalen mit Methoden der
Informatik
46
Fachbereich Informatik und Medien − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
eLearning-Studio
Raum – Room
009
Prof. Dr. rer. nat. Friedhelm Mündemann
Hardwareübersicht:
• Picture Tel 600 Serie (Videokonferenzsystem), Mentoren Arbeitsplätze
incl. Headset, 4D-Maus und Stift, Laserdrucker
• Interaktive Weißwandtafel(ActivBoard), parallele Beamer mit Leinwand
• Internetzugang und ISDN für Audio-/Videokonferenzen und OnlineSprechstunden, Telefon-Konferenzen
• 2 Projektarbeitsplätze
Medien / Information und Kommunikation (IKT)
• eLearning und eTeaching, online-gestützte Lehr- und Lernverfahren, Integration von online-Elementen in die Präsenzlehre, Telelernen
• netzgestützte Kommunikationsverfahren
• Informatikgrundlagen mit spezifischen Anwendungsgebieten im Bereich der
digitalen Medien wie Multimediatechnik, Medienintegration, Autorensysteme,
Informationsmanagement und IT-Recht
• Projektarbeiten und wissenschaftliche Seminare im Bereich der OnlineStudiengänge
Hardware-Labor
Raum – Room
104
Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Jänicke Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell
Hardwareübersicht:
• Moderne Mess-, Prüf- und Inbetriebnahmemittel für den Arbeitsbereich
(Logikanalysator, Oszilloskop, ...)
• In-Circut-Emulatoren, EPROM-Emulatoren
• Programmiergeräte für diverse Speicher- und Logikschaltkreise
Technische Informatik, Elektronik, Nachrichtentechnik
Medien / Infomation und Kommunikation (IKT)
• Demonstration der Arbeitsprinzipien von Mikroprozessoren, Mikrorechnern
und deren Komponenten
• Nutzung komplexer digitaler programmierbarer Schaltkreise (EPROM, EEPROM, CPLD, ...)
• Aufbau und Funktion von peripheren Geräten
• Demonstration von Standard-Interfaces
47
Informationssysteme-Labor
Raum – Room
131
Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse
• PC-Arbeitsplätze (Windows, Linux)
• Datenbank-Server (Oracle, MySQL)
• Software für Datenbankentwurf, -administration und Anwendungsentwicklung
• Krankenhausinformationssysteme (fdKlinika, myCare2x)
Praktische Informatik
• Datenbanken und ihre Anwendungen
• Datenbankentwurf und -programmierung
• Data Warehouse, OLAP
• Datenintegration
• DB Tuning und -administration
IT- und Medienforensik-Labor
Raum – Room
211
Prof. Dr. Reiner Creutzburg
Hardwareübersicht:
• PC, Scanner
• Speichermedien verschiedener Hersteller zwecks forensischer Untersuchungen
• Forensic-PC-Systeme (Portable - Sherlock)
• USB / SATA – Adapter unterschiedlicher Systeme für Datenanalyse
• Handy / Smartphone für forensische Untersuchungen (verschiedene
Hersteller)
• Notebooks verschiedener Hersteller
• Laserdrucker (s/w und farbig)
Praktische Informatik, Intelligente Systeme, Network Computing
• PC für die forensische Analyse inkl. Software
• mobile Forensic-PC Systeme
• Projektstudien mittels FTK , EnCase
• Computer-Forensic (Identifizierung, Sicherstellung, Analyse, Aufbereitung)
48
Labor für Künstliche Intelligenz
Raum – Room
130
Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn
• 9 PC-Arbeitsplätze, Laserdrucker, Beamer
• Robot Buildung Lab: Material zum Bau mobiler autonomer Systeme
(RCUBE, AKSEN, 6270, Eyebots, Sensorik, CCD-Kameras, Antriebe, LEGOTechnik, Pearlbond), Testareal für autonome Systeme
• 6 Robotersysteme Pioneer 2 und 3 mit Laserscannern, elektronischem
Kompass, PTZ-Kameras und Greifern, eingebunden in das WLAN der FH
Brandenburg
• Autonomer Segler mit Windsensor, Kompass, GPS, Havariesteuerung,
Accelerometer, Tiefenmesser
• Wachschutzroboter MOSRO
• Software für Wissensrepräsentation und -verarbeitung, Semantische
Signalanalyse, Entscheidungsunterstützungssysteme, Regelbasierte Systeme, Data Mining, Evolutionäre Algorithmen (GP und GA), Fuzzy-Control
und neuronale Netze (MATLAB), KI-Sprachen (Prolog, LISP), Robotersteuerung (Weg- und Handlungsplanung, probabilistische Lokalisierung,
Mapping, SLAM)
Praktische Informatik, Intelligente Systeme
• Wissensverarbeitung und Methoden der Künstlichen Intelligenz
• Soft Computing, Fuzzy Systeme, Neuronale Netze, Artificial Life
• Evolutionäre Algorithmen, Zeitlogik, Bayessche Netze
• KI-Programmiersprachen LISP und PROLOG
• Semantische Signalanalyse
• Anwendung wissensbasierter Systeme:
• Integrierte Informatikanwendungen, Autonome Mobile Systeme
• Planung und Optimierung, Entscheidungsunterstützung, Data Mining
Labor für Digitale Systeme
Bibliotheksgebäude
Raum – Room
108
Hardwareübersicht:
• PC-Arbeitsplätze für Entwicklung und Test von digitalen Komponenten
und ihrer Software
• Moderne Mess- und Testmittel
• Entwicklungsumgebungen (Hard- und Software) für den FPGA-Entwurf
Technische Informatik, Elektronik
• Strukturierter Entwurf und Simulation von ASICs
• VHDL-basierter Entwurf von digitalen Komponenten und Systemen
• Handhabung und Einsatz digitaler programmierbarer Schaltkreise (FPGA,
CPLD und EPROM)
49
• Applikation und Nutzung von Werkzeugen für den rechnergestützten Systementwurf
• Implementation von peripheren Geräten unter Nutzung von Standard- Interfaces
• Applikation von Mikrocontrollern für intelligente Sensoren, dezentrale Steuerungen und Messsysteme mit speziellen Anforderungen
Labor für Verteilte Systeme
Raum – Room
034
Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt
Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß
Hardwareübersicht:
• 10 Multimedia-Arbeitsplätze
Softwareübersicht:
• Software für Distributed and Mobile Computing
• Krankenhausinformationssysteme (fdKlinika,myCare2x)
• DRG (id-diacos)
• Modellierungswerkzeuge (BPML, VisualParadigm)
• MATLAB
Medizininformatik, Praktische Informatik, Network Computing
• Entwicklung von verteilten / mobilen Anwendungen
• Entwicklung von serverseitigen Anwendungen unter PHP, J2EE und .NET
• Anwendungen, die auf Web-Services aufsetzen
• Entwicklung mit Frameworks und Web-Frameworks
• Durchführung von Software-Engineering-Projekten
• Arbeiten und Erweitern von Krankenhausinformationssystemen
• Analyse von medizinischen Bildern / Biosignalen
• Modellierung medizinischer Prozesse
• Sicherheits- und Qualitätsmanagement
Medienproduktionslabor
Raum – Room
233
Prof. Alexander Urban
Prof. Stefan Kim
Prof. Eberhard Hasche
• Mac-Pool (18 Arbeitsplätze – iMac 27“)
• Scanner, Laserdrucker, BlueRay-Brenner, Photo- und Videokameras
(DV,HDV), Audirecorder
• Internet-Zugang, Hausnetz-Zugang, SmartBoard(Beamer)
Medieninformatik, Praktische Informatik
• Medienproduktion: Video- und Audiobearbeitung, Medienintegration,
Interaktivität, Autorensysteme
• Mediengestaltung: Screendesign, Internet und CD-ROM
50
Mikrocontroller-Labor
Raum – Room
118
Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Jänicke
Hardwareübersicht:
• PC-Arbeitsplätze für Entwicklung und Test von Software und Zusatzhardware für Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren
• Moderne Mess- und Testmittel
Softwareübersicht:
• Softwareentwicklungsumgebungen für Assembler- und C-Programmierung
Technische Informatik, Intelligente Systeme
• Aufbau und Funktion von Mikrocontrollern und Signalprozessoren
• Programmierung von Mikrocontrollern und Signalprozessoren
• Anschaltung von Zusatzhardware / Peripherie /Interfaces
• Applikation von Mikrocontrollern und Signalprozessoren (intelligente Sensoren, dezentrale Steuerungen, Messgeräte, digitale Filter, ...)
Multimedia-Labor
Raum – Room
211
Prof. Dr. Reiner Creutzburg
Hardwareübersicht:
• PC-Arbeitsplätze (teilweise mit 3D-Monitor)
• Laserdrucker (s/w und farbig)
• 3D- TFT
• USB / SATA – Adapter für Anschluss unterschiedlicher Harddisc-Systeme
• Handy / Smartphone verschiedener Hersteller
• MacMini / MacMini Server / Mac Pro / MacBook
• Beamer
• NAS-Multimedia-Server
• Notebooks verschiedener Hersteller
• Videokonferenz-System
Praktische Informatik, Medieninformatik
• Multimedia-Streaming
• Signal-, Bild- und Videokompression
• Videoconferencing
• Multimedia-Datenverarbeitung
• Multimedia-Produktionen
• Web-Design
• 3D-Animation
51
Labor für Netzwerk und Sicherheit
Raum – Room
220
Prof. Dr. rer. nat. Arno Fischer
Hardwareübersicht:
• 18 PC-Arbeitsplätze (Windows, Linux), 1 Server
• Netzwerkkomponenten für mobile Computing
• Beamer, (Smartboard)
Praktische Informatik, Intelligente Systeme, Network Computing
• Sicherheit von Betriebssystemen
• Netzwerksicherheit
• Kryptographie
Tonstudio
Raum – Room
304
Prof. Dipl.-Ing. Eberhard Hasche
• Arbeitsplatz MacPro Intel mit ProTools HD System, Logic, Cubase
• 5.1-Monitor-Lautsprecher-System
• Sprecherkabine
Medieninformatik, Praktische Informatik
•
•
•
•
•
•
52
Tonaufnahmen von Sprache und einzelnen Musikinstrumenten
Tonbearbeitung und Tonschnitt
Nachvertonung und Synchronisation von Film-/Video-Aufnahmen
Sampling
Produktion von Hörspielen
3
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.1.6
3.1.7
3.1.8
3.1.9
3.1.10
3.1.11
3.1.12
3.1.13
3.1.14
3.1.15
3.1.16
3.1.17
3.1.18
3.1.19
3.1.20
3.1.21
3.1.22
3.1.23
3.1.24
3.1.25
3.1.26
3.1.27
3.1.28
3.1.29
3.1.30
3.1.31
3.1.32
3.1.33
3.2
3.2.1
3.3
3.4
3.5
3.6
Fachbereich Technik
Vorwort des Dekans ...................................................................................................................................... 54
Buch „Die Macht der Sprache in der Wissenschaft“ von Prof. Dr. Karl-Otto Edel ................................................... 56
ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren ........................................................................................... 57
Darwinian Pianos: Realtime Composition Based on Competitive Evolutionary Process .......................................... 58
FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für Telekommunikationsanlagen ................. 59
Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln ............ 60
Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung
mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln ..................................................................... 61
Leichtbaupotenzial im Güterwagenbau ............................................................................................................ 62
Ausstattung des CAE-Labors mit dem FEM-System ANSYS ................................................................................. 63
Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit
hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen ......................................................................................... 63
Recycling von Photovoltaikmodulen ................................................................................................................. 64
Machbarkeitsstudie und Optimierung der Solarthermie-Nutzung im Mitteltemperaturbereich
für industrielle Prozesswärme in sonnenreichen Ländern der Dritten Welt sowie Schwellenländern ........................ 65
Aufbau und Inbetriebnahme eines Steady-State-Sonnensimulators ................................................................... 65
Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen ............................................................................. 66
Aufbau eines interdisziplinär betriebenen Brennstoffzellen- und Batterieprüfstands ............................................ 67
Technologische Arbeiten an und messtechnische Analyse von Mikrosystemkomponenten
für IR-Strahlungsempfänger .......................................................................................................................... 67
Fourieranalyse von Rauschprozessen an IR-Strahlungsempfängern ................................................................... 67
FTIR-Analyse von DLC-Schichten ................................................................................................................... 68
Hochvakuumbeschichtungssystem ................................................................................................................. 68
Anschaffung eines neuen LW-Thermographiesystems ...................................................................................... 68
Organisation einer internationalen Konferenz .................................................................................................. 69
Entwicklung qualitativ hochwertiger, studiengangsübergreifender E-Learning-Lernhilfsmittel zur Unterstützung der
klassischen Präsenzlehre in Vorlesungen und Laborpraktika der Werkstofftechnik im Fachbereich Technik ............ 69
Erstellung einer Datenbank von organischen Stoffen am FTIR/ATR-Spektrometer ............................................... 70
Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei
kurzwelligen Fahrbahnstörungen ................................................................................................................... 71
Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie und ortsaufgelöster Elementanalyse ................................. 73
Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen .............................................................................. 73
Untersuchungen zum Einsatz von Photovoltaikmodul-Elementen in Gebäudefassaden ........................................ 73
Analyse des thermischen Verhaltens von LED-Lampen mit Thermographie ........................................................ 74
Rasterelektronenmikroskopie mit EDX an Gläsern ........................................................................................... 74
Rasterelektronenmikroskopie und EDX an beschichteten Drähten ..................................................................... 74
Thermographie im Projekt Fassadenenergie ................................................................................................... 74
Atmosphärische Optik .................................................................................................................................. 75
Analysen mit Hochgeschwindigkeitskameras ................................................................................................... 75
Didaktische Forschungen und Projekte ........................................................................................................... 75
Forschungssemester ..................................................................................................................................... 76
Prof. Dr. Michael Vollmer – Sommersemester 2012 ........................................................................................... 76
Publikationen ............................................................................................................................................... 76
Vorträge ...................................................................................................................................................... 78
Professorinnen und Professoren ...................................................................................................................... 80
Labore ......................................................................................................................................................... 83
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Inhaltsverzeichnis
53
Vorwort des Dekans
Im April 2013 wurde in einem ersten Forschungsworkshop
des Fachbereichs Technik über die wissenschaftlich-technisch erreichten Ergebnisse auf dem Gebiet der projektorientierten Forschung im Berichtszeitraum eindrucksvoll
berichtet.
Interessant dabei war, dass nicht nur über Arbeiten berichtet wurde, die ursächlich mit Forschungsfreisemestern und
Forschungsprofessuren zusammenhängen, sondern auch
über Projekte und Aktivitäten berichtet werden konnte, die
ohne ausgewiesene Forschungszeiten erfolgreich realisiert
wurden.
In allen Fachgebieten, Maschinenbau, Mikrosystemtechnik
und Optische Technologien, Mechatronik und Automatisierungstechnik und IT-Elektronik, ist an den unterschiedlichsten Projekten und Forschungsthemen gearbeitet worden.
Aber auch im Bereich der gebietsübergreifenden Mathematik wurden interessante Grundlagenthemen bearbeitet, wie
z. B. die mathematische Behandlung viskoser Strömung
mit festen Rändern sowie Arbeiten zum Fixpunktsatz von
Tarski und der Quasimonotonie.
Beispielsweise stellt sich über alle Fachgebiete eine Vielfalt von hier nur exemplarisch genannten ausgewählten
Forschungsvorhaben und -projekten.dar.
Der Bogen reicht von
• fertigungstechnischen Fragen zum energiegeregelten
Metallschutz- und Laserstrahlschweißen,
• der Laserfeinbearbeitung,
• über Prozesssicherheit bezüglich der Fehlerursachenforschung,
• der Prozessoptimierung mittels Radiospektroskopie,
• der Mitarbeit in Großvorhaben zu Energieeffizienzsystemen der Bahntechnologie sowie
• verfahrenstechnische Gesamtoptimierung hinsichtlich der
Energieeffizienz bis hin zu
• intelligenten LED-Lichtsystemen,
• Weißlicht-LED als Lichtquelle für Polarisationsmikroskope,
schließlich mikrosystemtechnologische Lösungen bis zu
• breiter Anwendung der IR-Spektroskopie.
Interessante und sehr wirtschaftsnahe Ergebnisse konnten
bei der Modellierung der Fahrzeugdynamik und der Dynamik faserverstärkter Strukturen erreicht werden, die sich
u. a. in einer Patentanmeldung widerspiegeln.
Besonders erwähnenswert sind auch die entsprechenden
Fachbücher der angewandten Physik und eine Vielzahl von
Fachpublikationen.
Diese breite Palette der Forschungsthemen und Projekte im
Fachbereich Technik entspringt der Individualität, einem
sehr differenzierten Wissenshintergrund und dem persönlichen Engagement der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.
Daraus ergibt sich für mich die Aussage, dass die For-
54
In April 2013, in one of the first research workshops about
the scientific and technical results they achieved in the
field of project oriented research in the faculty Technology
was reported impressively during the reporting time.
The interesting fact was that there was not only reported
about the work related to research professorships and
research-free semester, but also reports about successful
realized projects and activities without proven research
time.
In all disciplines, engineering, microsystems technology
and optical technologies, mechatronics and automation
technology and IT electronics have been working on different projects and research topics. But also in the field
of straddling mathematics interesting fundamental topics were covered, such as the mathematical treatment of
viscous flow with edges, work on the fixed point theorem
of Tarski and quasimonotonicity fixed.
For example, across all subject areas, there is only mentioned a variety of examples selected research projects and
future research projects. This ranges from
• production engineering issues for energy-controlled
metal protection and laser beam welding,
• the laser fine processing,
• on process safety in terms of trouble shooting,
• process optimization by means of radio spectroscopy,
• get involvement in major projects on energy efficiency
systems and rail technology,
• procedural overall optimization in terms of energy efficiency,
• intelligent LED lighting systems,
• white light LED as light source for polarizing microscopes, finally microsystem technology solutions, to
• widespread use of IR spectroscopy.
Interesting and very business-oriented results could be
achieved in the modeling of the vehicle dynamics and the
dynamics of fiber-reinforced structures, reflected among
other things in a patent application.
Particularly noteworthy are the corresponding reference
books in applied physics and a variety of professional
publications.
This wide range of research topics and projects in the
faculty of Technology comes from the individuality, a highly
differentiated knowledge background and the personal
commitment of our employees. The result for me is the
statement that the research in the faculty of technology
should not be regimented and structured, but it is also
optimally adapt to the feasibility and capabilities of the
University of Applied Sciences.
It seems helpful to me, the process of formulating generic
terms for the research landscape of the faculty, to limit
Fachbereich Technik − Vorwort des Dekans | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
schung im Fachbereich Technik nicht reglementiert und
strukturiert werden darf, aber auch an die Machbarkeit
und die Möglichkeiten der Fachhochschule optimal anzupassen ist.
Hilfreich erscheint mir dabei, Oberbegriffe für die Forschungslandschaft des Fachbereichs zu formulieren, die
nicht die Individualität und Projektvielfalt begrenzen, aber
dennoch auf Gemeinsamkeiten und Schwerpunkte verweisen.
Energie- und Ressourceneffizienz sowie Sicherheit und Zuverlässigkeit technischer Artefakte könnten dem Gedanken
der übergreifenden Beschreibung der Forschungslandschaft
im Fachbereich Technik aus meiner Sicht vorerst gerecht
werden.
Die Sinnfälligkeit dieses wissenschaftsorganisatorischen
Ansatzes wird sich zeigen, auch in Bezug auf künftige Forschungsvorhaben und Ergebnisse.
Ich hoffe auf Ihr Interesse an unseren Fachbeiträgen und
wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen.
non-individuality and diversity project, but nevertheless
point to similarities and priorities.
Energy and resource efficiency, safety and reliability of
technical artifacts could meet the idea of the overarching
description of the research environment in the faculty of
Technology, in my opinion.
The obviousness of this scientific organization approach
remains to be seen, also in terms of future research and
results.
I hope for your interest in our technical contributions and
hope you enjoy reading it.
Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner
Dean of the faculty Technology
Dekan des Fachbereichs Technik
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Vorwort des Dekans
55
3.1.1 Buch „Die Macht der Sprache in der Wissenschaft“ von Prof. Dr. Karl-Otto Edel
Muttersprache statt „bad simple English“
In der Wissenschaft spielen nicht nur Formeln und Schaubilder, sondern vor allem die Sprache eine ganz entscheidende Rolle. In seinem Buch „Die Macht der Sprache in
der Wissenschaft“ beleuchtet der ehemalige Fachhochschul-Professor Karl-Otto Edel den Aufstieg und Fall des
Deutschen als internationale Wissenschaftssprache und
trägt zahlreiche Argumente zusammen, weshalb deutsche
Wissenschaftler auch künftig auf Deutsch publizieren sollten. Der Autor hat sich in den vergangenen Jahren einen
Namen gemacht als Kritiker des so genannten „BolognaProzesses“, der Schaffung eines europäischen Hochschulraums mit der Übernahme der englisch-amerikanischen
Hochschulabschlüsse Bachelor und Master. Dieses Thema
kommt im aktuellen Buch jedoch nur am Schluss vor. Edel
bietet vor allem einen unterhaltsamen Überblick über die
Entwicklung des Hochschulwesens in Verbindung mit den
zu verschiedenen Zeiten dominierenden Sprachen.
Als der deutsche Philosoph Hans Jonas 1979 sein Buch
„Das Prinzip Verantwortung“ veröffentlichte, schrieb er im
Vorwort, dass er nach Jahrzehnten der ausschließlichen
Publikation auf Englisch in diesem Werk auf das Deutsche
zurückgriff, weil ihm das Formulieren in der erworbenen
Sprache Englisch zwei- bis dreimal so viel Zeit koste wie
in seiner Muttersprache. Obwohl er jahrzehntelang an
kanadischen und US-amerikanischen Universitäten gelehrt
hatte, und sich, weil er 1933 vor den Nazis fliehen musste,
weigerte, auf Deutsch zu schreiben, griff er für sein bedeutendstes Werk auf seine Erstsprache zurück. Diese (nicht
im Buch enthaltene) Anekdote stützt eines der wichtigsten
Argumente Edels, für den Erhalt des Deutschen als Wissenschaftssprache zu kämpfen: In seiner Muttersprache
kann der Mensch in erheblich besserem Maße seinen
Gedanken Ausdruck verleihen als in einer Fremdsprache.
Für die Sprachreduktion im Englischen als internationaler
Konferenzsprache gibt es einen treffenden Ausdruck: „Bad
simple English“, kurz BSE.
Karl-Otto Edel beginnt mit dem Lateinischen als Gelehrtensprache des Mittelalters, das den Austausch von Wissen
und neuen Erkenntnissen in ganz Europa ermöglichte.
Mit der Herausbildung der Nationalstaaten begannen die
jeweiligen Landessprachen auch in der Wissenschaft an
Bedeutung zu gewinnen, in anderen Ländern sogar eher
als in Deutschland. Ende des 18. Jahrhunderts setzte sich
dann Deutsch als Lehrsprache an den deutschen Universitäten durch. Vor allem die durch Wilhelm von Humboldt
forcierte Organisation der Universitäten mit der Einheit
56
von Forschung und Lehre und einem geringstmöglichen
staatlichen Einfluss führte zum Aufstieg Deutschlands als
führende Wissenschaftsnation zum Ende des 19. Jahrhunderts hin. Auch das wissenschaftliche Publikationswesen
war weit fortgeschritten: Um 1900 war der Umfang der
deutschsprachigen wissenschaftlichen Druckerzeugnisse so
groß wie der aller anderen Länder zusammengenommen.
Vor dem 1. Weltkrieg standen bei internationalen Konferenzen Deutsch, Englisch, Französisch, manchmal auch
Italienisch, Spanisch und die Sprache der Gastgeber gleichberechtigt nebeneinander. Allerdings waren die Deutschen
oft wegen der Größe ihrer Delegationen und ihrer wissenschaftlichen Leistungen dominant. Einigen Briten und
Franzosen war dies ein Dorn im Auge und sie sorgten nach
Ende des 1. Weltkriegs für einen Boykott deutscher Wissenschaftler auf den meisten Fachgebieten. Obwohl der
Boykott 1926 auf Drängen von im Krieg neutralen Nationen
aufgehoben wurde, hatten sich in den internationalen Wissenschaftsgesellschaften die Gewichte zu Ungunsten der
Deutschen verschoben. Zugleich bauten die USA, zum Teil
nach deutschem Vorbild, ihren Universitäts- und Wissenschaftsbetrieb aus und wurden allmählich zur führenden
Wissenschaftsnation, was den Aufstieg des Englischen zur
führenden Wissenschaftssprache mit sich brachte.
Karl-Otto Edel schreibt den „geschichtlichen Abriss“ anschaulich und ergänzt ihn um zahlreiche Abbildungen. Zum
Ende hin wird sein Buch mehr und mehr eine Plädoyer für
Deutsch als Wissenschaftssprache und die Rücknahme
der „Bologna“-Reformen. Dabei spricht er sich keinesfalls
gegen den internationalen Austausch in der Wissenschaft
aus, sondern plädiert sogar für einen besseren Fremdsprachenunterricht an deutschen Schulen. Ihm geht es
vor allem um den Erhalt der sprachlichen Vielfalt, um eine
Mehrsprachigkeit auf Konferenzen und in Publikationen,
wobei ihm die Zeit vor dem 1. Weltkrieg der Beweis ist,
dass es funktioniert. Das Buch macht auf bemerkenswerte
Weise darauf aufmerksam, dass zur viel beschworenen
kulturellen Vielfalt auch der Erhalt anderer Sprachen als
des Englischen in der Wissenschaft gehört.
(Rezension: Stefan Parsch)
Bibliografische Angaben:
Karl-Otto Edel: Die Macht der Sprache in der Wissenschaft.
Ein geschichtlicher Abriss von den Anfängen bis zur Gegenwart. 2., erweiterte Auflage
IFB Verlag Deutsche Sprache, Paderborn
Broschierte Ausgabe, 152 Seiten
ISBN: 978-3-942409-08-7
Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
3.1.2 ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren
Ziele
In Enerweld war das Ziel die Entwicklung ressourceneffizienter thermischer Fügeprozesse sowie deren wirtschaftliche Bewertung. Hierbei galt es, nicht nur die einzelnen
Fügeprozesse zu betrachten, sondern insbesondere den
gesamten Wertschöpfungszyklus unter Berücksichtigung
der Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion zu
bewerten, um Kostensteigerungen durch stetig steigende
Lohn- und Materialkosten zu kompensieren. Schließlich
sind die Energie- und Materialverbräuche sowie die Vorund Nacharbeitaufwände bei thermischen Fügeverfahren
teilweise erheblich. Derartige Betrachtungen müssen schon
bei der Entwicklung und der Konstruktion von Produkten
und deren Fertigungsprozessen berücksichtigt werden.
Ablauf
Ausgehend von einer Energie- und Ressourcenstromanalyse der untersuchten Fügeprozesse wurden drei Ansätze
für signifikante Effizienzverbesserungen identifiziert. Das
Konsortium ENERWELD verfolgte zum einen den Ansatz,
die beim stoffschlüssigen Fügen eingebrachte Energie zu
reduzieren, was durch die Entwicklung neuer, hochfester,
aber niedrigschmelzender Zusatzwerkstoffe realisiert
wurde. Zum anderen konnte der thermische Wirkungsgrad der Fügeverfahren durch verringerte Schmelzbadvolumina und höhere Prozessgeschwindigkeiten durch
vorlaufendes Vorwärmen mit einem Diodenlaser und bei
MSG mit optischen Sensoren zur adaptiven Kompensation
von Bauteilabweichungen gesteigert werden. Mit optischen Sensoren kann das Schweißsystem prozesssicher
und dadurch auch effizienter entlang „ungenauer“ Spalten
geführt werden. Der dritte Ansatz lag darin, den Wirkungsgrad durch energieeffizientere Anlagentechnik zu verbessern. In diesem Arbeitspaket wurden besser geregelte
MSG-Schweißgerätetechnik sowie ein neuer freistrahlender
Diodenlaser entwickelt.
Prof. Dr. Sven-F. Goecke
Dipl.-Ing. (FH) Frederik John
Laufzeit – Term: 07/2009 bis 09/2012 (ab 09/2011
Koordinator: Prof. Goecke)
BMBF, Projektträger PTKA
Finanzierung – Financing: 242.699,00 Euro (+PP)
FHB, von 4.100.000 im Verbund
Jenoptik, Automatisierungs GmbH, Jena;
Jenoptik, Laser, Optik Systeme GmbH, Jena;
EWM HIGTECH WELDING GmbH, Mündersbach;
Klaas Alu-Kranbau GmbH, Ascheberg;
Platos – Planung technisch organisatorischer Systeme
GmbH, Herzogenrath;
RIFTEC GmbH, Geesthacht;
Welding Alloys Deutschland Schweißlegierungs GmbH,
Wachtendonk;
Technische Universität Ilmenau, Ilmenau;
RWE Power AG (nicht geförderter Partner) PBZ-MG,
Frechen;
Benteler AG (nicht geförderter Partner), Paderborn
Projekt-Internetseite – Project Webpage:
www.Effizienzfabrik.de und www.enerweld.de
Ergebnisse
Mit dem Abschluss des Verbundprojekts stehen neuartige
ressourceneffiziente Fügetechnologien sowie ein Werkzeug
zur Bewertung unterschiedlicher Prozessketten zur Verfügung. Die gesamten Erkenntnisse wurden abschließend
dadurch validiert, dass in enger Zusammenarbeit mit den
industriellen Partnern an realen Demonstrationsbauteilen
untersucht wurde, welcher Ressourcenverbrauch mit anderen als den bisher genutzten Technologieketten verbunden ist. Dabei wurden das Rührreibschweißen, das
MSG-Schweißen, das Laserschweißen sowie neue Zusatzwerkstoffe unter Einsatz verbesserter Anlagentechnik
systematisch und einschließlich der erforderlichen Vor- und
Nacharbeiten miteinander verglichen.
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte
57
Ausblick
Durch diese Zusammenarbeit von Unternehmen ganz unterschiedlicher Branchen entlang der gesamten Wertschöpfungskette wurde in diesem Verbundprojekt nachgewiesen,
wie wichtig und ökonomisch erfolgreich es ist, Fertigungsprozessketten als Ganzes zu betrachten und zu analysieren. Die überraschenden Ergebnisse haben zwei der
Konsortialpartner veranlasst, ihre Fertigungsprozesskette
unmittelbar neu zu konzipieren und in einem Beispiel zukünftig auf bislang in ihrer Produktion unbekannte Fertigungsverfahren umzuschwenken. Für kleine und mittlere
Unternehmen der Fügetechnik haben die Verbundpartner
ein Instrumentarium zur Verfügung gestellt, mit dem
unmittelbar bisher nicht erkannte Fertigungsalternativen
realisiert werden können.
Bild 1 (links). Neben Baggerschaufeln und PKWHinterachsen sind Aluminium-Kranausleger wichtige
Anwendungsfelder der ENERWELD-Technologie.
(Quelle: Klaas Alu-Kranbau GmbH)
Bild 2 (oben). Schaufelradbagger bei RWE Power.
Die Optimierung des Nahtöffnungswinkels und
verbesserte Prozessparameter führten zu einer
Jahreseinsparung von 57.000 €.
3.1.3 Darwinian Pianos: Realtime Composition Based on Competitive Evolutionary Process
In this project a composition is achieved by two separate
evolutionary algorithms (virtual pianists) executing and
modifying a repetitive phrase in a cooperative manner −
conversely this collaboration is directly counteracted by
deliberate placement of a tone within the repetitive phrasing by one or the other of the pianists. This action creates
conflict and consequently it becomes a challenging task
for the opposing pianist to introduce a similar change −
thus the effect becomes combative and may be witnessed
by an audience. The genetic representation for pitches is
based on prime-number ratios and assigns lower Hamilton
distances to more harmonically related frequency pairs.
This and a special way to evaluate musical structure based
on it seems to be correlated with good results in generated
music pieces. Finally possibilities are discussed to bring
“Darwinian Pianos” into musical practice.
58
Prof. Dr. Guido Kramann
Publikation – Publication: Evolutionary and Biologically Inspired Music, Sound, Art and Design
Second International Conference, EvoMUSART 2013,
Vienna, Austria, April 3-5, 2013. Proceedings
ISBN: 978-3-642-36954-4 (Print) 978-3-642-36955-1
Ergebnisse – Results:
http://www.kramann.info/darwinian/
3.1.4 FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für
Telekommunikationsanlagen
Gegenstand des Projekts waren gemeinsame Entwicklungen zur Umsetzung eines Einspielgerätes für Telekommunikationsanlagen in Klein und Mittleren Unternehmen (KMU).
Zum Ende des Forschungsprojektes konnte ein Prototyp
entsprechend den Zielwerten erfolgreich entwickelt und
produziert werden. Die angestrebten technischen Parameter konnten vollständig umgesetzt werden.
In dem Einspielgerät FlexiTrailBox arbeitet eine ARM9
Mikrocontrollereinheit (AT91RM9200 MCU) als Masterprozessor. Auf dieser MCU läuft ein an die Anforderungen
angepasstes Embedded Linux Betriebssystem. Untergeordnete Slaveprozessoren (ATmega32) sind an der Master
MCU über Bussysteme angeschlossen und kümmern sich
parallel um separate Aufgaben. Für die Steuerung und
Ausgabe der Wartemusik und Ansagen wurde Software in
C++ programmiert. Quelloffene Software für das LinuxBetriebssystem wird unter Einhaltung der Lizenzen genutzt.
Die Box besitzt für die Fernwartung eine ISDN und eine
LAN-Schnittstelle. Für die Wartungsfunktionalitäten wurde
ein ISDN-fähiger externer Wartungsserver eingerichtet.
Auf diesem läuft ein Wartungsprogramm, welches mehrere
FlexiTrailBoxen dynamisch und unter Einhaltung der geforderten Sicherheitsmaßnahmen verwaltet. Für den Server
wurde eine grafische Benutzeroberfläche zur Steuerung des
Einspielgerätes programmiert und erfolgreich unter realen
Bedingungen getestet.
Die MP3-Audiodaten liegen auf einem externen USB-Stick
mit einem Gigabyte Speicherkapazität. Der Stick steckt
in der Box und kann für eine lokale Wartung entnommen
werden. Auf dem Speicher befinden sich alle Daten für
die Wartung und Audioausgabe. Dazu gehören die MP3Audiotrailer, die Datenbank, die Anwendungsprogramme
und ein Wartungstool. Der externe Speicher wird für den
Betrieb benötigt. Über die Music-on-Hold
Standardeingangsschnittstellen (RJ11 und
Klinke) der TK-Anlage wird Wartemusik
ordnungsgemäß eingespielt. Um die Audioausgabe kümmert sich ein MP3-Decoderchip.
Dieser ist über ein Bussystem angeschlossen. Er kann MP3-Formate bis 320 kBit/s bei
Abtastraten von max. 44,1 kHz decodieren.
Die Lautstärke wird manuell und stufenlos mit
einem Drehschalter eingestellt. Eine grüne
LED-Lampe zeigt an, dass Musik abgespielt
wird. Eine rote Leuchte zeigt die Betriebsfähigkeit an.
Das Gerät kann man je nach Kundenwunsch
mit maximal drei Zusatzkarten für die Ansagevor-Melden-Funktion und einem ISDN-Modul
für die ISDN-Wartung ausrüsten. Von drei
Anrufern kann parallel die Länderkennung
auslesen werden. Es wird ein MP3-Audiotrailer
auf Grundlage der Datenbankinformationen
in der Box ausgewählt und dem Anrufer in
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier;
Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch
Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch; B.Sc. Stefan Schmidt;
B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just
Finanzierung – Financing: AIF GmbH (Projektträger); ZIM-KOOP (Förderprogramm); BMWi
AIF Projekt GmbH Berlin, Thiede & Brauer GmbH
Perleberg
seiner Sprache ausgegeben. Danach wird der Anrufer per
Menüwahl mit seinem Gesprächspartner verbunden.
Technologierelevante Daten zur Herstellung der Elektronikkomponenten wurden erarbeitet. Leiterplattenlayout, Design und Schaltpläne wurden mit KiCad erstellt und einem
externen Dienstleister zur professionellen Herstellung der
Leiterplatte übergeben.
Im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten sind mit der Eigenentwicklung der FlexiTrailBox folgende Unterscheidungsmerkmale gegeben. Es handelt sich um ein fernwartbares
Einspielgerät zur direkten Übermittlung von Audiodaten
– etwa von einem Tonstudio direkt zur Telekommunikationsanlage des KMU. Weiter stehen dem Servicetechniker
Schnittstellen zur Konfiguration des Gerätes unter Einhaltung von Authentifizierung und Autorisierung zur Verfügung. Die abzuspielenden Audiodateien können in Abhängigkeit von der Länderkennung des Anrufers ausgewählt
werden.
59
3.1.5 Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von
LED-Leuchtmitteln
Kleiner Innovationsgutschein für FoxyLED GmbH
Gegenstand des Projekts war die Erstellung einer Machbarkeitsstudie zu einer universellen und energieeffizienten
Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln und die experimentelle Voruntersuchung vorhandener Power-LED-Treiber
für den Einsatz als Straßenbeleuchtung.
Es wurden ca. 50 Standard-Power-LEDs auf ihre Eigenschaften laut Datenblatt untersucht, verglichen und
Schlussfolgerungen hinsichtlich der notwendigen Treiberparameter gezogen. Eine Vorauswahl von StandardPower-LEDs aus dem Straßenlampenbereich wurde von
der Partnerfirma FoxyLED zur Verfügung gestellt. Diese
wurden durch experimentelle Messungen untersucht, wie
viel Leistung die LED-Typen verbrauchen und mit welchen
Spannungs- und Stromwerten sie angesteuert werden. Es
wurde experimentell nachgewiesen, dass bisherige Ansteuerungslösungen nicht immer optimal an die LED-Typen
angepasst sind. Das zeigt sich durch eine zu niedrige LEDBetriebsspannung. Die LEDs können dadurch oftmals nicht
in ihrem vollen Potenzial genutzt werden. Es wurden LEDs
in bestimmte Leistungsbereiche eingegrenzt und darauf
aufbauend verschiedene Konzepte zur Anpassungsfähigkeit, Energieeffizienz und Wirkungsgrad von Ansteuerungslösungen der LEDs erarbeitet. Ein geeignetes Konzept
des neuen LED-Treibers sieht eine einstellbare konstante
Stromquelle mit umschaltbaren Widerständen zur Stromregelung vor. Die Umschaltung erfolgt durch Transistoren,
welche an einen Mikrocontroller angeschlossen werden.
Per Software kann über einen Decoder zwischen einem
Leistungsbereich von 1W bis 20 W LEDs feinstufig umgeschaltet werden. Dabei können sogar leicht unterschiedliche LEDs in einer Reihe zusammengeschaltet werden. Dies
ist besonders im Hinblick auf das Wechseln von defekten
LEDs sehr sinnvoll. Es müssen dann nur einzelne LEDs
getauscht werden, statt das ganze LED-Array. Die Anzahl
der LEDs in Reihe sind stark abhängig vom maximalen
Spannungswert des Netzteils. Es hat sich gezeigt, dass es
mindestens 75V Gleichspannung liefern muss. Durch einen
neuen LED-Strombegrenzungsbaustein liefert der Treiber
60
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier
B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just;
Norman Schmidt
Laufzeit – Term: 01/2012
Finanzierung – Financing: Investitionsbank des Landes Brandenburg(Projektträger); Innovationsgutscheine
(Förderprogramm)
FoxyLED GmbH Lehnin
einen theoretischen Wirkungsgrad von bis zu 95 %. Durch
die Leistungsanpassung per Software kann eine lange
LED-Lebensdauer gewährleistet werden. Zum Beispiel
lassen sich stärkere LEDs mit einer geringeren Stromleistung ansteuern, wodurch sich die Energieeffizienz und die
Lebensdauer erhöhen. Kurzzeitig können sie aber auch zur
ihrer vollen Stromleistung hochgeregelt werden, wenn es
gefordert wird, jedoch zum Nachteil der Wärmeerzeugung
und der damit verbundenen Energieeffizient und Langlebigkeit. Eine klassische PWM zur allgemeinen Helligkeitsregelung wird beibehalten. Im Ergebnis entstand eine Machbarkeitsstudie, die Aussagen zu folgenden Punkten macht:
• Welche Konzepte sind sinnvoll, um eine hohe Energieeffizienz und einen anpassungsfähigen LED-Treiber zu
entwickeln?
• Wie lässt sich eine altersbeständige Ansteuerung und
langlebige Leuchtfunktionalität gewährleisten?
• Wie können Wartungsarbeiten bei defekten LEDs einfach
durchgeführt werden, ohne alle LEDs wechseln zu müssen?
• Welche optionalen Komponenten können die LEDStraßenleuchten hinsichtlich Lebensdauer und Komfort
verbessern?
3.1.6 Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln
Großer Innovationsgutschein für FoxyLED GmbH
Das Ziel des Projekts war die Entwicklung einer universellen und energieeffizienten LED-Treiberschaltung für
unterschiedliche Power-LEDs. Weiterhin wurde eine Steuerung für die Dimmungsfunktion auf Embedded Linux Basis
mit einem grafischen User Interface realisiert, sowie der
Entwurf des Layouts für die Leiterplatte des LED-Treibers.
Diese Arbeiten wurden komplett durch das Projektteam
der Fachhochschule Brandenburg ausgeführt. Im Ergebnis
entstand ein vollfunktionsfähiger Prototyp, der über eine
Weboberfläche verbunden über ein UMTS-Modem gesteuert werden konnte.
Grundlage für den großen Innovationsgutschein war die
konzeptionelle Vorarbeit im kleinen Innovationsgutschein
mit der FoxyLED GmbH. Für den zu entwickelnden Prototypen wurden ein Schaltplan und das Layout für die
Leiterplatte entworfen und gefertigt. Der Prototyp basiert
auf einem Mikrocontroller mit Embedded Linux. An diese
Steuerungshardware wurde der neu entwickelte LED-Treiber angeschlossen.
Der LED-Treiber besteht aus einem 24 V (60 W) Netzteil mit Strombegrenzungsbaustein und einer speziellen
Beschaltung. Je nach Bedarf können die Stromstärken des
LED-Treibers umgeschaltet werden, um den Treiber an die
eingebaute LED anzupassen. Es wurden Tests durchgeführt,
um über verschiedene Widerstände die LED-Stromstärken
einzustellen. Der Mikrocontroller schaltet über einen Decoder verschiedene Strombegrenzungswiderstände über einen
MOSFET-Transistor durch. Es wurde explizit darauf geachtet
die LEDs nicht bei einer Auslastung von 100 % zu betreiben, da dadurch die Lebensdauer sinkt. Nachdem der LEDBetriebsstrom
eingestellt wurde,
werden die LEDs
nur mit einer
Pulsweitenmodulation (PWM) von
maximal 80 %
angesteuert. Zur
Erhöhung der
Lebensdauer
der Steuerungshardware wurde
ein Optokoppler
(zur galvanischen Trennung)
zwischen den
LED-Treiber
B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just;
Norman Schmidt
Finanzierung – Financing: Investitionsbank des Landes Brandenburg(Projektträger); Innovationsgutscheine
(Förderprogramm)
FoxyLED GmbH Lehnin
geschaltet. Die
Dimmungswerte
einzelner LEDLeuchten lassen
sich komfortabel
über ein Webinterface einstellen.
Durch eine an die
Helligkeitsverhältnisse angepasste
LED-Leuchte wird
die Gesamtenergieeinsparung
weiter erhöht.
Eine integrierte
Photodiode misst
den umliegenden
Lichtpegel und
schaltet die LEDs
automatisch auf
den eingestellten
Dimmungswert. Um die LED-Altersbeständigkeit weiter zu
erhöhen, wurde ein Temperatursensor integriert, der bei
einer LED-Temperatur von 75 °C automatisch runter dimmt.
Eine Strommessung wird in der LED-Leuchte vorgenommen, um auf dem Webinterface die elektrische Leistung
in kWh anzuzeigen. Für die genannten Leistungen wurde
eine Software in C++ geschrieben und getestet. Um eine
Konfiguration der LED-Leuchte aus der Ferne durchzuführen wurde ein GSM-Modem integriert. Dieses sendet über
eine Machine-to-Machine (M2M) SIM-Karte die Logdaten zu
einem externen Webserver und erhält neue Konfigurationsdaten. Für eine lokale Parametrisierung besitzt der Prototyp
eine Ethernet LAN Schnittstelle.
61
3.1.7 Leichtbaupotenzial im Güterwagenbau
Im Rahmen einer Studie im Auftrag der Havelländischen
Eisenbahn AG (HVLE) wurde das Leichtbaupotenzial von
Schüttgutwagen der Gattung Faccns untersucht. Dies ist
die aktuell modernste Wagengattung, die die HVLE in
Betrieb hat. Sie sind hinsichtlich der Tragfähigkeit und des
Volumens für den Transport von Kies optimiert und weisen
eine Strukturmasse von 21 t auf. Aus Sicht der Bauvorschriften, insbesondere der Technischen Spezifikation für
die Interoperabilität (TSI), lässt sich die Masse maximal
auf 16 t reduzieren. Diese Grenze resultiert insbesondere
aus dem fahrdynamischen Verhalten leerer Güterwagen im
Zugverband.
Der wesentliche wirtschaftliche und ökologische Effekt
einer Massenreduktion von Güterwagen ergibt sich aus der
bei gegebener zulässiger Achslast möglichen Steigerung
der Zuladung. Bei gleichem Aufwand für die Betriebsführung und gleichem Ressourcenaufwand kann mehr Fracht
befördert werden, wodurch die Attraktivität des Verkehrsträgers Schiene wächst.
Wenn man die Masse der Drehgestelle von etwa 8 t abzieht, verbleibt eine aktuelle Strukturmasse von 13 t, deren
Reduktion maximal auf 8 t zulässig wäre. Der aktuelle
Faccns-Wagen ist weitgehend aus dem Baustahl S355
aufgebaut. Der Einsatz höherfester Stähle ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Ermüdungsfestigkeit
problematisch und in vielen Branchen, insbesondere in
der Automobilindustrie, gegenwärtig Gegenstand intensiver Forschung. Es gelingt zwar, im Einzelfall eine höhere
Schwingfestigkeit bei Verwendung höherfester Güten zu
erreichen, allerdings gibt es dafür noch keine anerkannten
Berechnungsverfahren. Das bedeutet, dass die Qualifikation gegenwärtig ausschließlich durch Bauteilversuche
erfolgen kann und damit ein erhebliches wirtschaftliches
Risiko bei solchen Entwicklungen besteht. Interessant sind
sie aber insofern, als die Mehrpreise höherfester Stahlgüten durch die mögliche Gewichtseinsparung kompensiert
werden können.
Alternativ ist auch die Anwendung von Aluminium im
Schienenfahrzeugbau verbreitet. Allerdings kompensiert
Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska
Havelländische Eisenbahn AG, Berlin-Spandau
hier die Gewichtseinsparung bei weitem nicht den höheren
Materialpreis. Rechnen kann sich dies nur bei ausreichend
großer zusätzlicher Tragfähigkeit.
Nahezu alle aktuellen Güterwagen sind für den Einbau
einer Mittelpufferkupplung vorbereitet, werden jedoch
ausschließlich mit Schraubenkupplung und Seitenpuffern
betrieben. Die Mittelpufferkupplung bietet strukturelle und
betriebliche Vorteile (z. B. automatisches Kuppeln), eine
Umstellung konnte angesichts der dafür erforderlichen
europaweiten Einigkeit bislang nicht erreicht werden. Beide
Kupplungssysteme stellen unterschiedliche Anforderungen
an die Lastverteilung in der Wagenstruktur. Da diese beiden Varianten gerecht werden muss, kann sie nur suboptimal sein.
Als Betreiber von Ganzzügen hat die HVLE die betriebliche
Option zum Einsatz von Wagen mit Mittelpufferkupplungen,
sodass es interessant ist, das damit verbundene Leichtbaupotenzial zu untersuchen. Grundsätzlich bietet die Mittelpufferkupplung den Vorteil der mittigen Krafteinleitung
sowohl bei Druck- als auch bei Zugbelastung. Seitens der
trichterförmigen Behälterstruktur der Selbstentladewagen
kann der Wagen auf Höhe des Untergestells sehr schmal
ausfallen, so dass die durch die Seitenpuffer bedingten Seitenträger bei einer Mittelpufferkupplung entfallen könnten
und eine direkte Lastdurchleitung möglich wäre.
Auf der Basis einer detaillierten Analyse der aktuellen
Konstruktion soll in Zukunft das Leichtbaupotenzial solcher
Ansätze detaillierter untersucht werden. Damit wird die
HVLE bei zukünftigen Beschaffungsentscheidungen und bei
der Einflussnahme auf die Waggonentwicklung unterstützt.
Selbstentladewagen Faccns
62
3.1.8 Ausstattung des CAE-Labors mit dem FEM-System ANSYS
Für die Lehre im Maschinenbau und für studentische Projekte mit Anteilen von Finite-Elemente-basierter Strukturberechnung wurde das CAE-Labor zum Sommersemester
2012 mit einer Klassenraumlizenz sowie mit Forschungslizenzen des Programmsystems ANSYS ausgestattet.
Damit wird den Bedürfnissen in der Lehre (Finite Elemente
Methoden im Maschinenbau-Bachelor und Leichtbau im
Master) sowie der Forschung, insbesondere im Rahmen
studentischer Projekte (Simultaneous-Engineering-Projekte
und Abschlussarbeiten) in hervorragender Weise Rechnung
getragen.
ANSYS ist ein universelles Finite-Elemente-Programm mit
besonderen Stärken im Bereich der Strukturmechanik, welches in den verschiedensten Industriezweigen, darunter
auch bei Unternehmen der Region, verbreitet ist.
Im Zuge dieser Ausstattung wurde der FEM-Kurs im
Bachelor-Maschinenbau mit Unterstützung des ANSYSServicepartners CADFEM auf die aktuelle hocheffiziente
Workbench-Oberfläche umgestellt.
Die Studierenden können die Lizenzen auch von zu Hause
aus über VPN-Zugang zum Hochschulnetz benutzen, was
insbesondere bei Haus- und Projektarbeiten von Vorteil ist.
Die zunächst noch hinsichtlich der Modellgröße beschränkten Lizenzen sollen im Zuge eines EFRE-Antrags zu einer
vollwertigen Infrastruktur für Strukturmechanik-Forschung
an der FHB ausgebaut werden.
Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz
Finanzierung – Financing: Großgeräteantrag CAD/
CNC-/Simulationslabor
Vereinfachtes FEM-Modell eines Güterwagens.
3.1.9 Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung
der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen
Verfahrenstechnische Anlagen sind durch eine sehr hohe
Komplexität sowie ein hohes Risikopotenzial gekennzeichnet, wobei Unfälle verheerende Konsequenzen nach
sich ziehen können. Trotz zunehmender Verbesserungen
im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich auch in
Deutschland immer wieder schwere Unfälle. Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle
auf eine unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems und der Organisation, als auch auf eine unzureichende Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen sind [1].
Für eine optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit
verfahrenstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt.
Mit der steigenden Automatisierung und der steigenden
Komplexität haben sich jedoch die Aufgaben und die Arbeitsumgebungen der Operatoren signifikant verändert.
Besonders während des gestörten Betriebs müssen die
Operatoren eine große Menge an Alarmen sowie Informationen gleichzeitig bearbeiten. Eine fehlerhafte Entscheidung in einer solchen Situation kann eine Reihe von
Folgeereignissen nach sich ziehen, die zu einer Katastro-
Prof. Dr.-Ing. Katharina Löwe
Taufan Dalijono
Finanzierung – Financing: PCK Schwedt
PCK Schwedt
phe führen können. Mit den steigenden Anforderungen
an das Betriebspersonal während der Durchführung ihrer
Arbeit spielen Themen, wie z. B. optimales Design des
PLS, angemessene Gestaltung der Alarmsysteme sowie ein
geeignetes Training der Operatoren, eine entscheidende
Rolle. Ein Beispiel dafür liefert die Explosion in der Texaco
Milford Haven Raffinerie, bei der 26 Verletzte und ein
materieller Verlust von ca. £48 Millionen zu verzeichnen
waren. Die Hauptursachen für diesen Unfall waren eine
schlechte Priorisierung der Alarme, ungeeignetes Training
sowie fehlende Prozessinformationen (unklare Ursachen
63
der Alarme und ihrer Konsequenzen). Elf Minuten vor der
Explosion mussten zwei Messwartenoperatoren 275 Alarme
wahrnehmen und bearbeiten [2].
Um diesen Defiziten gezielt entgegenwirken zu können,
ist eine systematische Analyse der Schwachstellen des
Systems sowie der Anforderungen an die Operatoren
notwendig. Im Rahmen von vorangegangenen Projekten
wurden Methoden entwickelt, die einerseits eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während
der Durchführung von Messwarten- und Kontrollaufgaben
ermöglichen und andererseits zu einer deutlichen Verbesserung der Alarmmanagementsysteme, u. a. durch eine
erweiterte Priorisierung der Alarme, führen [3,4]. Diese
Ansätze bieten die Basis für die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Verbesserung des gesamten
Systems. Ziel dabei ist die Bereitstellung eines Instruments
zur besseren Beherrschung von Gefahrensituationen in der
Prozessindustrie. Durch die gezielten Verbesserungen des
Systems können die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie die
Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht werden.
[1] B. Knegtering, H. J. Pasman, Safety of the Process
Industries in the 21st Century: A Changing Need of
Process Safety Management for a Changing Industry,
Journal of Loss Prevention in the Process Industries,
Vol. 22, Seite 162-168, ISSN 0950-4230, März 2009.
[2] The Explosion and Fires at Texaco Refinery, Milford Haven, 24 July 1994, S.l. :HSE Books, ISBN: 0 7176 1413
1, 1997.
[3] K. Löwe, D.I.Widiputri, H.J. Löher, Optimized Control
System Design through Operator Action Analysis, Loss
Prevention and Safety Promotion in the Process Industry Conference Proceedings, ISBN 9789076019291,
Loss Prevention 2010.
[4] Löwe, K.; Widiputri, D. I.: Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, 11/2011,
Springer-VDI- Verlag, 2011
(veröffentlicht in: Chemie Ingenieur Technik, 84, Nr.11, pp
2027-2034, 2012)
3.1.10 Recycling von Photovoltaikmodulen
Die Energiegewinnung aus regenerativen Quellen gewinnt
in Anbetracht globaler Erderwärmung und steigender Ressourcenknappheit bei fossilen Brennstoffen immer mehr an
Bedeutung. Zum heutigen Zeitpunkt beträgt der Anteil erneuerbarer Energien 16,9 % an der Nettostromerzeugung
in Deutschland. Mit 10,2 % an der Gesamtstromerzeugung
aus erneuerbaren Energiequellen leistet die Photovoltaik
einen wichtigen Beitrag hierzu.
Derzeit wird der Markt noch von Photovoltaikmodulen aus
Siliziumwafern dominiert, die ca. 87 % des Gesamtmarkts
ausmachen. Die konkurrierende Technologie der sogenannten Dünnschichtmodule gewinnt jedoch zusehends an
Bedeutung. Gründe für dieses Wachstum sind insbesondere technologische Vorteile, wie z. B. geringe Materialund Energieintensitäten bei der Herstellung und den sich
daraus ergebenden Kostenvorteilen, die die Technologie
der Dünnschichtmodule im Vergleich zu „Dickschichtmodulen“ immer attraktiver machen. Nachteilig jedoch ist, dass
die eingesetzten Halbleitermaterialen zum Teil teuer sind
und deren bekannte wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten
begrenzt sind, so dass die Gefahr der Abhängigkeit von
wenigen Rohstoffproduzenten besteht. Aus diesem Grund
spielt das Recycling ausgedienter Module (End of Life) und
des Produktionsausschusses eine entscheidende Rolle. Eine
genauere Betrachtung des Rohstoffbedarfes fand bereits
64
Nico Hertel
Märkische Entsorgungsgesellschaft Brandenburg mbH
Märkische Entsorgungsgesellschaft Brandenburg mbH
in der durch das BMWi geförderten Studie „Rohstoffe für
Zukunftstechnologien“ (Fraunhofer u. IZT, 2010) statt. Hier
wurde insbesondere festgehalten, dass auch mittelfristig
Versorgungsengpässe, insbesondere für Indium, Tellur,
Germanium und Gallium, entstehen können, die sich aufgrund einer fehlenden einheitlichen Recyclingtechnologie
noch verschärfen. Zurzeit ist noch kein Verfahren bekannt,
welches in der Lage ist, diesen Anforderungen im Bereich
der PV-Dünnschichtmodule nachzukommen und stabil und
wirtschaftlich arbeitet. Im Rahmen dieses Projektes wurde
eine Machbarkeitsstudie einer zentralen Recyclingstelle für
Berlin/Brandenburg durchgeführt.
3.1.11 Machbarkeitsstudie und Optimierung der Solarthermie-Nutzung im
Mitteltemperaturbereich für industrielle Prozesswärme in
sonnenreichen Ländern der Dritten Welt sowie Schwellenländern
Dipl.-Ing. Agnes SN Widjaja
Professorinnen-Programm
Die Möglichkeiten zur Nutzung eines solarthermischen
Systems zur Erzeugung von Prozesswärme im Mitteltemperaturbereich (Temperatur 100C-500C) sind bis jetzt nur
wenig untersucht, so dass der Einsatz solcher Systeme
noch sehr selten ist.
In diesem Projekt wird zunächst eine Machbarkeitsstudie
eines kompletten Solarthermie-Systems durchgeführt. Ziel
der Arbeit ist die Entwicklung eines dezentralen kontinuierlichen Energieversorgungssystems für eine Fabrik in Indonesien. Dabei soll das System mehrere Kriterien speziell für
den Einsatz in der Dritten Welt, wie Robustheit, geringen
Wartungsbedarf und geringe Gesamtkosten, erfüllen. Anschließend erfolgt die Optimierung des Gesamtsystems.
3.1.12 Aufbau und Inbetriebnahme eines Steady-State-Sonnensimulators
Dipl.-Ing. Carmen Kampf
Laufzeit – Term: 01.05.2011 bis 31.12.2011
Hochschulinvestitionsprogramm
Der Einsatz von Photovoltaik und Solarthermie kann
langfristig einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige,
versorgungssichere und umweltgerechte Wärme- und
Kälteversorgung leisten. Für die Überprüfung, Klassifizierung und Weiterentwicklung von Solaranlagen und Speichersystemen sind konstante Bestrahlungsbedingungen
erforderlich, die jedoch unter Freilandbedingungen nicht zu
erreichen sind. Um künstliche Strahlungsquellen mit konstanten Strahlungsbedingungen, welche der Strahlcharakteristik der Sonne möglichst nahe kommen, bereitzustellen,
werden Sonnensimulatoren eingesetzt. Im Rahmen dieses
Projektes wurde ein Steady-State-Sonnensimulator der
Firma Mencke und Tegtmeyer entsprechend den Anforderungen der Fachhochschule Brandenburg geplant, gebaut
und in Betrieb genommen. Der Sonnensimulator wird
sowohl in der Lehre als auch in Forschungs- und Entwicklungsprojekten angewendet.
65
3.1.13 Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen
Ziel des Verfahrens ist die Umsetzung kohlenstoffhaltiger
Substanzen zu Synthegas, das in einer zweiten ProzessProf. Dr. Reiner Malessa
stufe zu Kraftstoff und Kraftstoffadditiven umgesetzt
werden kann.
Finanzierung – Financing: KUG GmbH Forst
In der Pilotanlage mit einer Kapazität von ca. 10 kg/h könPartner/Kooperationen – Partner/Cooperations:
nen verschiedenartige Stoffe, wie Holz, Biomasse, KunstKUG GmbH Forst
stoffabfälle, aber auch Kohle bei Temperaturen von 600 bis
900 °C zu Synthesegas, also CO und Wasserstoff, umgesetzt werden. Für die
nachgeschaltete Synthesestufe ist das Verhältnis der beiden Reaktanden sowie der Gehalt
des Synthesegases an
unerwünschten Begleitstoffen, wie z.B. Methan
und CO2, von entscheidender Bedeutung.
Für die Synthese von
Otto- oder Dieselkraftstoffen wird ein bestimmtes Verhältnis
der beiden Reaktanden
CO und Wasserstoff
gefordert, das durch
eine geeignete Wahl der
Prozesstemperaturen
und der Zuschlagstoffe
erreicht wird. Dieser
thermodynamisch kontrollierte Prozess kann
durch komplizierte,
temperaturabhängige
Bild 1. Pilotanlage der KUG Forst zur Herstellung von Synthesegas aus Biomasse
GleichgewichtsberechProzessführung ermittelt. Weiterführende, detailliertere
nungen berechnet und optimiert werden.
thermodynamische Berechnungen und ihre experimentelle
Für einen amerikanischen Kohlekonzern, wie auch für ein
Verifizierung in der Pilotanlage sind in Vorbereitung.
australisches Unternehmen, wurden die Grundlagen der
66
3.1.14 Aufbau eines interdisziplinär betriebenen Brennstoffzellen- und Batterieprüfstands
Brennstoffzellen und Batterien sind wichtige Bausteine
einer zukünftigen regenerativen Energiewirtschaft. Sowohl
im Bereich mobiler wie auch größerer stationärer Systeme
werden z. B. Li-Ionen Akkus oder PEM-BZ-Systeme an
Bedeutung gewinnen. Der interdisziplinäre Charakter dieser
Forschungsrichtung spiegelt sich durch die enge Kooperation zwischen den Fachrichtungen der Elektrochemie und
Elektrotechnik wider.
Der zukünftig gemeinsam mit den Studierenden der relevanten Master- und Bachelorstudiengänge betriebene
Prüfstand erlaubt die vollautomatische Charakterisierung
von PEM- Niedertemperaturbrennstoffzellen und wurde
nach Konzeption der Fachhochschule Brandenburg von der
ElectroChem in Boston gefertigt.
Der in das Gesamtsystem integrierte Batterieteststand dient
zur Untersuchung von Lade- und Entladevorgängen an Batterien. Vollautomatisiertes Abfahren vorgegebener Zyklen
ermöglicht die Charakterisierung verschiedener Batteri-
Prof. Dr. Reiner Malessa, Prof. Dr. Steffen Doerner
Dipl.-Ing. Carmen Kampf
Sponsorship and Lead Institution: EFRE
etypen, insbesondere hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität.
Die Gamry-Impedanzspektroskopie ergänzt das elektrochemische Testsystem mit Aussagen über Elektrodenvorgänge sowie über Alterungseffekte von Brennstoffzellen, Elektroden und Membranen.
Der Aufbau eines Mikro-Direkt-Methanol-Brennstoffzellensystems mit automatisierter Methanolzuführung und -verbrauchsanalyse ist in Vorbereitung.
3.1.15 Technologische Arbeiten an und messtechnische Analyse von
Mikrosystemkomponenten für IR-Strahlungsempfänger
Im Projekt werden Beiträge zur Optimierung von Bauelementeparametern und Beiträge zur Technologie mikrosystemtechnisch gefertigter thermischer Infrarotsensoren
erbracht.
Dr. Frank Pinno, Simone Wolf
Finanzierung – Financing: iris GmbH Berlin
iris GmbH Berlin
3.1.16 Fourieranalyse von Rauschprozessen an IR-Strahlungsempfängern
Die Optimierung von thermischen IR-Strahlungsempfängern erfordert eine Minimierung ihres Rauschens. Eine
Spektralanalyse des Rauschens, z. B. mit Hilfe der Fourieranalyse ermöglicht neben einer Bestimmung der Detektivität der Strahlungsempfänger auch die Zuordnung zu
bestimmten Rauschprozessen. Im Rahmen des Projekts
konnte die Fourieranalyse erfolgreich zur Charakterisierung
eingesetzt werden.
PTB Berlin
67
3.1.17 FTIR-Analyse von DLC-Schichten
Die Abscheidung von DLC-Schichten (Diamond Like Carbon) zur Oberflächenvergütung ist ein modernes Forschungsgebiet. In den Abscheideprozessen, so auch am
GNS, werden meist Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Die
Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie ist ein leistungsfähige Instrument, um diese Schichten zu charakterisieren.
Die Ergebnisse der FTIR-Analyse ermöglichen Optimierungen in der Schichtabscheidung.
GNS Science, Lower Hutt, Neuseeland
3.1.18 Hochvakuumbeschichtungssystem
Seit 1996 wird an der Fachhochschule Brandenburg erfolgreich die Dünnschichttechnologie betrieben. Mit dem
neuen Hochvakuumbeschichtungssystem erfolgen eine
Modernisierung der vorhandenen Anlagentechnik und
zugleich eine Erweiterung der Funktionalitäten im Bereich
Dünnschichtabscheidung.
Dr. Frank Pinno, Simone Wolf
Finanzierung – Financing: Großgeräteprogramm der Länder zur Stärkung des Forschungsund Lehrpotentials (Umfang: 305.000 €)
3.1.19 Anschaffung eines neuen LW-Thermographiesystems
Mit den vorhandenen Kamerasystemen und Messplätzen
wurde eine Vielzahl verschiedener Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt und auf internationalen
Tagungen präsentiert.
Themen beinhalten u. a. die Analyse thermischer Effekte
innerhalb der Kaustiken von Hochhäusern, Untersuchungen
zum Einfluss der Feuchtigkeit bei der Gebäudethermographie, Bestimmung der Mondtemperatur vom Erdboden aus,
Untersuchungen zur Detektion von CO2, Interpretationen
bei Thermographie von Gebäuden, thermische Analyse von
Mikrosystemen u. v. m.
Während eines Forschungsaufenthaltes von Prof. Vollmer
an der Universiät Bozeman / Montana (USA) im Rahmen
eines Forschungssemesters im SS 2012 wurden weiterhin
Themen zu Mirages im IR, Einfluss von Aerosolen in der Atmosphäre auf quantitative Temperaturbestimmungen sowie
thermische Phänomene in der Natur untersucht.
Der große Erfolg unserer Forschungen zeigt sich u. a. in
der wiederholten Einladung zu Vorträgen auf internatio-
68
Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Klaus-Peter Möllmann
Dr. Frank Pinno, Detlef Karstädt
Finanzierung – Financing: EFRE-Programm
(Finanzierung des Eigenanteils aus Projektmitteln
Prof. Möllmann sowie FHB
nalen und deutschen Tagungen. Die Ergebnisse sind in der
Literaturliste aufgeführt, eine Arbeit ist als Beispiel eines
wissenschaftlichen Beitrags im Forschungsbericht abgedruckt.
Im Projekt werden Beiträge zur Optimierung von Bauelementeparametern und Beiträge zur Technologie mikrosystemtechnisch gefertigter thermischer Infrarotsensoren
erbracht.
3.1.20 Organisation einer internationalen Konferenz
Prof. Vollmer und Prof. Möllmann organisierten gemeisnam
die internationale Konferenz „Infrared: Science, Technology
and Applications“ vom 21. bis 23.5.2012 in Bad Honnef.
Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann
Finanzierung – Financing: WEH Stiftung
3.1.21 Entwicklung qualitativ hochwertiger, studiengangsübergreifender
E-Learning-Lernhilfsmittel zur Unterstützung der klassischen Präsenzlehre
in Vorlesungen und Laborpraktika der Werkstofftechnik im Fachbereich Technik
Dieses Teilprojekt ist eingebettet in den Projektrahmen
„Kompetenzbrücken mit E-Learning“. Projektleitung des
Gesamtprojektes: Prof. Dr. Friedhelm Mündemann.
Hauptgegenstand des Projektes ist die Entwicklung von
E-Learning-Infrastruktur auf dem Gebiet der Werkstofftechnik. Die Anforderungen und Komplexität der Werkstofftechnik im Rahmen der KFW-Module (Konstruktion, Fertigung,
Werkstoffkunde) werden vielfach unterschätzt und es fehlt
an einer realen Reflexion des jeweils aktuellen Wissensstandes der Studierenden. Oft werden diese Lücken erstmals mit den Klausuren zum Vorlesungsende deutlich und
dann ist es meist schon zu spät.
Ziel des beantragten Projektes ist es, eine nachhaltige
Veränderung der Lehr- und Lernkultur – durch zusätzliche,
studienbegleitende Online-Angebote als zielgerichtete
Ergänzung der Präsenzveranstaltungen – zu initiieren und
ressourcenschonende Lösungen für eine bedarfsorientierte Lehre zu entwickeln. Unter Nutzung der vorhandenen
Lernplattform (moodle 2.3) wurden Wissenswerkzeuge
(Lehr- und Lernmaterialien) mit interaktivem Charakter
(Selbstlerntests) und Tools zur multimedialen Unterstützung der Präsenzlehre als studiengangsübergreifende
Angebote (verfügbar für Maschinenbau, Mechatronik und
IT-Elektronik) erstellt.
Vorgehensweise im Projekt
1. Erstellung und Integration von Lehr- und Lernmaterialien durch Anlegen von Material- und Fragensammlungen zu den einzelnen Vorlesungs- und Praktikumsinhalten entsprechend der jeweiligen Lernziele zur
Überprüfung von Fakten- und Anwendungswissen
2. Konzeption von Onlinetests
Erarbeitung und Erprobung interaktiver Übungsaufgaben
– z. B. Selbstlerntests zu den einzelnen Vorlesungskapiteln und für die Laborpraktika zur Vorbereitung und
Überprüfung des Wissensstandes (Antestate als Eingangstests für die Werkstoffkundelabore)
Dr. rer. nat. Christina Niehus
B. Eng. Christian Schwechheimer
Dipl.-Inform. (FH) Patrick Ingwer, M.Sc.;
Dipl.Ing. (FH) Ina Bohne; Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer,
Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt; Roman Wander (Studentische Hilfskraft)
Finanzierung – Financing: EFRE
3. Erarbeitung einer einheitlichen Protokollvorgabe für die
virtuellen Laborauswertungen
4. Entwicklung und Bereitstellung von Multimedia-Ressourcen
Aufnahme von Videomaterial zum Einsatz in der Vorlesung
und zur Vorbereitung der Praktika, virtueller Laborrundgang mit Hinweisen „von Student für Studierende“ zu den
einzelnen Laborversuchen und zur optimalen Vorbereitung
auf das jeweilige Praktikum.
Mit Hilfe dieses Projektes gelang es, den Studierenden
interaktives Lernmaterial bereitzustellen. Das bietet ihnen
bessere Möglichkeiten zu einer zeit- und ortsunabhängigen
Gestaltung von Lernprozessen (jeder Studierende mit gültigem Moodle-Zugang kann die Angebote jederzeit nutzen)
und ein direktes Feedback zum Lernfortschritt erhalten.
Die Überprüfung des Vorkenntnisstandes der Studierenden
zu den Laborübungen wurde komplett auf online Antestate
umgestellt.
Durch diese Umstellung sowie die Automatisierung und
Auslagerung von Teilen der Routinearbeiten (zeitaufwendige Einweisungen u. ä.) in die Vorbereitungsphase der
Studierenden stehen mehr Zeit und Ressourcen für die
Moderation und Erklärung der Versuche, vertiefende
Gespräche und Begleitung bei der Auswertung der Versuchsergebnisse zur Verfügung.
69
3.1.22 Erstellung einer Datenbank von organischen Stoffen am FTIR/ATR-Spektrometer
Ziel des Projektes war es, ein Verfahren zu etablieren, das
es ermöglicht, bisher unbekannte Kunststoffabriebe, die
während der Fertigung und Produktion entstehen können,
zu identifizieren und deren Emissionsquelle aufzudecken.
Mittels FTIR/ATR Spektroskopie wurde eine Datenbank erstellt, die Basis für eine permanente Qualitätsoptimierung
in den Bereichen Montage und Fertigung ist.
Die Gefahr einer partikulären Verschmutzung durch Abrieb
oder Verschleiß ist während eines Produktionsprozesses
immer gegeben und somit eine stete Herausforderung für
den Bereich QS. Ständig steigende Qualitätsanforderungen an die Automobilzulieferbetriebe und zunehmender
Automatisierungsgrad der Schaltgetriebe erfordern eine
kontinuierliche Überwachung und Kontrolle der Sauberkeit
der Einzelprozesse, denn die technische Sauberkeit nimmt
einen immer höheren Stellenwert ein.
Im Rahmen des Projektes wurden alle Kunststoffteile in
den Bereichen Fertigung und Montage erfasst, beprobt,
mittels FTIR-ATR-Spektroskopie analysiert und in eine neue
Datenbank eingepflegt.
Die Identifizierung und Zuordnung der Kunststoffe wurde
mit Urmustern von Kunststoffen bekannter Reinheit vorgenommen.
Sporadisch auftretende Partikelemissionen können so
schnell identifiziert, einzelnen Stoffgruppen sowie den
Verursachern zugeordnet und durch veränderte Technologien reduziert werden.
Das Projekt wurde für den Innovationspreis 2012 nominiert
und belegte den 2. Platz.
70
Dr. rer. nat. Christina Niehus;
Dipl.-Ing. (FH) Vera Lehmann
Mitarbeiter/innen – Staff: Christiane Schüssler
ZF Friedrichhafen AG, Standort Brandenburg
Christiane Schüssler bei der Projektarbeit am Standort Brandenburg der ZF
Friedrichshafen AG.
3.1.23 Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen
bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen
In dem Berichtszeitraum wurden die Untersuchungen im
ersten Arbeitspaket bezüglich der zu wählenden Modalsysteme und deren Reichweite abgeschlossen. Diese Untersuchungen beschäftigen sich mit den Grundlagen der
modalen Darstellbarkeit von Systemzuständen in einer
näheren Umgebung des Linearisierungspunktes einer
Struktur.
Grundlage hierfür ist die Berechnung der MAC-Werte zwischen den Eigenvektoren. Hier kann zunächst festgehalten
werden, dass die Modalsysteme nicht immer in der Lage
sind, beliebig entfernte Verformungszustände mit abzubilden. Die Abweichungen der Eigenvektoren aufgrund
des Verformungszustandes können unter Umständen sehr
groß werden. Dies wird an den kleinen MAC-Werten in den
Matrixdarstellungen im Bild 1 deutlich, in welchem Werte
unter 0.9 gelb und unter 0.01 rot eingefärbt sind. Dort sind
die verschiedenen MAC-Wertgruppen für ein Reifenmodell
eines PKW-Reifens dargestellt. Das Modalsystem bei einer
Radlast von 7.3 kN bildet die Referenz. Berechnet sind die
MAC-Werte zwischen dem Referenzzustand und den weiteren Zuständen bei einer Radlast von 0 kN (links), 2 kN
(Mitte) und 11.6 kN (rechts). Der Vergleich der Modalsysteme mit und ohne Kontakt zeigt, dass der überwiegende
Anteil der Eigenvektoren mit MAC-Werten unter 0.9 nur
eine geringe Ähnlichkeit aufweist.
Grund hierfür ist der starke Einfluss des Kontaktgebietes
auf das Modalsystem. Die Verschiebungen der Freiheitsgrade im Kontaktgebiet sind im Vergleich zum Modalsystem
ohne Kontakt völlig verschieden. Dadurch fallen die MACWerte zwangsläufig sehr gering aus. Im Gegensatz dazu
sind sich die Eigenvektoren bei verschiedenen Radlasten
mit MAC-Werten über 0.9 (grün dargestellt) wesentlich
ähnlicher. Aber auch hier sind einige Abweichungen, speziell zwischen der Radlast von 2 kN und 7.3 kN, vorhanden.
Bei kleinen Radlasten sind die Veränderungen des Kontak-
Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel
Dipl.-Ing. (FH) Jan Hempel
Sponsorship and Lead Institution: AIF/Jülich
Finanzierung – Financing: FHprofUnt
IAT (Ingenieurgesellschaft für Automobiltechnik mbH),
HGL (HGL Dynamics GmbH)
tgebietes noch entsprechend groß, bei größeren Radlasten
ändert sich die Form des Kontaktgebietes nur noch gering.
Die Modalsysteme sind in der Lage, auch benachbarte
Radlasten mit abzubilden. Für genauere Aussagen sollten
jedoch vor allem im Bereich von kleineren Radlasten mehr
Stützpunkte gewählt werden.
Die Möglichkeit der Abbildung von weiteren Verformungszuständen, wie z. B. unter Sturz und Lenkwinkel, aus
einem Modalsystem ohne Sturz und Lenkwinkel ist begrenzt gegeben. In Bild 2 sind die MAC-Werte zwischen der
Referenz ohne Sturzwinkel und den Modalsystem mit verschiedenen Sturzwinkeln abgebildet. Es zeigt sich, dass mit
zunehmendem Sturzwinkel die Möglichkeit zur Abbildung
des benachbarten Verformungszustandes sinkt. Die Änderung des Verformungszustandes durch den Sturzwinkel beeinflusst das Modalsystem jedoch nicht so stark wie Änderungen der Radlast. Gleiches gilt für den Lenkwinkel, auf
die Abbildung der MAC-Werte wird daher hier verzichtet.
Mit zunehmenden Sturz- und Lenkwinkel sinkt auch die
Möglichkeit der Abbildung des Modalsystems durch einen
anderen Verformungszustand. Insgesamt sind benachbarte
Bild 1. MAC-Werte der Eigenvektoren (0 kN, 2 kN und 11.6 kN)
Bild 2: MAC-Werte der Eigenvektoren (10, 20 und 50 Sturz)
71
Bild 3. Starrkörpermode (links: ohne Kontaktsteifigkeiten, Mitte, rechts: mit Kontaktsteifigkeiten)
Modalsysteme durchaus in der Lage benachbarte Verformungszustände mit abzubilden. Entscheidend ist dabei die
Anzahl an benötigten Zuständen, welche jedoch je nach
Reifenmodell variieren kann. Die aus dem Arbeitspaket 1
gewonnen Erkenntnisse bezüglich der eingeschränkten
Darstellbarkeit von Verformungszuständen mit und ohne
Kontakt machen die Erweiterung der modalen Steifigkeitsmatrix um den Anteil des Kontaktes zwingend erforderlich.
Bild 1 zeigt die Starrkörpermode der radialen Gürtelschwingung. Bei der linken Abbildung wurde das Modalsystem
ohne die Kontaktsteifigkeiten berechnet. Hier sind die
Eigenfrequenzen der radialen Starrkörpermode sowohl
in vertikaler als auch in horizontaler Richtung identisch
und liegen bei 66.9 Hz. Aufgrund der Rotationssymmetrie
wird nur die horizontale Schwingungsform abgebildet. Es
ist deutlich zu sehen, dass ohne die zur Steifigkeitsmatrix
hinzugefügten Kontaktsteifigkeiten das Kontaktgebiet völlig
ignoriert wird.
Ein weiterer Bestandteil des Arbeitspaketes 2 ist die Untersuchung der Einsatzmöglichkeit der Component Mode
Synthesis - (CMS). Die Umsetzung der CMS mit der Methode von Craig-Bampton wurde zunächst für ein einfaches
Testmodell durchgeführt. Im Testsystem sind zwei starre
Körper beweglich gelagert, ein starrer Körper eingespannt
und ein elastischer Körper einerseits mit einem beweglichen starren Körper verbunden und andererseits mit dem
eingespannten. Die Eigenfrequenzen des Testmodells wurden mit drei unterschiedlichen Varianten berechnet. In der
Tabelle 1 sind die Schwingungsfrequenzen des Testmodells
abgebildet.
Tabelle 1: Schwingungsfrequenzen des Testmodells in [Hz]
Biegung 1
Biegung 2
Biegung 3
Dehnung 1
Dehnung 2
analytisch
3.23
53.14
146.52
110.04
2590.78
FEM - Scilab
3.35
53.24
146.91
110.05
2606.86
FEM - Marc
3.35
53.16
146.52
110.04
2590.11
CMS
3.36
58.56
160.26
122.02
2987.20
Die erste Variante bildet die analytische Berechnung des
Modells. Der zweite Ansatz bildet die vollständige Berechnung des Testmodells mit der Methode der finiten
Elemente - (FEM), sowohl mit einem eigenständigen
Code in Scilab als auch mit dem kommerziellen System
72
Marc. Die dritte Variante nutzt den Ansatz der CMS. Die
Abweichungen zwischen der analytischen Lösung und den
FEM-Rechnungen fallen sehr klein aus, der Fehler liegt
unter 4%. Die mit der CMS berechneten Eigenfrequenzen
weichen zum Teil deutlich von den Referenzrechnungen
ab. Insbesondere bei höheren Frequenzen sind die Abweichungen außerhalb des Akzeptanzbereichs. Aufgrund der
großen Abweichungen ist die Verwendung der CMS mit
der Methode von Craig-Bampton für eine Kopplung von
verschiedenen Körpern nicht zielführend, obgleich genau
diese Methode im Rahmen kommerzieller Softwaresysteme
sehr häufig eingesetzt wird.
Aufgrund der nicht hinreichenden Abbildungsqualität
musste ein alternativer Ansatz erarbeitet und umgesetzt
werden. Dieser andere Ansatz besteht darin die Freiheitsgrade eines starren Körpers in das elastische System
einzubinden. Am Beispiel des Reifenmodells werden die
Freiheitsgrade der Felge direkt in das Reifenmodell eingebunden. Unter Verwendung der Zustandsdarstellung für
Tabelle 2. Schwingungsfrequenzen des Reifenmodells mit Felgenfreiheitsgraden in [Hz]
#
ADAMS
FEM
Delta [%]
1
16.80
16.72
0.47
2
19.04
18.89
0.82
3
20.23
20.11
0.58
4
20.81
20.17
3.18
5
35.01
34.79
0.62
6
41.69
39.31
6.04
7
57.19
56.57
1.10
8
68.17
66.59
2.37
9
83.97
80.19
4.72
10
84.36
81.82
3.10
11
88.96
83.95
5.97
12
94.86
88.59
7.07
13
99.90
93.73
6.58
14
100.63
100.55
0.08
15
113.32
106.41
6.49
16
119.47
119.36
0.09
17
125.85
125.74
0.09
18
130.27
130.23
0.03
19
135.78
131.31
3.40
20
144.95
144.88
0.05
lineare Systeme kann das vollständige Modell in andere
Softwaresysteme, wie z.B. Adams, importiert werden. Die
lineare Bewegungsgleichung LinearStateEquation – (LSE)
des Reifenmodells berechnet die Felgenkräfte, welche über
eine G-Force auf das Gesamtsystem wirkt.
Die Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems sind in
Tabelle 2 zu sehen. Die Abweichungen zwischen der modifizierten Einbindung und der FEM Berechnung auf Basis
des an der FH Brandenburg entwickelten FE-Codes sind im
Vergleich zur CMS wesentlich kleiner. Zudem zeigen Rechnungen im Zeitbereich, dass beide Modelle, sowohl FEM als
auch Adams, um den Linearisierungspunkt sehr ähnliche
Ergebnisse liefern. Die direkte Einbindung starrer Körper in
das elastische Reifenmodell durch den modifizierten Ansatz
stellt eine gute Alternative zur Kopplung via CMS dar. Neben den Felgenfreiheitsgraden können auch die Freiheitsgrade der Radaufhängung in das Modell integriert werden.
3.1.24 Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie und
ortsaufgelöster Elementanalyse
Die FHB entwickelt für XELLA spezielle Untersuchungsmethoden zur Bewertung neuartiger bauphysikalischer
Werkstoffe mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit
Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und führt
Gefügeanalysen durch.
Dr. Frank Pinno
XELLA Technologie - u. Forschungsgesellschaft mbH
XELLA Technologie - u. Forschungsgesellschaft mbH
3.1.25 Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen
Mit den Verfahren der Mikrotechnologie werden Schichtsysteme und Systemkomponenten analysiert und validiert.
Dr. Frank Pinno
BOSCH Solar CISTech GmbH
BOSCH Solar CISTech GmbH
3.1.26 Untersuchungen zum Einsatz von Photovoltaikmodul-Elementen in Gebäudefassaden
Zielsetzung dieses Projektes war die Entwicklung eines
Photovoltaik-Gebäudefassaden-Konzeptes, welches neben
einer theoretischen Betrachtung auch die technischen
Voraussetzungen (z.B. Befestigungstechnologien usw.)
zur Implementierung von Photovoltaik-Technologien in die
klassische Gebäudehülle einbezieht.
Dr. Frank Pinno
Metallbau Windeck GmbH
Metallbau Windeck GmbH
73
3.1.27 Analyse des thermischen Verhaltens von LED-Lampen mit Thermographie
Untersuchungen zur zeit- und ortsaufgelösten Temperaturentwicklung an großflächigen mit mehreren LEDs bestückten Lampen wurden durchgeführt für die Optimierung
von Kühlkörpern.
Dr. Frank Pinno
Finanzierung – Financing: Autev AG
Autev AG
3.1.28 Rasterelektronenmikroskopie mit EDX an Gläsern
Mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) wurden Gläser
untersucht, um strukturbedingte und materialabhängige
Optimierungen vornehmen zu können.
Dr. Frank Pinno
Finanzierung – Financing: Essilor GmbH
Essilor GmbH
3.1.29 Rasterelektronenmikroskopie und EDX an beschichteten Drähten
Mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) wurden Mantelflächen und Querschnitte von Drähten untersucht, um
sowohl Aussagen über die Qualität als auch die Eigenschaften der Strukturen zu erhalten.
Dr. Frank Pinno
Finanzierung – Financing: ISAF GmbH
ISAF GmbH
3.1.30 Thermographie im Projekt Fassadenenergie
Unterstützungsleistungen wurden im Projekt Fassadenenergie erbracht, welche neben konzeptionellen Tätigkeiten Temperaturmessungen mittels Infrarottechnik an
einem Demonstrator umfassten.
74
Dr. Frank Pinno
Finanzierung – Financing: Willmann GmbH
Willmann GmbH
3.1.31 Atmosphärische Optik
Im Zusammenhang mit einer internationalen Konferenz im
Jahr 2010 entstanden fruchtbare Kooperationen, die auch
zu gemeinsamen Publikationen führten. Im Ergebnis führten die Kooperationen zum einen zu neuen Laborexperimenten, zum anderen zu theoretischen Arbeiten (zu allen
Themen, siehe auch Publikationsliste). Der Erfolg zeigt sich
u.a. in der Einladung zu Vorträgen auf der bedeutendsten
internationalen Tagung in diesem Bereich im August 2013
in Fairbanks/Alaska.
Prof. Stanley Gedzelman, New York (USA), Prof. Joe
Shaw (USA) – zeitweilig
3.1.32 Analysen mit Hochgeschwindigkeitskameras
Es wurden eine große Zahl unterschiedlicher Analysen
durchgeführt, unter anderem zu den Themen:
• Bruchmechanik
• Dynamik von Flüssigkeiten
• thermische Expansionsvorgänge
Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann
Projektergebnisse
Die Ergebnisse wurden auf nationalen und internationalen
Konferenzen vorgestellt. Viele sind bereits veröffentlicht
(siehe Liste Vorträge und Veröffentlichungen).
3.1.33 Didaktische Forschungen und Projekte
Es wurden eine große Zahl unterschiedlicher Teilprojekte
zur Didaktik der Physik durchgeführt, unter anderem zu
den Themen:
• Anwendungen der Thermographie für die Lehre
• Optik, insbesondere atmosphärische Optik
• landes- und bundesweite sowie internationale Lehrerweiterbildungen
• Entwicklung von neuen Freihandexperimenten
Finanzierung – Financing: Unterstützungen durch
die Deutsche Physikalische Gesellschaft und die WE
Heraeus Stiftung
Prof. Goradz Planinsic (Ljubljana, Slovenien) Prof. Eugenia Etkina (USA) – zeitweilig
Projektergebnisse
Die Ergebnisse wurden auf nationalen und internationalen
Konferenzen sowie auf Lehrerfortbildungen vorgestellt.
Viele sind bereits veröffentlicht (siehe Liste Vorträge und
Veröffentlichungen).
75
3.2 Forschungssemester
3.2.1 Prof. Dr. Michael Vollmer – Sommersemester 2012
Aufenthalt an der Montana State University in Bozeman
(USA) bei Prof. Joe Shaw. Folgende Themen wurden im
Rahmen des Forschungsaufenthalts bearbeitet (Publikationen dazu sind in Arbeit, werden im nächsten Forschungsbericht aufgeführt):
• Thermographie des Mondes
• Luftspiegelungen im Infrarot
• Analyse thermischer Prozesse im Yellowstone Nationalpark
• optische Phänomene an Schneekristallen
3.3 Publikationen
Franke-Wiekhorst, A.; Nordmeier, V. ; Vollmer, M.;
Welzel-Breuer, M.; Wodzinski, R. (2011): Fobinet: an
internet supported platform for nationwide coordination,
promotion and funding of physics teacher training activities
in Germany, Phys. Ed. 46, 240-243 (2011)
Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Penning, O.; Höcker, F.;
Suchodoll, D. (2012): Die Effizienzfabrik – Schwerpunkte
und Analysemöglichkeiten zur ressourceneffizienten Fertigung aus Sicht der Schweißtechnik. In „DVS-Berichte Band
286“, ISBN 978-3-87155-593-0
Suchodoll, D. (2012): Steigerung der Ressourceneffizienz
des MSG-Schweißens. In „DVS-Berichte Band 286“, ISBN
978-3-87155-593-0
Goecke, S.-F.; Krautwald, A. (2012): ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren. Abschlussbericht zum
BMBF-Verbundprojekt ENERWELD. ISBN 978-3-940326-003, 1. Auflage 2012
Goecke, S.-F. (2012): ENERWELD [Diverse Veröffentlichungen in VDI-Nachrichten, Produktion, Nachhaltige
Produktion, Maschinenmarkt, Technik + Einkauf sowie
www.Effizienzfabrik.de]
Löwe, K.; Widiputri, D. I.; Löher, H.-J. (2010):
Opimised Control System Design through Operator Action Analysis, Loss Prevention and Safety Promotion in
the Process Industries, Conference Proceedings, ISBN
9789076019291, Loss Prevention 2010
Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Considering Human
Factors in Alarm Management Systems, Conference Proceedings, 8th European Congress of Chemical Engineering,
2011
Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Verbesserung von
Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer
Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, 11/2011,
Springer-VDI- Verlag
Löwe, K., Dalijono, T. (2012): Human Factors Analysis in
the Process Industries, 30th European Annual Conference
76
on Human Decision-Making and Manual Control, Conference Proceedings, EAM 2012, ISSN 1866-721X
Löwe, K.; Dalijono, T. (2012): Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit
hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen, Chemie Ingenieur Technik, 84, Nr.11, pp 2027-2034, 2012
Löwe, K.; Dalijono, T. (2012): Identify the Causes of
Errors to Implement Accurate Improvements in High
Automated Facilities of Process Industry - A Case Study,
Chemical Engineering Transaction (Volume 31, S. 313-318,
DOI: 10.3303/CET1331053, 2013)
Möllmann, K.-P.; Vollmer, M.; Winburn, M. (2011):
Optics of glass fronts of buildings: the science of skyscraper “death rays”. InfraMation 2011, Proc. Vol 12, p. 79-92
Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Thermal effects
due to focused light from glass fronts. InfraMation 2012,
Proc. Vol 13
Möllmann, K.-P.: siehe auch Pinno und Vollmer
Oertel, C.; Wei, Y. (2011): Robust FE-Analysis of Radial
Tires under Steady State Traction. Tire Technology International, Annual Review, p. 10-14
Oertel, C.; Wei, Y. (2012): Tyre rolling kinematics and
prediction of tyre forces and moments: part I – theory
and method. Vehicle System Dynamics, Vol. 50, No. 11, p.
1673-1687 (2012)
Oertel, C. (2012): Parameterisation of FEM-Tire Models.
Tire Technology International, Annual Review, p. 1-4
Oertel, C.: siehe auch Wei
Pinno, F.; Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Dark
colors of building walls – thermal problems due to solar
load. InfraMation 2012, Proc. Vol 13
Pinno, F.: siehe auch Vollmer
Vollmer, M.; Gedzelman, S. D. (2011): Crepuscular
rays: laboratory experiments and simulations. Applied
Optics 50/28, pp. F142–F151 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Ring falling into
a chain: no magic – just physics. The Physics Teacher 49,
Fachbereich Technik − Forschungssemester / Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
335-337 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Die Versuchung
bunter Bilder – Gebäudethermographie unter der Lupe. S.
164-167 in: Erneuerbare Energie, 3. Auflage, Hrsg. Thomas
Bührke, Roland Wengenmayr, Wiley-VCH, Weinheim, 2011
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Das seltsame
Verhalten von Superbällen (Rubrik Rasante Physik). Physik
in unserer Zeit, 42 (5), 255-256 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Zersplitterndes
Holz auf rohen Eiern (Rubrik Rasante Physik). Physik in
unserer Zeit, 42 (6), 305-306 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Der Ring-in-dieKette Zaubertrick und ein historisches Vakuumexperiment
in neuem Gewand: Erkenntnisgewinn durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Praxis der Naturwiss. Physik, 60/5,
30-35 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Exploding balloons, deformed balls, strange reflections, and breaking
rods: slow motion analysis of selected hands-on experiments. Physics Education 46(4) p.472-485 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Rainbows, water
droplets, and seeing — slow motion analysis of experiments in atmospheric optics. Applied Optics 50/28, pp.
F21–F28 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P.; Pinno, F. (2011): Die
Versuchung bunter Bilder – Gebäudethermographie unter
der Lupe. Physik in unserer Zeit 42 (4), 176-184 ( 2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Von Bällen und
Schlägern (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit,
42 (4), 202-203 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Verzögerte
Wirkung: Retardierung in der Mechanik (Rubrik Rasante
Physik). Physik in unserer Zeit, 42 (3), 150-151 (2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): High Speed –
Slow Motion: Technik digitaler Hochgeschwindigkeitskameras. Physik in unserer Zeit 42 (3), 144-148 ( 2011)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): High speed – slow
motion: technology of modern high speed cameras. Physics Education 46/2, 191-202 (2011)
Vollmer, M. (2012): Optical Phenomena in the Atmosphere (überarbeitetes und ergänztes Kapitel für 2. Auflage). p. 1493-1517, Sect. 23.6 – 23.12, Springer Handbook of Lasers and Optics, 2nd ed., F. Träger (Ed.), 2012
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P., Wood, S. (2012): Surprising warm edges associated with moisture on surfaces.
InfraMation 2012, Proc. Vol 13, p.
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Surface temperatures of the Moon: measurements with commercial infrared
cameras. Eur. J. Phys. 33, 1703-1719 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Vapour pressure
and adiabatic cooling from champagne: slow motion visualization of gas thermodynamics. Phys. Ed. 47/5, 608–615
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Faster than g – a
never ending story? Eur. J. Phys. 33, 1277–1288 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Low cost handson experiments for Physics teaching. Lat. Am. J. Phys.
Educ. Vol. 6, Suppl. I, pp. 3-9 (2012). http://www.lajpe.
org
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Oscillating droplets and incompressible liquids: slow motion visualization
of experiments with fluids. Physics Education 47, 664-679
(2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Caustic effects
due to sun light reflections from skyscrapers: simulations
and experiments. Eur. J. Phys. 33, 1429–1455 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): CO2-Detektion mit
IR-Kameras: Grundlagen, Experimente und Anwendungen.
Technisches Messen (tn) 79/1, 65-72 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Prost Neujahr: die
Physik von Champagnerflaschen (Rasante Physik). Physik
in unserer Zeit, 43/6, 307 – 308 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Wie warm ist es
auf dem Mond. Sterne und Weltraum 51, 82-86 (Dez. 2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Hochgeschwindigkeitskameras im Physikunterricht. MNU 65/6 349-355
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Tropfen auf dem
kalten Wein (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer
Zeit, 43/5, 252-253 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Raindrops keep
falling on my head (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit 43/4, 200-201 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): CO2-Nachweis
mit Infrarotkameras. Physik in unserer Zeit 43/4, 181-185
(2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Lorentz-Pendel in
der Glühbirne (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer
Zeit, 43 (2), 96-97 (2012)
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Feynmans Rätsel
der brechenden Spaghetti (Rubrik Rasante Physik). Physik
in unserer Zeit, 43 (1), 46-47 (2012)
Vollmer, M.: siehe auch Franke-Wiekhorst, Möllmann und
Pinno
Wei, Y.; Oertel, C.; Shen, X. (2012): Tyre rolling kinematics and prediction of tyre forces and moments: part II
– simulation and experiment. Vehicle System Dynamics,
Vol. 50, No. 11, p. 1689-1706 (2012)
Wei, Y.: siehe auch Oertel
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Publikationen
77
3.4 Vorträge
Dalijono, T.; Löwe, K. (2012): Practical Tool for Human
Factor Analysis, Achema 2012, 18.-21.06.2012, Frankfurt,
Germany
Dalijono, T.: siehe auch Löwe
Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Szczesny, M.; Wilden, J.;
Möller, F.; Thomy, C. (2011): Joining and Repair of
Aluminium-Steel Mixed Joints. JOM-16 16th International
Conference on the Joining of Materials & 7th International
Conference on Education in Welding ICEW-7.
10.- 13.05.2011
Goecke, S.-F. (2011): Entwicklungen der Lichtbogenfügetechnik – Moderne Verfahren und zukünftige Trends.
Eingeladener Eröffnungsvortrag bei den 4. Rostocker
Schweißtagen: Moderne Lichtbogentechnologien – Erfahrungen und Perspektiven. 22./23.11.2011
Goecke, S.-F.; Huismann, G.; Hübner, M. (2012):
Starting of the MIG process. IIW Intermediate: Intermediate meeting of Comm.XII/SG212 and Comm.IV in der BAM
Berlin, 18./19.3.2012
Goecke, S.-F. (2012): Zukünftige Trends in der Lichtbogenfügetechnik. Technologie-Seminarreihe in der Präsenzstelle Prignitz, 22.03.2012
Goecke, S.-F. (2012): Fügen metallischer Mischverbindungen mit dem Lichtbogen. DGM-Fortbildungsseminar
„Hybride Verbindungen“ im BIAS – Bremer Institut für
angewandte Strahltechnik, 25.-26.4.12
Goecke, S.-F.; Bergmann, J. P.; Witte, K. H. (2012):
Schweißen verbindet mit neuen Zusatzwerkstoffen und
effizienten Technologien (Eröffnungsvortrag). ENERWELD –
Effiziente thermische Fügeverfahren, in der „Effizienzfabrik“
des VDMA, BMBF „Ressourceneffizienz in der Produktion“
im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von
morgen“. 13.09.2012
Goecke, S.-F.; Bergmann, J. P.; Witte, K. H. (2012): 2.
Effizienteres MSG-Schweißen durch adaptive Kompensation der Bauteilabweichungen mit einem vorlaufenden
optischen Sensor. ENERWELD – Effiziente thermische
Fügeverfahren, in der „Effizienzfabrik“ des VDMA, BMBF
„Ressourceneffizienz in der Produktion“ im Rahmenkonzept
„Forschung für die Produktion von morgen“. 13.09.2012
Suchodoll, D. (2012): Die Effizienzfabrik – Schwerpunkte
und Analysemöglichkeiten zur ressourceneffizienten
Fertigung aus Sicht der Schweißtechnik (KeyNote). DVS
Congress 2012, Saarbrücken, 17./18.09.2012
Suchodoll, D. (2012): Steigerung der Ressourceneffizienz
des MSG-Schweißens. DVS Congress 2012, Saarbrücken,
17./18.09.2012
Goecke, S.-F.; Witte, K.-W. (2012): ENERWELD - Effiziente thermische Fügeverfahren. Tag der offenen Tür
der Effizienzfabrik, Ergebnisse aus 31 Verbundprojekten
des BMBF-Förderschwerpunkts „Ressourceneffizienz in der
Produktion“ in der Berliner Kalkscheune, Berlin, 20.11.2012
78
Goecke, S.-F.; De, A.; Alam, S. A.; Ebert-Spiegel,
M. (2012): Probing metal transfer in pulsed current and
coldArc gas metal arc welding processes. VISUAL-JW2012,
Osaka, The International Symposium on Visualization in
Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation, Welding Research Institute, Osaka
University, Co-organized by Japan Welding Society.
29.-30. 11.2012
Löwe, K.; Widiputri, D. I.; Löher, H.-J. (2011): Opimised Control System Design through Operator Action
Analysis, 13th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries, Loss
Prevention 2010, 06.06.-09.06.2010, Brügge, Belgien
Löwe, K. (2011): Überblick zur solaren Stromerzeugung
durch Photovoltaik & zukünftige Herausforderungen im
Themenfeld Ressourceneffizienz und Recycling, 6. Master
Class Course Conference “Renewable Energies”,
05.-09.12.2011, Berlin
Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Considering Human
Factors in Alarm Management Systems, 8th European Congress of Chemical Engineering, 25.09.-29.09.2011, Berlin,
Germany
Löwe, K., Dalijono, T. (2012): Human Factors Analysis in
the Process Industries, 30th European Annual Conference
on Human Decision-Making and Manual Control, EAM 2012,
11.-12.09.2012, Braunschweig, Germany
Löwe, K.: siehe auch Dalijono
Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Vortrag am
26.05.2011 zu den Infrarot-Tagen der Raytek GmbH Berlin
zum Thema: „Experimente zur Wärmestrahlung“
Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Vortrag am
25.05.2011 zu den Infrarot-Tagen der Raytek GmbH Berlin
zum Thema: „Kritische Anwendungen in der Pyrometrie“
Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag am 8. Juni 2011 auf der
Tagung IRS2 − Infrared Sensors and Systems in Nürnberg
zum Thema: “IR Imaging of Microsystems: special requirements, experiments and applications”
Möllmann, K.-P. (2012): Eingeladener Vortrag zum VAThFrühjahrssymposium 2012 in Braunschweig zum Thema:
„Verhältnisthermographie – eine Lösung des Emissionsgradproblems?“
Möllmann, K.-P.: siehe auch Vollmer, außerdem Abschnitt
Preise und Auszeichnungen
Pinno, F. (2010): InfraMation 2010 im November 2010 in
Las Vegas/USA, Thema: Improved sensitivity for blower
door thermography using image subtraction
Pinno, F. (2012): InfraMation 2012 im November 2012 in
Orlando/USA, Thema: Dark colors of building walls – thermal problems due to solar load
Socolowsky, J. (2012): “On a Two-Fluid Inclined Film
Flow with Evaporation”, 17th International Conference on
Mathematical Modelling and Analysis (MMA 2012),
6.6.-9.6.2012, Tallinn (Estonia).
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag auf inter-
Fachbereich Technik − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
nationaler Thermographietagung InfraMation 2011 vom 7
bis 11.11.2011 in Las Vegas/USA. Vortrag zum Thema „Optics of glass fronts of buildings: the science of skyscraper
death rays“ sowie 4-stündiger Workshop zu „Camera Performance and Simple Image Processing for Everybody“
Vollmer, M. (2011): Festvortrag „High Speed – slow motion: Freihandexperimente unter der (Zeit-)Lupe“ anlässlich
der Verleihung der Schülerpreise der DPGzB, TU Berlin, am
26.10.2011
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Experimentalvortrag „Highspeed-Kameras“ am 22.09.2011 im
Phaeno in Wolfsburg
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Experimentalvortrag „Forschung erlebbar machen – Faszinierende
Phänomene beobachtet mit Hochgeschwindigkeitskameras“
auf der Endausscheidung des Wettbewerbs Performing
Science2, Auszeichnung mit dem 3. Preis, Uni Gießen,
17.09.2011
Vollmer, M. (2011): Eingeladener Vortrag auf der internationalen Tagung ICPE vom 15. – 19. August 2011 in
Mexico City zum Thema: Low cost hands-on experiments
for physics teaching
Vollmer, M. (2011): Vortrag am 24. Juni 2011 anlässlich
des physikalischen Kolloquiums an der Freien Universität
Berlin zum Thema: High speed – slow motion: Physikalische Experimente unter der (Zeit-)Lupe
Vollmer, M. (2011): Eingeladener Plenarvortrag auf der
internationalen Konferenz der DGaO in Eindhoven am 1.
Juni 2011 zum Thema: Beautiful phenomena in the skies: a
colorful journey in the realm of atmospheric optics
Vollmer, M. (2011): Vortrag am 8. Mai 2011 auf der
Tagung IRS2 in Nürnberg zum Thema: IR Imaging of CO2:
Basics, Experiments, and Potential Industrial Applications,
der Beitrag (Koautor K.-P. Möllmann) wurde ausgewählt
zur Präsentation in der referierten Zeitschrift Technisches
Messen
Vollmer, M. (2011): Vortrag am 2. Mai 2011 anlässlich
eines Festkolloquiums an der Universität Münster: Naturphänomene und Freihandexperimente
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag auf der
internationalen Tagung Science on Stage vom 16. – 19.
April 2011 in Kopenhagen: High speed – slow motion:
fascinating phenomena observed in hands-on experiments.
Dafür Auszeichnung als bester Beitrag des Festivals.
Vollmer, M. (2011): Vortrag anlässlich der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) in
Münster vom 21.-23.3.2011: Messung der Temperatur des
Mondes mit kommerziellen Thermokameras
Vollmer, M. (2011): Vortrag zu Thermographie: Grundlagen und Anwendungen im Kolloquium des FB Physik der
Universität Münster am 27.01.2011
Vollmer, M. (2012): DPG Frühjahrstagung in Jena, Vortrag am 26.2.13 zu Hochhausoptik sowie Preisträgervortrag
zu Jenseits unserer Wahrnehmung am 27.2.13 anlässlich
der Verleihung des Robert Wichard Pohl Preises der
Deutschen Physikalischen Gesellschaft.
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Vorträge auf der
internationalen Thermographietagung InfraMation 2012
vom 5. bis 9. 11. 2012 in Orlando/USA zum Thema: Thermal effects due to focused light from glass fronts, und Surprising warm edges associated with moisture on surfaces
Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag auf der Optical
Science and Engineering Conference OPTEC 2012, Montana State University, Bozeman (USA) am 17.08.2012 zum
Thema: Sunlight reflections from buildings: the physics
behind skyscraper “death rays”
Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag: Messungen der
Temperatur des Mondes mit kommerziellen Thermokameras, auf dem VATh Frühjahrssymposium 2012 am 11. Mai
2012 in Braunschweig
Vollmer, M. (2012): Eingeladener Hauptvortrag auf der
DPG Frühjahrstagung in Mainz am 20.3.2012 zu High
Speed – slow motion: Experimente unter der (Zeit-)lupe
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Festvortrag Experimente mit der Hochgeschwindigkeitskamera anlässlich
der Verleihung der Preise beim 20. Regionalwettbewerb
„Jugend forscht“ am 7.3.2012 in Brandenburg/Havel
Vollmer, M. (2012): Phänomene atmosphärischer Optik,
Kolloquium FB Physik, Universität Erlangen, 30.01.2012
Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag zu High speed
slow motion – Hochgeschwindigkeitskameras im Unterricht
anlässlich des MNU-Tages am 17.2.2012 auf der didacta
Messe in Hannover
Vollmer, M.: siehe auch Abschnitt Preise und Auszeichnungen
Preise und Auszeichnungen
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): 1. Preis für
besten Beitrag auf der internationalen Tagung Science on
Stage vom 16. – 19. April 2011 in Kopenhagen
Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): 3. Preis bei der
Endausscheidung des Wettbewerbs Performing Science2
am 17.09.2011 an der Uni Gießen
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Vorträge
79
Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Technik,
Magdeburger Str. 50, D-14770 Brandenburg an der Havel
Fax: +49 (0)3381-355 199
Dekan
Telefon: +49 3381 355 - 545
E-Mail: zehner(at)fh-brandenburg.de
Prodekanin Forschung:
Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe
Telefon: +49 3381 355 - 311
E-Mail: loewe(at)fh-brandenburg.de
Prodekan Lehre:
Prof. Dr.-Ing. Eckhard Endruschat
Telefon: +49 3381 355 - 345
endruschat(at)fh-brandenburg.de
Prodekan/Vorsitzender des
Prüfungsausschusses
Prof. Dr. rer. nat. Thomas Kern
Telefon: +49 3381 355 - 341
kern(at)fh-brandenburg.de
Sekretariat
Dipl.-Betriebswirt (FH) Livia Eckert
Telefon: +49 3381 355 - 301
eckert(at)fh-brandenburg.de
Karl-Otto Edel
Maschinenbau,
insbesondere technische Mechanik
Mechanical Engineering,
especially Technical Mechanics
Telefon: +49 3381 355 - 303
E-Mail: edel(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Steffen Doerner
Elektronik
Electronics
Telefon: +49 3381 355 - 544
E-Mail: doerner(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing. Franz
Eckhard Endruschat
Experimentalphysik,
insbesondere Messtechnik
Expermental Physics,
especially Measurement Technology
Telefon: +49 3381 355 - 345
E-Mail: endruschat(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.
Sejdo Ferati
(Honorarprofessor)
Energieeffiziente Gebäudetechnik
Energy-efficient building technology
Telefon: +49 3381 355 - 324
E-Mail: ferati(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Sven-Frithjof Goecke
Maschinenbau, Fertigungs-/ProduktionsTelefon: +49 3381 355 - 302
technik, Fügetechnik
E-Mail: goecke(at)fh-brandenburg.de
Mechanical Engineering, Manufacturing/
Production Engineering, Fusion Engineering
Prof. Dr.-Ing.
Bernhard Hoier
Elektrotechnik, Kommunikationstechnik
Electrical Engineering,
Communication Technology
Telefon: +49 3381 355 - 504
E-Mail: hoier(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Thomas Kern
Experimentalphysik,
insbesondere Kernphysik
Experimental Physics,
especially Nuclear Physics
Telefon: +49 3381 355 - 341
E-Mail: kern(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Guido Kramann
Mechatronik
Mechatronics
Telefon: +49 3381 355 - 313
E-Mail: kramann(at)fh-brandenburg.de
80
Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Prof. Dr.-Ing.
Martin Kraska
Maschinenbau, Werkstoff- und
Strukturmechanik
Mechanical Engineering, Mechanics of
Materials and Structures
Telefon: +49 3381 355 - 356
E-Mail: kraska(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Claudia Langowsky
Energieeffiziente Systeme
der Bahntechnologie
Energy efficient systems
of railway technology
Telefon: +49 3381 355 - 342
E-Mail: langowsky(at)fh-brandenburg.de
Katharina Löwe
Energie- und Verfahrenstechnik,
Anlagensicherheit
Energy- and Process Engineering,
Plant Safety
Telefon: +49 3381 355 - 311
E-Mail: loewe(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Reiner Malessa
Physikalische Chemie, alternative
Energien, Verfahrenstechnik
Physical Chemistry, Alternative Energy,
Process Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 343
E-Mail: malessa(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. sc. nat.
Klaus-Peter Möllmann
Experimentalphysik,
insbesondere Festkörperphysik
especially Solid Physics
Telefon: +49 3381 355 - 346
E-Mail: moellmann(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Christian Oertel
Mechatronik
Mechatronics
Telefon: +49 3381 355 - 329
E-Mail: oertel(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Jürgen Quick
Elektotechnik, Elektronik,
Grundlagen der Elektotechnik
Electrical Engineering, Electronics,
Fundamental of Electrical Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 544
E-Mail: quick(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Maschinenbau, Konstruktion/CAD, GetrieFranz-Henning Schröder betechnik, Maschinenelemente
Telefon: +49 3381 355 - 382
E-Mail: schroeder(at)fh-brandenburg.de
Mechanical Engineering, Construction Design/
CAD, Gear Engineering, Machine Elements
Prof. Dr.-Ing.
Heinrich Schwierz
Elektrotechnik, Nachrichtentechnik und
Signalverarbeitung
Electrical Engineering, Communication
Engineering and Signal Processing
Telefon: +49 3381 355 - 428
E-Mail: schwierz(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat. habil.
Jürgen Socolowsky
Angewandte Mathematik,
insbesondere mit Statistik
Applied Mathematics,
especially Statistics
Telefon: +49 3381 355 - 349
E-Mail: socolowsky(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Knut Stephan
Automatisierungstechnik, Steuerungstechnik/Prozessleittechnik
Automation Engineering, Control
Technology/Process Control Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 542
E-Mail: stephan(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Roland Uhl
Mathematik
Mathematics
Telefon: +49 3381 355 - 366
E-Mail: uhl(at)fh-brandenburg.de
Michael Vollmer
Experimentalphysik,
insbesondere Spektroskopie
especially Spectroscopy
Telefon: +49 3381 355 - 347
E-Mail: vollmer(at)fh-brandenburg.de
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren
81
Prof. Dr.
Peter Wetzel
(Honorarprofessor)
Qualitäts- und Projektmanagement
in der Technik
Quality and Project Management in
Technology
Telefon: +49 3381 355 - 324
E-Mail: peter.wetzel(at)fh-brandenburg.de
Christian Zehner
Elektrotechnik, Elektrische Antriebstechnik, Fertigungstechnik für Elektronik
Telefon: +49 3381 355 - 545
E-Mail: zehner(at)fh-brandenburg.de
Electrical Engineering, Electrical Drive Engineering, Manufacturing Technology for Electronics
Prof. Dr.-Ing.
Nassih Zughaibi
82
Elektrotechnik, Automatisierungstechnik
Electrical Engineering, Automation Engineering
Telefon: +49 3381 355 - 503
E-Mail: zughaibi(at)fh-brandenburg.de
Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
3.6 Labore
Automatisierungssysteme
Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ)
Raum – Room
6/7
Prof. Dr.-Ing. Knut Stephan
Labormitarbeiter – Laboratory Staff
Dipl.-Ing. (FH) Gerald Giese
Bauingenieurwesen, Elektrotechnik/Elektronik/Nachrichtentechnik, Energietechnik/Umwelttechnik
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energiewirtschaft / Energietechnologie,Medien / Infomation- und Kommunikation (IKT)
Kategorien aus Strukturentwicklungsplan
Categories of Structural Development Plan
Nachhaltige Verkehrs- und Energietechnik
CAD-Labor
Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I)
Raum – Room
210
Prof. Dr.-Ing. Franz Henning Schröder
Dipl.-Ing. Steffen Rotsch, Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz
Konstruktion, Simulation, Berechnung
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Antriebstechnik, Fahrzeug- und Schienenverkehrstechnik, Sondermaschinenbau
Kategorien aus Strukturentwicklungsplan –
Allgemeiner Maschinenbau
CAE-Labor
Raum – Room
210
Berechnung, Simulation und Optimierung in Konstruktion und Fertigung
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Labore
83
Chemie und Umweltanalytik
Laborgebäude I
Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa
Dipl.-Ing. (FH) Carmen Kampf
Digitale Signalverarbeitung
Raum – Room
20
Werner Peters
Elektrische Maschinen und Antriebe/Leistungselektronik
Raum – Room
15
Erhard Kasan
Elektromagnetische Verträglichkeit
Raum – Room
22
Werner Peters
Elektronenmikroskopie/Rastertunnelmikroskopie
Laborgebäude I
Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann
Dr. rer. nat. Frank Pinno
Naturwissenschaften (Physik, Chemie, Biologie, ...)
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Optik/Optische Technologien
84
Fachbereich Technik − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Elektronik
Raum – Room
12/13
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Quick
Energie- und Verfahrenstechnik I
Raum – Room
021
Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa
Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energieeffizienz, nachhaltige Energietechnik
Energie- und Verfahrenstechnik II
Raum – Room
021
Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energieeffizienz, nachhaltige Energietechnik
Fertigungsautomatisierung
Raum – Room
Maschinenhalle
Dipl.-Ing. Andreas Niemann
Dirk Heinrich; Dipl.-Ing. (FH) Carmen Kampf
Fertigungsmesstechnik und Feinmessraum
Raum – Room
06, 08
Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke; Dipl.-Ing. Steffen Rotsch
Dipl.-Ing. (FH) Klaus Gericke
85
Fertigungstechnik (Maschinenhalle/Zentralwerkstatt)
Raum – Room
016, 021
Dipl.-Ing. Steffen Rotsch
Fertigungstechnik/Fertigungsmesstechnik
Raum – Room
006
Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke
Fluid- und Antriebstechnik
Raum – Room
214
Dipl.-Ing. Robert Bräunlich
Grundlagen der Kommunikation
Raum – Room
18
Prof. Dr.-Ing. Heinrich Schwierz
Hochfrequenzmesstechnik
Raum – Room
21
Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer
86
Kommunikationsnetze und -systeme
Raum – Room
19
Prof. Dr.-Ing. Heinrich Schwierz
Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer, Werner Peters
Konstruktionslabor
Raum – Room
205
Prof. Dr.-Ing. Franz Henning Schröder
Konstruktion, Simulation, Berechnung
Labor für Werkstoffprüfung
Raum – Room
033, 028, 031
Dipl.-Ing. (FH) Ina Bohne
Geräte für die Durchführung
• von Zug-, Druck-, Falt- und Biegeversuchen (INSPEKT (150 kN) und EU
20/1 (200 kN))
• von Kerbschlagbiegeversuchen nach Charpy bei Temperaturen bis -70 °C,
RPK 450 (300 J)
• von Makrohärteprüfungen nach Vickers, Brinell und Rockwell
• von Mikrohärteprüfungen nach Vickers
Energietechnik/Umwelttechnik, Maschinenbau, Naturwissenschaften (Physik,
Chemie, Biologie, ...), Verkehr/Transport
Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Automotive, Metallerzeugung, -be- und -verarbeitung/Mechatronik, Schienenverkehrswirtschaft
Wir bieten kleinen und mittelständischen Unternehmen die Möglichkeit, die
modernen Labore und das Know-how der FHB im Rahmen von Kooperationen
und Auftragsforschung zu nutzen und unsere praxisnahe Ausbildung durch
Projekte und Diplomthemen zu unterstützen. Die Zusammenarbeit mit den
Laboren des Maschinenbaus ermöglicht die Lösung spezifischer Probleme
unbürokratisch und effizient.
87
Lasermaterialbearbeitung
Raum – Room
023, 024
Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Kehrberg
Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt
Lasermesstechnik
Raum – Room
224, 225
Lasertechnik
Raum – Room
223, 224, 024, 025
Mechatronik
Raum – Room
214
Messtechnik
Raum – Room
8/9
Dr. Josef Esser
88
Mikrocontrolleranwendungen
Raum – Room
219
Prof. Dr.-Ing. Guido Kramann
Mikrotechnologie-Reinraum
Laborgebäude I
Raum – Room
13
Dr. rer. nat. Frank Pinno, Dr. rer. nat. Thomas Trull, Simone Wolf
Optische Spektrometrie
Laborgebäude I
Raum – Room
12
Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer
Simone Wolf
Prüfstand Solartechnik
Raum – Room
Maschinenhalle
Technische Optik
Raum – Room
220, 222
89
Thermographie
Raum – Room
108
90
4
Fachbereich Wirtschaft
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.1.7
4.1.8
4.1.9
4.1.10
4.1.11
4.1.12
4.1.13
4.2
4.3
4.4
4.5
Vorwort des Dekans ..................................................................................................................................... 92
Unterstützung des Vermarktungs- und Verwertungsprozesses der Roland-Kaserne .............................................. 94
eBusiness-Lotse Westbrandenburg ................................................................................................................. 94
ProVIEL-Projekt „Digital Care Support – Eine innovative Gesundheitsdienstleistung im Bereich der Demenz“ .......... 95
Prozessorientiertes Informationssicherheitsmanagement für föderierte Geschäftsprozesslandschaften ................... 95
Database Performance Lab ............................................................................................................................. 96
Kommunale IT-Sicherheit ............................................................................................................................... 96
iPad-basiertes Online-Prüfungssystem ............................................................................................................. 97
EU-FP7-Projekt OPTET .................................................................................................................................. 97
Projekt „Einsteigen-Zusteigen-Aufsteigen“ ....................................................................................................... 98
Projekt „Dual-Lokal-Regional“ ........................................................................................................................ 99
Projekt „Produktneuheiten im Einzelhandel“ .................................................................................................. 100
IEPA module / ETAP module ........................................................................................................................ 100
Projekte mit Studenten ............................................................................................................................... 101
Publikationen ............................................................................................................................................. 102
Vorträge .................................................................................................................................................... 104
Professorinnen und Professoren .................................................................................................................... 106
Labore ....................................................................................................................................................... 109
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Inhaltsverzeichnis
91
Vorwort des Dekans
Das Hochschulgesetz des Landes Brandenburg bestimmt,
dass die Hochschulen den Wissenschaften dienen durch
„Lehre, Forschung, Studium und Weiterbildung“. Die
Fachhochschulen erfüllen ihre Aufgaben „insbesondere
durch anwendungsbezogene Lehre und entsprechende
Forschung“. Dementsprechend formuliert das Gesetz auch
die Aufgaben jedes einzelnen Hochschullehrers – gewiss
die Freiheit des Einzelnen einschließend, den speziellen Gegenstand seines Interesses z. B. im Bereich der Forschung
im gegebenen Rahmen selber bestimmen zu können.
Auf welche Weise die Mitglieder des Fachbereichs ihrer
Aufgabe in der Vergangenheit (2011 – 2012) nachgekommen sind, dokumentiert der vorliegende Forschungsbericht
anhand exemplarischer Arbeiten. Dabei ist es explizit nicht
das Ziel, „flächendeckend“ und vollständig alle Aktivitäten
des Fachbereichs auf dem breit gefächerten Feld der anwendungsbezogenen Forschung zu referieren. Beschränkt
sich doch der Blick auf einen bestimmten Zeitabschnitt,
womit Potenzial und Möglichkeiten der Umsetzung einhergehen.
Unter dem Dach des Fachbereichs Wirtschaft finden sich
zurzeit sieben Studiengänge. Drei davon betreiben Lehre
im Bereich BWL (Bachelor und Master BWL sowie ein
berufsbegleitender Bachelor BWL). Zwei Studiengänge
konzentrieren sich ganz auf die Wirtschaftsinformatik
(Bachelor und Master). Und zwei weitere Studiengänge
zielen – auch in ihrem Namen hervorgehoben – auf das
Gebiet des Managements: hier der Master Technologieund Innovationsmanagement, dort der Master Security
Management. Beide Studiengänge werden von den Teilnehmern z. B. aus beruflichen Gründen vor allem im Sinne
einer Zusatzqualifikation nachgefragt. Damit kommt beiden
Studiengängen ein eher weiterbildender Charakter zu. Den
beiden Studiengängen ist darüber hinaus gemein, dass
sie mit ihrer spezifischen Themenstellung die Profilierung
des Fachbereichs nach außen deutlich unterstreichen – in
ihrer Ausrichtung zur „Unternehmenssicherheit“ und zum
„Innovationsmanagement“ (siehe auch „Profilentwicklung“
der Hochschule im einleitenden Abschnitt des vorliegenden
Berichts).
Entsprechend vielseitig präsentiert sich die Forschungspalette des Fachbereichs – von den zum Teil technisch
orientierten IT-Themen zu betriebs- und volkswirtschaftlichen Fragestellungen, aber auch zu gesellschaftlich
beeinflussten Fragen der Bildungspolitik bzw. Hochschulpolitik, die u. a. die Öffnung der Hochschule für diverse
Nachfragergruppen behandeln.
SAP-Forum, und Security-Forum als regelmäßig durchgeführte Formate bilden Kristallisationspunkte eines
lebendigen und innovativen Interessenaustauschs zwischen
Unternehmen und Hochschule. Die Hochschule erfährt bei
92
The Higher Education Act of Brandenburg determined that
the Universities serve the sciences by “teaching, research,
study and training”. The Universities of Applied Sciences
fulfill their duties “in particular through application-oriented
teaching and related research”. Accordingly, the law and
the responsibilities of each teacher is certainly the freedom
of individuals including being able to determine the special
object of his interest, for example in the field of research
within the given framework itself. This research report
documents (on the basis of exemplary work) how the
members of the faculties of its role are fulfilled in the past
(2011 − 2012). It is explicitly not the goal, the “coverage”
and to lecture completely all activities of the faculty on
the broad field of applied research. The view of a specific
period which potential and possibilities of implementation
associated is limited.
Under the umbrella of the faculty of Economics there are
currently seven courses. Three of them operate teaching
in Business Administration (Bachelor and Master Business
Administration and a Bachelor Business Administrationoccupational). Two studies focus entirely on the Economy
Computer Science (Bachelor and Master). And two more
courses aim − in their name highlighted − on the field of
the management: the Master of Technology and Innovation Management and the Master of Security Management. Both programs are in demand by the participants
for professional reasons as an additional qualification. The
two courses have rather more the character of continuing
education. The two programs have also in common that
they clearly underline their specific topics position, the
profiling of the department to the outside: in their orientation to “corporate security” and “Innovation Management”
(see also “Profile Development” of the university in the
introductory section of this report).
Versatile presents the research range of the faculty- from
the technically oriented IT issues to business and economics questions, but also to socially affected questions of education policy and higher education policy, covering among
other things. This leads to the opening of the University of
Applied Sciences to various groups of demand.
SAP Forum, and Security forum as regularly conducted
formats form focal points of a lively and innovative interest
exchange between companies and universities. The University of Applied Sciences experiences on such occasions
scientifically unresolved issues from the corporate practice
that they can solve on their own or in collaboration with
companies and possibly tackle and deal with public funding.
The establishment of the founding center of the University
of Applied Sciences created in the faculty of Business and
affiliated there, bears including its points of presence in
Fachbereich Wirtschaft − Vorwort des Dekans | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
derartigen Anlässen wissenschaftlich noch nicht gelöste
Fragestellungen aus der Unternehmenspraxis, die sie aus
eigener Kraft oder in Zusammenarbeit mit Unternehmen
und eventuell auch mit öffentlicher Förderung aufgreifen
und bearbeiten kann.
Das GründungsZentrum der Hochschule, entstanden im
Fachbereich Wirtschaft und dort angegliedert, trägt einschließlich seiner Präsenzstellen im Lande außerdem zum
regen Austausch mit den Unternehmen der Region bei.
Das inzwischen entstandene Doktoranden-Kolloquium
des Fachbereichs weist die Richtung in eine zunehmend
anspruchsvollere Ausrichtung und Anreicherung der
Forschung an der Fachhochschule und führt zu einer
stärkeren wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen
Hochschulen unterschiedlichen Typs.
Der damit verbundene Weg erscheint nicht umkehrbar zu
sein und dürfte ausgewiesenen Kompetenzzentren beider
Institutionen (Fachhochschulen und Universitäten) auf
längere Sicht ein Mehr an qualitativ guten Ergebnissen
erbringen – auf der Basis ihrer unterschiedlichen Sichtweisen, aber mit dem beiderseitigen Streben nach Synergie.
Ich hoffe auf rege Lektüre und biete jederzeit die Unterstützung des Fachbereichs in Fragen anwendungsbezogener Forschung an.
the state in addition to a lively exchange with the companies of the region. The now resulting Doctoral Colloquium
of the faculty, the direction in an increasingly demanding
alignment and enrichment of research at the University of
Applied Sciences leads to a stronger scientific cooperation
between universities of different types.
The associated path does not appear to be reversible and
is expected to designated centers of excellence of both
institutions (Universities of Applied Sciences and Universities) in the longer term to provide good quality results
− on the basis of their different perspectives, but with the
mutual pursuit of synergy.
I hope for active reading and offer any time the support of
the faculty in question applied research on.
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich
Dean of the Faculty of Economics
Dekan des Fachbereich Wirtschaft
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Vorwort des Dekans
93
4.1.1 Unterstützung des Vermarktungs- und Verwertungsprozesses der Roland-Kaserne
Die bis 2004 genutzte Roland-Kaserne ist Konversionsfläche. Die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA)
und Stadt Brandenburg an der Havel haben gemeinsame
Konversionsziele im Rahmen eines konsensualen Verfahrens vereinbart. In den Jahren 2009 und 2011 haben zwei
Veräußerungsrunden mit angestrebtem Gesamtverkauf
stattgefunden; diese wurden ergebnislos beendet.
Neues Ziel der Verwertungsstrategie, die von der Fachhochschule unterstützt wird, ist eine kleinteiligere Nutzung
resp. der Erlös durch Teilverkäufe. Kern des Projektes ist
es, kreative Ideen für die Verwertung der Roland Kaserne
und deren Vermarktung zu entwickeln und die Ideen auf
Umsetzbarkeit zu untersuchen bei gleichzeitiger Würdigung
der logistischen Rahmenbedingungen. Jeglicher Verwer-
Prof. Dr.-Ing. Wolf-Christian Hildebrand und Prof. Dr.
Jürgen Schwill
Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA) und
Stadt Brandenburg an der Havel
tungsansatz soll eine Verbesserung und Stärkung der
regionalen Wirtschaftsstruktur (u.a. in Bezug auf Schaffung
attraktiver Arbeitsplätze) in Westbrandenburg bedingen.
4.1.2 eBusiness-Lotse Westbrandenburg
Seit dem 1. Oktober 2012 ist die Fachhochschule Brandenburg Träger eines sehr renommierten Projektes des Bundesministeriums für Wirtschaft BMWi.
Der eBusiness-Lotse Westbrandenburg ist Teil der Förderinitiative „eKompetenz-Netzwerk für Unternehmen“, die
im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital –
IKT-Anwendungen in der Wirtschaft“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert wird.
Der „eBusiness-Lotse Westbrandenburg“ informiert und
sensibilisiert Unternehmen aller Größe und Branchen in der
Region Westbrandenburg zu allen Themen des Einsatzes
von elektronischen Werkzeugen für die Kommunikation und
Vermarktung – kurz eBusiness.
Neben allgemeinen Themen und Trends vermittelt der Lotse
insbesondere Wissen und aktuelle Forschungsergebnisse aus
dem Bereich Sicherheit – begründet durch die ausgewiesene
und überregional anerkannte Expertise des Fachbereichs
Wirtschaft mit dem Studiengang „Security Management“,
wie auch durch den Profilschwerpunkt „Unternehmens-
94
Projektverantwortung – Project Responsibility:
Prof. Dr. Hartmut Heinrich
Dennis Bohne
Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital – IKT-Anwendungen in der Wirtschaft“; Projektvolumen: 590.000 Euro
Förderinitiative „eKompetenz-Netzwerk für Unternehmen“
sicherheit“ der Fachhochschule Brandenburg insgesamt.
Die für den Projekterfolg notwendige Flächendeckung
in der Region wird durch die, auch schon in anderen
Bereichen bewährte, Kooperation der Fachhochschule
Brandenburg mit der IHK Potsdam und der Handwerkskammer Potsdam erreicht. Beide Partner sind seit dem
14. Dezember 2012 per
Kooperationsvertrag
auch inhaltlich mit dem
eBusiness-Lotsen Westbrandenburg verbunden. Das Projekt geht
vom 1.10.2012 bis zum
30.09.2015. Das Projektvolumen beträgt etwa
590.000 Euro.
Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
4.1.3 ProVIEL-Projekt „Digital Care Support – Eine innovative Gesundheitsdienstleistung im
Bereich der Demenz“
Im Frühjahr 2012 hat das Ministerium für Wirtschaft und
Europaangelegenheiten des Landes Brandenburg einen
Wettbewerb für die Weiterentwicklung von innovativen
Geschäftsmodellen auf Basis standardisierter IT-Lösungen
ausgeschrieben.
Der Fachbereich Wirtschaft beteiligte sich im Rahmen eines
Projektkonsortiums mit der Charité Berlin, der TP Theorie
& Praxis GmbH und der webXells GmbH an dieser Ausschreibung. Das Konsortium erhielt im Sommer 2012 den
Zuschlag zur Umsetzung des Geschäftsmodelles für die Unterstützung von an Demenz Erkrankten und ihren Pflegern
mittels moderner IKT-Technologien.
Das Projekt erhielt den Namen „DCS Digital Care Support“.
Digital Care Support ist ein innovativer, auf gängigen
IT-Technologien basierender Dienst, der Patienten und
deren Pflegende in allen Stadien dieser neurologischen
Erkrankung fördert und unterstützt. Im Fokus steht insbesondere die signifikante Entlastung der Pflegenden von
Demenzkranken – gemessen am sogenannten „Caregiver
Burden“. Durch das angebotene Funktionsspektrum von
Digital Care Support werden Angehörige und Pflegende
nachhaltig entlastet, so dass eine Betreuung vor allem
im häuslichen Bereich länger möglich wird und effizienter
gestaltet werden kann.
Projektverantwortung – Project Responsibility:
Prof. Dr. Hartmut Heinrich
Dennis Bohne
Finanzierung – Financing: Ministerium für
Wirtschaft und Europaangelegenheiten des Landes
Brandenburg
Charité Berlin, TP Theorie & Praxis GmbH, webXells
GmbH
Der Fachbereich Wirtschaft hat im Rahmen des erfolgreichen Antrags des Potsdamer Unternehmens webXells
GmbH einen Teilauftrag zur Entwicklung von sicheren Abläufen innerhalb des Gesamtsystems erhalten und erfolgreich umgesetzt.
Das Projekt startete am 01.10.2012 und wird zum
31.08.2013 beendet.
4.1.4 Prozessorientiertes Informationssicherheitsmanagement
für föderierte Geschäftsprozesslandschaften
Organisationen sind seit längerer Zeit abhängig von ITSystemen, welche Unternehmensprozesse auf vielfache
Weise unterstützen. Das Ziel der Prozesse ist mittel- oder
unmittelbar Wertsteigerung und Wertschöpfung. Das Gesamtmodell aus dem Zusammenspiel externer und interner
Prozesse zwischen mehreren Unternehmen stellt ein Geflecht hoher Komplexität dar.
Diesem Umstand wird zunehmend mit einer föderativen
Strategie begegnet. Hierbei werden eigene Prozesse
in lokaler Autonomie entwickelt und durchgeführt. Das
globale Zusammenspiel wird auf die notwendige, zu spezifizierende Kommunikation zwischen den beteiligten Organisationen beschränkt. Dies senkt unmittelbar die Komplexität, da die einzelne Organisation stets nur noch die Grenze
zur nächsten Organisation beachten muss, jedoch nicht
ihre internen Einzelprozesse.
Föderative Organisationen teilen das Interesse an einem
gemeinsamen Wertschöpfungsnetz, welches den einzelnen
Mitgliedern jedoch weitreichende Unabhängigkeit gewährt.
Die verbundenen Unternehmen müssen sich jedoch in einem gemeinsamen Raum definierter Standards, Richtlinien
und ggf. technischen Vorgaben bewegen – insbesondere
zur Gewährleistung von Sicherheitsanforderungen. Die
Prof. Dr.-Ing. Michael Höding
Erik Neitzel
Laufzeit – Term: 2009 bis 2014
Magdeburg Research and Competence Cluster (MRCC)
Finanzierung – Financing: Eigenmittel
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Realisierung der Informationssicherheit muss aufgrund
der Komplexität der Anwendungslandschaft methodisch
gestützt werden, einerseits bei der Entwicklung, jedoch
auch beim Betrieb der Anwendungssysteme.
Die Literatur fokussiert sich auf die Entwicklungssicht
(Vorgehensmodelle, Methoden, etc.), nicht den Betrieb.
Der Betrieb ist jedoch in der Praxis das verbreitetere Problem (Beispiel Banken: 70% der Aufwendungen sind dem
Betrieb zu schulden). Die praktische Relevanz des Pro-
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte
95
blems ist somit sehr groß, die wissenschaftlichen Beiträge
gleichzeitig sehr gering.
Grundsätzlich beschäftigt sich Informationssicherheitsmanagement mit dem Prozess der nachhaltigen Risikoreduktion in Bezug auf verschiedene Gefährdungen gegen die
drei Hauptkriterien der Informationssicherheit: Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Integrität. Diese Kriterien ändern
sich nicht, wenn sich Prozesse über mehrere Organisationen erstrecken. Ebenso bleiben die Gefährdungen
erhalten. Das Risiko hingegen wächst signifikant und somit
die Notwendigkeit der Implementierung effektiver Maßnahmen für relevante IT-Objekte.
Bislang existiert kein Rahmenwerk, welches die wachsende
Notwendigkeit der IT Governance über mehrere Organisationen, insbesondere der nachhaltigen Unterstützung
eines konsistenten Informationssicherheitsmanagements
für föderierte Unternehmensprozesse, adressiert. Das Forschungsvorhaben adressiert dieses Problem.
4.1.5 Database Performance Lab
Das Vorhaben wurde im Rahmen eines Forschungssemesters vorbereitet und beantragt. Die Durchführung wurde
als EFRE-Projekt 2012 gestartet.
Performance ist ein wesentlicher Aspekt für den betrieblichen Einsatz von Informationssystemen. Insbesondere bei
Big Data, also sehr großen Datenbanken für analytische
Auswertungen und Wissensgewinnung, ist Performance ein
wesentlicher Faktor für die mögliche Tiefe der Analyse.
Während funktionale Aspekte auch in der Lehre unmittelbar erfahrbar sind, ist dies im Bereich PerformanceOptimierung nur eingeschränkt möglich. Die in der Lehre
theoretisch vermittelten Grundlagen zeigen die vielfältigen
Ansätze, bleiben aber wenig plastisch. Aus diesem Grund
wurde im Rahmen des Projektes die Nutzung der Methode
Experiment untersucht. Hierzu wurde ein Labor eingerichtet, das Performance-Experimente auf speziellen virtuellen
Maschinen erlaubt.
Prof. Dr.-Ing. Michael Höding
Alexander Stein, Max Flügel, Malte Hahnenwald
Finanzierung – Financing: Forschungssemester,
EFRE
Die didaktische Aufbereitung als Experiment orientiert sich
dabei am deutschen Qualifikationsrahmen. Die bislang
erzielten Ergebnisse sind nicht durchweg zufriedenstellend.
Ziel der weiteren Arbeiten ist die Ausprägung der bereits
beschriebenen Experimente für verschiedene Niveaustufen,
um auch bei ungleichen Voraussetzungen einen individuell
optimalen Lernerfolg zu erreichen.
4.1.6 Kommunale IT-Sicherheit
Eine moderne und bürgernahe Verwaltung ist in zunehmendem Maße auf die automatisierte Datenverarbeitung
(ADV) mittels Informations- und Kommunikationstechnik
(IT) angewiesen. Dabei sind die Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Integrität der bearbeiteten Daten hohe
Schutzgüter. So sehr der Einsatz von IT hilft, Verwaltungsvorgänge effizienter zu gestalten, so sehr ist er auch
Einfallstor und für Bedrohungen gegenüber den oben
angesprochenen Schutzgütern. In dem Kooperationsprojekt
„Kommunale IT-Sicherheit“ sollen Empfehlungen für den
Aufbau eines Informationssicherheitsmanagementprozesses (ISMS) nach dem Grundschutzansatz des BSI in einer
kommunalen Verwaltung entwickelt werden.
96
Prof. Dr. Friedrich L. Holl
Dipl.-Pol. Max Luber
Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel
Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel
4.1.7 iPad-basiertes Online-Prüfungssystem
Im Rahmen von Innovationsgutscheinen wurde von der
Fachhochschule Brandenburg unter Federführung von
Prof. Dr. Paulus ein iPad-basiertes Online-Prüfungssystem
entwickelt. PC-basierte Zertifikatsprüfungen wie etwa für
den Certified Tester können nun von ISQI und seinen
Partnern mittels iPads abgenommen werden. Dies erlaubt
eine wesentlich größere Flexibilität und Mobilität, so dass
Prüfungen einfach ohne Papier auch in Kundenorganisationen durchgeführt werden können. Das Projekt ist heute
produktiv und wird international eingesetzt.
Prof. Dr. Sachar Paulus
Prof. Dr. Winfried Pfister,
studentischer Mitarbeiter Benjamin Buchholz
Fachhochschule Brandenburg und ISQI GmbH, Potsdam
kleiner und großer Innovationsgutschein
4.1.8 EU-FP7-Projekt OPTET
The OPTET project plans through a multi-disciplinary and
integrated approach to identify and address the drivers of
trust and confidence also fight against its erosion (especially true on the Internet or Cloud). The focus of the project
is on socio-technical systems connected to the Internet.
The resulting technologies enabling trustworthiness will
be verified on two distinct existing execution platforms to
demonstrate genericity of OPTET outcomes. The potential
of OPTET results will be demonstrated and evaluated in the
context of two operational use cases: one in the domain
of Ambient Assisted Living (AAL) and the second in Cyber
Crisis Management. Altogether, the OPTET project will significantly increase the trustworthiness of IT and Services
and thus strengthen the competitiveness of the European
software and service industry. By this OPTET will provide a
powerful foundation for designing and developing trustworthy system/services/apps stakeholders can trust (since
provable also garanteed) for the future Internet realizing
its promises.
The contribution of FHB is to develop metrics for trustworthiness and to support the design of a development
methodology that allows for a controlled development with
specific assurance properties.
Prof. Dr. Sachar Paulus (für das Teilprojekt an der FHB,
Gesamtprojektleitung bei Thales, Frankreich)
Holger Könnecke, Sandro Hartenstein
European Commission, Research Executive Agency
Finanzierung – Financing: 7. Forschungsrahmenprogramm der EU, Gesamtprojektbudget ca. 11 Mio EU,
Förderung für die FHB ca. 270.000 Euro
Thales Communications & Security SA, Frankreich;
SAP AG, Deutschland; Universität Duisburg-Essen,
Deutschland; Foundation for Research and Technology Hellas, Griechenland; University of Southampton, Großbritannien; Athens Technology Center SA,
Griechenland; Stiftelsen Sintef, Norwegen; IBM Israel
– Science and Technology Ltd, Israel; Amossys SAS,
Frankreich; Proviciel S.A., Frankreich; Thales Nederland
BV, Niederlande; Athens University of Economics and
Business – Research Center, Griechenland; Interdisciplinary Institute for Broadband Technology, Belgien;
Thales Services SAS, Frankreich
97
4.1.9 Projekt „Einsteigen − Zusteigen − Aufsteigen“
Das Projekt „Einsteigen − Zusteigen − Aufsteigen“ ist eines
von zwanzig vom BMBF geförderten Projekten der AnkomInitiative. Ausgehend vom existierenden Fachkräftemangel
im Land Brandenburg möchte der Fachbereich Wirtschaft
den akkreditierten Studiengang Bachelor BWL – Allgemeines Management noch stärker als bisher als eine
attraktive Einstiegsmöglichkeit für ein berufsbegleitendes
Hochschulstudium ausbauen.
Wesentliche Grundlage für das Vorhaben sind die im
Rahmen des INNOPUNKT-Projekts „Weitersehen − Weiterbilden − Weiterkommen" an der Fachhochschule Brandenburg erreichten messbaren Erfolge auf dem Gebiet der
Durchlässigkeit und die für den Bachelorstudiengang BWL
beschlossenen und heute konkret verwendeten Anrechnungsverfahren für im Beruf erworbene Kompetenzen.
Da bereits langjährige Erfahrungen der Hochschule bei der
Einbeziehung von Berufstätigen in ein Studium vorliegen,
kann der Fachbereich auf die hier gesammelten vielseitigen
Erfahrungen zurückgreifen, z. B. zu Aspekten wie Akquisition, organisatorische Abwicklung, didaktische Besonderheiten, IT-Arbeitsplattform etc.
Schwerpunkte des Projekts
Befragung von (potenziellen) berufsbegleitend
Studierenden: Entwicklung, Durchführung und Auswertung einer Befragung bei bestehenden berufsbegleitend
Studierenden und potenziellen berufsbegleitend Studierenden. Das Ziel besteht darin, die Bedarfe der Zielgruppe
bezüglich der Maßnahmen des Übergangsmanagements
genauer zu eruieren, um die Maßnahmen darauf anzupassen. Befragt werden sollen neben den bereits immatrikulierten Studenten auch Teilnehmer und Absolventen der
beruflichen Aufstiegsfortbildungen.
Prof. Dr. Jürgen Schwill
Dipl.-Kffr. (FH) Ursula Schwill,
M.sc. Communications and Marketing Eva Friedrich,
Dipl.-Betriebswirtin (FH) Dana Voigt
Bundesinstitut für Berufliche Bildung (BIBB)
Finanzierung – Financing: im Rahmen der Initiative
ANKOM-Übergang des BMBF; 100 % Finanzierung:
273.578,80 Euro (incl. Projektpauschale)
IHK Potsdam, AVT e.V., GBG
Verbesserte Angebote von Brückenkursen: Aufbauend auf den bestehenden Brückenkursen soll ein Angebot
konzipiert werden, dass auf eine Evaluation der jetzigen Fernstudierenden beruht. Fragestellungen im Rahmen der Evaluation bei den Fernstudenten könnten z. B.
sein: Welche Brückenkurse hätten Sie benötigt? Welches
Kursmodell wäre gut gewesen?
Studieneingangsphase für berufsbegleitend Studierende: Konzeption und Durchführung von Einführungstagen, die sowohl einen Kontakt zwischen berufsbegleitend
und „normal“ Studierenden ermöglichen und dennoch die
speziellen Bedarfe von berufsbegleitend Studierenden abdecken. Hier soll besonders darauf geachtet werden, dass
diejenigen Studierenden, die in ein höheres Semester einsteigen, auch den Kontakt zu den Kommilitonen erhalten.
Hier kann ein Mentoring der Fernstudenten für „Zusteiger“
sinnvoll sein.
Weiterbildung und Coaching für Lehrende: Lehren im
berufsbegleitenden Studium ist anders als in Präsenzstudiengängen. Daher werden hier zunächst Weiterbildungsangebote unterbreitet, die von der Nutzung der elektronischen Plattform über die Ablage von Dateien (Nutzung
von interaktiven Tools wie Wikis oder Einreichaufgaben),
über die Einbindungsmöglichkeiten der betrieblichen Praxis
in Lehreinheiten (Stichwort: berufsintegrierendes Lehren
und Prüfen) bis hin zu didaktischen Einheiten für die i. d.
R. anspruchsvollen Studierenden der Fernstudiengänge
gehen. Außerdem sollen „Best Practices“ von Lehrenden
weitergegeben werden, indem diese ein Coaching für neue
Kolleginnen und Kollegen übernehmen, die erstmals in
berufsbegleitenden Studiengängen eingesetzt werden. Abgerundet werden soll das Angebot für die Lehrenden in der
Erstellung eines „Lehrleitfadens“, in dem die Möglichkeiten
berufsbegleitender Lehrvermittlung dokumentiert werden.
Da eine ständige Überarbeitung dieses Instrumentes nötig
sein wird, ist es als Online-Dokument angedacht.
Mentoring für berufsbegleitend Studierende/
Teilzeitstudierende: Studierende erhalten einen
Ansprechpartner, der alle Fragen bezüglich des Studiums
beantwortet (z. B. Erstellung individueller, auf die Lebenssituation angepasster Studienpläne, Besprechung von Prüfungsangelegenheiten, Beratung bei Problemen im Studium, Beratung bei Problemen der Vereinbarkeit zwischen
Beruf, persönlicher Lebenssituation und Studium [Netzwerk
innerhalb und außerhalb der Hochschule]).
Kommunikation der Studiengänge in die Zielgruppe;
Verbesserung der Internetseite und Einbindung der
Lernplattform Moodle in eine einheitliche Präsenz
des Internetangebotes: Es ist essentiell für die Nachfrager von Fernstudienangeboten, sich über das Internet
auszutauschen und die notwendigen Informationen zu
erhalten; hier sollte nachgebessert werden. Insbesondere
eine Möglichkeit der elektronischen Vorabanfrage, welche
Abschlüsse anrechenbar sind und wie die Anrechnung
98
funktioniert, ist wichtig. Die Einbindung der Lernplattform
in diesen Kontext ist ein weiterer wichtiger Schritt, so dass
alle Informationen zum berufsbegleitenden Studieren auf
einer Seite zu finden sind. Zu diesem Zweck bietet sich eine
Einbindung der Inhalte auf die bereits bestehende Internetpräsenz des Projekts „Weitersehen-Weiterbilden-Weiterkommen“ (www.weiterkommen-in-brandenburg.de) an.
Informationsveranstaltungen in den Präsenzstellen:
Durch eine gute Zusammenarbeit mit den Präsenzstellen-
leitern und Informationsveranstaltungen vor Ort, aber auch
in den Unternehmen und Bildungsträgern der Region soll
das Studium auch in der west- und nordbrandenburgischen
peripheren Region noch besser kommuniziert werden.
Brückenkurse in den Präsenzstellen: Alle Brückenkurse sollen vor Ort in den Präsenzstellen angeboten werden. Dazu
werden Kooperationen mit ortsansässigen Bildungsunternehmen eingegangen, um Fahrtkosten zu minimieren.
Diese müssen angeleitet, ein Qualitätsstandard festgelegt
und eine Form der Evaluation entwickelt werden.
4.1.10 Projekt „Dual − Lokal − Regional“
Erstellung einer Studie zum Thema „Duales Studium
in Brandenburg“
Die Studie soll untersuchen, welche Faktoren die Einführung dualer Studiengänge im Land Brandenburg bisher
erschwert hat. Weiterhin gilt es zu untersuchen, welche
Rahmenbedingungen duales Studium befördern und welche Auswirkungen ein derartig konzipiertes Studium auf die
Fachkräfteausbildung und -bindung im Land Brandenburg
haben kann.
Außerdem soll untersucht werden, ob in der hauptsächlich
durch KMU geprägten Wirtschaftslandschaft Brandenburgs
ein duales Studium in verschiedenen Fachrichtungen auf
Bedarf stoßen würde und welche Anforderungen die Unternehmen an ein solches Studium hätten.
Durch Literaturrecherche und Auswertung vorhandener
Studien soll die Grundlage für eine eigene Untersuchung in
Brandenburger Unternehmen geschaffen werden.
Anhand dieser Erkenntnisse sollen Thesen formuliert
werden, die dann in Befragungen belegt oder widerlegt
werden sollen. Als Beispiel: „Duales Studium wird von den
Unternehmen im Land Brandenburg als sinnvolle Ergänzung zu den bisherigen Ausbildungsformen angesehen.“
In einem ersten Schritt sollen diese Thesen durch Experteninterviews nochmals verifiziert werden. Dazu sollen ca.
10 Unternehmen im Land befragt werden, die eine heraus-
Dipl.-Kffr. (FH) Ursula Schwill,
Dipl.-Betriebswirtin (FH) Dana Voigt
Sponsorship and Lead Institution: Ministerium
für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes
Brandenburg
Finanzierung – Financing: im Rahmen der ESF-Förderung des MWFK, Fördersumme: 63.691,73 Euro
ZAB, alle IHK des Landes Brandenburg, alle HWK des
Landes Brandenburg, UVB, DGB
ragende Rolle für die jeweilige Region einnehmen. Die
Erkenntnisse der Experteninterviews und die formulierten
Thesen sollen dann in einer landesweiten Onlinebefragung
von Unternehmen der Branchen Automotive, Biotechnologie, Energiewirtschaft, Logistik, Medien/IKT, Optik, Papier,
Luftfahrttechnik, Metall, Mineralölwirtschaft/Biokraftstoffe,
Gesundheit, Tourismus und Schienenverkehrstechnik einfließen.
99
4.1.11 Projekt „Produktneuheiten im Einzelhandel“
Die zentrale Aufgabe bestand darin, in ausgewählten
Edeka-Märkten die Akzeptanz von (regionalen) Produktneuheiten theoretisch und empirisch zu analysieren und
auszuwerten sowie Erfolgsfaktoren bei der Neuprodukteinführung herauszuarbeiten.
studentische Projektgruppe
Finanzierung – Financing: proagro e.V. - Verband
zur Förderung des ländlichen Raumes im Land Brandenburg e.V., Dorfstraße 10, 14513 Teltow-Ruhlsdorf in
Kooperation mit Edeka, Minden
4.1.12 IEPA module / ETAP module
The general aim of this project is to establish a coherent network between students in accountancy practice in
Europe, enables them to work with each other in accountancy; to prepare reports for international companies and
participate in the consolidated accounts process with the
company chief accountant (or chartered accountant). This
module shall provide students with international practice as
an assistant in consolidating accounts.
The module shall be officially recognised as an integral
part of the coursework in each of the partner institutions
and shall be incorporated in the official programmes of
their final year.
The subjects of this module will include:
• legislation and taxation practice in different member
states,
• accountancy profession in Europe,
• basic consolidated accounts practice in various European
countries (7th European directive, IASC standards, US
GAAP and UK GAAP),
• stock market financial information rewards,
• reporting activities between subsidiaries and main company located in different countries (building up a subsidiary, buying a subsidiary, dividing a company, contribution
100
Prof. Dr. Joachim S. Tanski
Finanzierung – Financing: EU
inside a group, taxes and consolidated accounts, possibilities to share dividends),
• small and middle-size European companies, large European and international companies accountancy tasks and
problems.
A team of European accountancy experts (including university lecturers, and professional accountants) will create
useful pedagogical material [theoretical surveys (law,
taxation, accountancy profession) and real practical cases
(reporting, annual accounts, consolidated accounts, stock
market information)]; and set up the means for communication between students, teachers and specialists of
partner institutions (e-mail, web site, video-conferences,
European week …). They will aim at preparing students for
the practice of accountancy in European subsidiaries and
for working as an assistant to the accountancy director in
charge of: general reporting, consolidated accounts and
stock market financial information.
4.1.13 Projekte mit Studenten
Die hier durchgeführten studentischen Projekte sind aus
den in der Studienordnung vorgeschriebenen Projektarbeiten entstanden. Über die Erledigung einer Pflichtleistung
gemäß Studienordnung hinaus ist es Ziel dieser Arbeiten,
die Studenten möglichst frühzeitig an Aufgaben heranzuführen, die einen über die Projektphase hinausgehenden
Nutzen sowohl für die beteiligten Studenten selbst als
gleichermaßen auch für Dritte (Praktiker, Lernende, Wissenschaftler) bieten. Da sich die Ergebnisse derartiger
Projektarbeiten regelmäßig in einer schriftlichen Dokumentation niederschlagen, liegt es nahe, diese Arbeiten
kontinuierlich in Buchform zu publizieren.
Die Projektarbeiten können aus einem der folgenden Bereiche stammen:
• Wissenstransfer
• Beratung
• Coaching
• anwendungsbezogene Forschung oder Entwicklung
Die im hier darzustellenden Berichtszeitraum abgeschlossenen Arbeiten entstammen den Bereichen Wissenstransfer
und Beratung.
TaschenGuide Steuerrecht
Ziel dieses Projektes ist eine zusammenfassende Darstellung aller zentralen Steuerarten in komprimierter Form,
was es bis dahin nicht gab. Das Buch bietet damit eine
leicht zu erfassende Darstellung aller wichtigen Steuerarten
und ihrer Bedeutung für den Steuerpflichtigen. Aus dem
Inhalt geht hervor, wie die Grundzüge des jeweiligen Besteuerungsverfahrens geregelt sind, so dass leicht geprüft
werden kann, ob eine Steuerpflicht im Einzelnen besteht
und wie hoch die Steuerlast ist. Des Weiteren wird gezeigt,
wie sich die Steuern gegenseitig beeinflussen.
Die 7-köpfige Projektgruppe hat das Projekt trotz dramatischer Änderungen des Steuerrechts während der Erstellungsphase selbständig zu Ende geführt und das gesetzte
Projektziel sicher erreicht: Problemlos konnte diese Darstellung bei einem führenden Fachbuchverlag (Haufe) untergebracht werden. Aufgrund des großen Erfolges dieses
Buches ist nunmehr eine jährlich aktualisierte Neuauflage
projektiert; zur Zeit der Erstellung dieses Forschungsberichts wurden deshalb bereits die Arbeiten an der 10.
Auflage begonnen. Dieses Buch erarbeitet sich mittlerweile
einen Spitzenplatz unter den Lehrbüchern zum Steuerrecht.
Prof. Dr. Joachim S. Tanski
Beratung zur Existenzgründung
Ziel des Projektes war es, einen praxisorientierten Leitfaden zu schaffen, der einem Existenzgründer von der Idee
bis zum laufenden Geschäftsbetrieb als Orientierung und
Handlungshilfe dienen kann. Durch die Verwendung vieler
Checklisten war zu gewährleisten, dass in den einzelnen
Phasen alle wichtigen Punkte erledigt und häufige Fehler
vermieden werden. Die interne Unabhängigkeit der einzelnen Themenbereiche dient sowohl der Übersichtlichkeit
und Abgrenzung der jeweiligen Aufgaben, als auch der
Nutzung als Nachschlagewerk.
Bereits vor Arbeitsbeginn konnte der Haufe-Verlag für
dieses Konzept gewonnen werden, der dieses Thema für
seine Reihe TaschenGuide projektierte. Zwei Studenten
bearbeiteten in der Folge dieses Projekt nach den formalen
Regeln dieser am Markt bereits bestens eingeführten und
populären Buchreihe. Im TaschenGuide sind in übersichtlicher Form – auch durch die Verwendung zahlreicher
Checklisten – die wichtigsten Schritte bei der Gründung
eines Unternehmens dargestellt. Besondere Beachtung
liegt dabei auf den Bereichen, die sich als häufige Ursachen für das Scheitern von Gründungen erwiesen haben.
Die Anordnung der Themenbereiche erfolgte entsprechend
der zeitlichen Reihenfolge des Ablaufs einer Gründung. Die
Themenbereiche sind so gestaltet, dass sie unabhängig
voneinander genutzt werden können.
Auch dieser von Studenten bearbeitete TaschenGuide
wurde am Markt sehr gut von den Kunden angenommen. So ist schon im Jahr der Ersterscheinung eine erste
deutsche Lizenzausgabe erschienen und eine Lizenz an
einen polnischen Verlag vergeben. Die zweite Auflage
erschien im Jahr 2002 unter Überarbeitung und Aktualisierung durch dieselben Autoren, während in 2004 bereits die
dritte Auflage erreicht wurde. Eine weitere Aktualisierung
wurde dann in 2006 mit der vierten Auflage umgesetzt, der
in 2009 schon die fünfte Auflage folgte. Zum Jahreswechsel 2012-13 wurde mit den Vorarbeiten für die sechste
Auflage begonnen.
101
4.2 Publikationen
Braunisch, D.; Mieke C. (2012): Steuerungsmöglichkeiten für die rückführende Logistik. In: Mieke, C.;
Braunisch, D. (Hrsg.): Innovative Produktionswirtschaft –
Jubiläumsschrift zu 20 Jahren produktionswirtschaftlicher
Forschung an der BTU Cottbus. Berlin 2012, S. 292 - 312.
Burger-Menzel, B. (2010): Technology Transfer, University-Industry Linkages and the Micro-Level, in: Universidad
Externado de Colombia (ed.), Regional competence in
technology and innovation management in Latin America
(Competence Centre Technology and Innovation Management/ CC TIM), Bogota, Colombia, 14.-18.9.2010
Burger-Menzel, B. (2011): Creators and National Innovation Systems: How to Integrate Motivational Factors
into Policy Considerations, in: Aboites, J./ Corona, J. M.
(eds.), Economía de la Innovación y Desarollo, Mexico-City,
pp.267-285 (refereed publication)
Burger-Menzel, B.; Cabero Tapia, P. (2011): ICT-based
learning and diffusion awareness: Insights from social
network analysis and reflections on the Bolivian Case, Globelics Conference, Buenos Aires, 14.-17.11.2011 (refereed
paper)
Burger-Menzel, B.; Assadi, S. (2012): The economics
of open sourcing: A new type of interactive learning within
national innovation systems, Ide@s CONCYTEG, 7 (80), pp.
240-260 (refereed journal)
Flügel, M.; Stein, A.; Höding, M. (2012): DatenbankPerformance und Benchmarks in der Lehre. In Proc. of
Workshop „Grundlagen von Datenbanken“, Lübbenau, 2012
Franz, R. U.: siehe Heinrich und Johansen
Heinrich, H.; Johannsen, A.; Franz, R. U., Bohne, D.
(Hrsg.) (2011): Mobile Prozesse im ERP-Umfeld – Realität oder Vision? Tagungsband zum 10. Berlin-Brandenburger SAP-Forum der Fachhochschule Brandenburg am
26.05.2011 .
Heinrich, H.: siehe auch Johannsen
Hildebrandt, K.; Humml, S.; Podebrad, I. (2011):
IT-Forensik ausgewählte Aspekte zu sicheren Rechnerarchitekturen, FAT und NTFS. Berlin, Eigenverlag, 2011
Höding, M.; Neitzel, E. (2012): Sicherheit bei Datenbankzugriffen. In: WISU — Das Wirtschaftsstudium, Nr. 4,
S. 547 - 554, Langer Verlag Düsseldorf, 2012.
Höding, M.: siehe auch Flügel, Neitzel
Johannsen, A.; Franz, R. U.; Heinrich, H. (Hrsg.)
(2012): In-memory-Computing - Die Rückkehr der Unternehmenssteuerung in Echtzeit? Tagungsband zum 11.
Berlin-Brandenburger SAP-Forum der Fachhochschule
Brandenburg am 25.10.2012.
Lüthy, A. (2012): Begehrt: Die Generation Y. In: Health &
Care Management, 10/ 2012, Holzmann Medien Verlag.
Lüthy, A.; Buchmann, U. (2012): Umfassendes Dienstleistungsmanagement: Pflichtaufgabe für Krankenhäuser.
In: Korff, U. (Hrsg): Patienten Krankenhaus: Wie Kliniken
den Spagat zwischen Ökonomie und medizinischer Spitzenleistung gelingt. Springer Gabler Verlag
102
Mieke, C.; Wikarski, D. (2011): Einsatz von Prozessmanagementmethoden im Bereich von Prozessinnovationen am
Beispiel von Benchmarking 3.0. In: Mieke, C.; Behrens, S.
(Hrsg.): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement
– Ausgewählte Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011.
Berlin 2011, S. 273 - 286.
Mieke, C. (2011): Potenzielle interne Innovatoren erkennen und stärken. In: Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte
Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011, S.
137 - 158.
Mieke, C.; Nagel, M.; Schminder, C. (2011): Einfluss
externer Trends auf die Innovationsstärke von Unternehmen. In: Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.): Umfeldorientiertes
Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der
PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011, S. 125 - 136.
Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.) (2011): Umfeldorientiertes
Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der
PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011.
Mieke, C.; Wikarski, D. (2011): Prozessinnovation und
Prozessmanagement – Abgrenzung und Annäherung
zweier Managementfelder. In: Wissenschaftsmanagement –
Zeitschrift für Innovation. 2011, Heft 5, S. 38 - 44.
Mieke, C. (2011): Innovationen in Ideen-Netzwerken. In:
Tilebein, M. (Hrsg.): Innovation und Information. Berlin
2011, S. 205 - 218.
Mieke, C. (2011): Benchmarking 3.0 – Prozessinnovationen erfolgreich initiieren. In: Wissensmanagement.
2011, Heft 6, S. 51 - 53.
Mieke, C.; Kutscher, A. (2011): Nachhaltigkeitsfokus in
der Logistik – Ausgestaltungsansätze für Grüne Logistik im
Umfeld von Logistikdienstleistern. In: Supply Chain Management. 2011, Heft 1, S. 15 - 19.
Mieke, C.: Portfoliogestütztes Roadmapping in der Technologievorausschau. In: Jeschke, S.; Hauck, E.; Hees, F.;
Tilebein, M.; Fischer, T.; Schwaninger, M. (Hrsg.): Interdisziplinarität und Komplexität. Berlin 2012, S. 37 - 44.
Mieke, C. (2012): Prozess-Roadmapping – Werkzeug zur
Planung von Prozess-Innovationen. In: Mieke, C.; Braunisch, D. (Hrsg.): Innovative Produktionswirtschaft – Jubiläumsschrift zu 20 Jahren produktionswirtschaftlicher
Forschung an der BTU Cottbus. Berlin 2012, S. 101 - 114.
Mieke, C.; Braunisch, D. (Hrsg.) (2012): Innovative
Produktionswirtschaft – Jubiläumsschrift zu 20 Jahren
produktionswirtschaftlicher Forschung an der BTU Cottbus.
Berlin 2012.
Mieke, C. (2012): Strategische Planung von Prozessvarianten mittels Prozess-Roadmapping. In: Industrie Management – Zeitschrift für industrielle Geschäftsprozesse. 2012,
Heft 4, S. 47 - 50.
Mieke, C. (2012): Innovationsplanung mit portfoliogestützten Technologie-Roadmaps. In: Wissensmanagement. 2012, Heft 4, S. 14 - 16.
Mieke, C.: siehe auch Braunisch
Fachbereich Wirtschaft − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Neitzel, E.; Höding, M. (2012): Sicherheit bei Datenbankzugriffen. In: (Hrsg.): WISU — Das Wirtschaftsstudium; 547-554; Langer Verlag Düsseldorf; 2012;
Neitzel, E.; Witt, A. (2012): Towards Process Centered
Information Security Management — A Common View for
Federated Business Processes and Personal Data Usage
Processes, p. 189-192; M. Helfert, C. Francalanci, J. Filipe;
2012;
Neitzel, E.; Franz, R. (2012): Sicherheit in ERP-Konfigurationen. In: ERP Management 4; 2012
Neitzel, E.: siehe auch Höding
Podebrad, I.: siehe Hildebrandt
Tanski, J. S. (2010): Internationale Rechnungslegungsstandards — IAS/IFRS Schritt für Schritt. München, 3. Aufl.
2010
Tanski, J. S. (2010): Technische Anlagen und Maschinen.
In: Federmann/Gnam (Hrsg.): Handbuch der Bilanzierung.
Freiburg im Breisgau 1960 ff. (Loseblattwerk)
Tanski, J. S. (2010): Zeit- / Tageswert. In: Federmann/
Gnam (Hrsg.): Handbuch der Bilanzierung. Freiburg im
Breisgau 1960 ff. (Loseblattwerk)
Tanski, J. S. (2010): Kommentierung von § 246 HGB. In:
Karl Petersen, Christian Zwirner, Gerrit Brösel (Hrsg.): Systematischer Praxiskommentar Bilanzrecht, Köln 2010
Tanski, J. S. (2010): Interne Revision im Krankenhaus.
In: Institut für Interne Revision Österreich – IIA Austria
(Hrsg.): Von der ARGE bis zum heutigen Institut für Interne Revision, Wien 2011
Tanski, J. S. (2010): Bilanzrechtsmodernisierung und
IFRS: Distanz und Nähe. In: IRZ 1/2010, S. 15-19
Tanski, J. S. (2011): Jahresabschluss in der Praxis
München, 1. Aufl. 2011
Tanski, J. S. (2011): Die Effizienzprüfung des Aufsichtsrats. Stuttgart 2011 (mehrere Co-Autoren)
Tanski, J. S. (2011): Existenzgründung. Freiburg, 5. Aufl.
2011 (mehrere Co-Autoren)
Tanski, J. S. (2011): Bilanzierung von Kreditbearbeitungsgebühren. In: DStR 46/2011, S. 2211-2213 (mehrere
Co-Autoren)
Tanski, J. S. (2011): Steuerrecht. Freiburg, 8. Aufl. 2011
Tanski, J. S. (2012): Steuerrecht. Freiburg, 9. Aufl. 2012
Tanski, J. S. (2012): Jahresabschluss in der Praxis.
München, 2. Aufl. 2012
Tanski, J. S. (2012): Rechnungslegung und Bilanztheorie.
München 2012
Tanski, J. S. (2012): Selbständigkeit wagen. Freiburg
2012 (mehrere Co-Autoren)
Tanski, J. S.: Jährliche Buchbesprechungen in: Die Wirtschaftsprüfung (WPg)
Tanski, J. S.; Freidank, M. C.-Ch. (Hrsg.): ManagementHandbuch Accounting, Controlling and Finance (ACF).
München 2002 ff.
Wikarski, D.; Beck, E.; Schrader, T. (2011): MedPro
2011, Tagung zur Medizinischen Prozessmodellierung,
Tagungsband, Alcatel-Lucent-Stiftung, 2012 (http://www.
stiftungaktuell.de/files/sr98_prozessmodellierung_medizin.
pdf)
Wikarski, D. (2012): Prozessmodellierung zur Qualitätssicherung in den Bereichen Medizin, Rehabilitation und
Ausbildung – Konzepte, Erfahrungen und Maximen,
MedPro 2011, Tagung zur Medizinischen Prozessmodellierung (Hrsg. E. Beck, T. Schrader, D. Wikarski) AlcatelLucent-Stiftung, 2012
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Publikationen
103
4.3 Vorträge
Agustian, G., Wikarski, D. (2012): Modellierung medizinischer Prozesse mit der SemTalk-KSA-FHB-Methode,
MedPro 2012, Fachhochschule Brandenburg, September
2012
Burger-Menzel, B. (2011): Perspectives: Open Source
and Technological Catching-up Processes in Developing
Countries, Symposium: ‘Desarrollo y Perspectivas de las
Tecnologías de Información en Bolivia’, La Paz, Bolivia, 16.19.5.2011
Burger-Menzel, B. (2012): Individual Creativity and
Technology Policy: The FTN-Model, Scientific Workshop,
Aarhus University, Herning, 29.10.2012
Burger-Menzel, B. (2012): El marco Alemán de cualificaciones para la educación superior: Su articulación con respecto al marco Europeo, su definición y implementación,
Proyecto Alfa Puentes, Guatemala City, 8.10.2012
Höding, M.: siehe Neitzel
Lüthy, A. (2011): Wege aus dem Ärztemangel in O & U –
Wie können Krankenhäuser dafür sorgen, dass Familie und
Beruf vereinbar ist? Deutscher Kongress für Orthopädie
und Unfallchirurgie 2011. 26.10.2011, Berlin
Lüthy, A. (2011): Personalentwicklung als Strategie in
schwierigen Zeiten: Wie kann das Personal für die Zukunft gerüstet werden und wie kann das KTQ-Modell dabei
helfen? KTQ Forum 2011.23.9.2011, Berlin
Lüthy, A. (2011): Personalenwicklung im Krankenhaus:
Lust oder Last. Hauptstadtkongress Gesundheit 2011,
12. 5. 2011, Berlin
Lüthy, A. (2012): Personalmarketing: Was Kliniken von
den Besten anderer Branchen lernen können. Gesundheitspflege-Kongress. 26.10.2012, Hamburg
Lüthy, A. (2012): Ethik im Spannungsfeld zwischen Qualität und Kosten. KTQ Forum 2012. 19.10.2012, Berlin
Lüthy, A. (2012): Social Media, Personalgewinnung und
Employer Branding: Ein Überblick. Hauptstadtkongress
Gesundheit 2012. 14. 6.2012, Berlin
Mieke, C. (2011): Anforderungen an künftige Produktionsprozesse – Ausgangspunkt produktionstechnologischer
Innovations-, Technologie- und Prozessplanung; Adventstagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung
Berlin-Brandenburg e.V. 2011; 16.12.2011, Cottbus
Mieke, C. (2011): Prozessinnovationen mittels Benchmarking 3.0; Ostertagung der Produktionswissenschaftlichen
Vereinigung Berlin-Brandenburg e.V. 2011; 07.05.2011,
Brandenburg a.d.H.
Mieke, C. (2012): Planung innovativer Prozesse mit Roadmaps; Adventstagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin-Brandenburg e.V. 2012; 01.12.2012, Cottbus
Mieke, C. (2012): Portfoliogestütztes Roadmapping in der
Technologie-Vorausschau; Konferenz für Wirtschafts- und
Sozialkybernetik KyWi 2012; 26.-27.06.2012, Aachen
Mieke, C. (2012): Portfoliogestützte Technologie-Roadmaps – Einsatzfelder, Methodik, Bewertung; Ostertagung
der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin-
104
Brandenburg e.V. 2012; 05.05.2012, Berlin
Neitzel, E.; Höding, M. (2010): „Flash-Disks für das
schnelle Commit in Oracle“ GvD — Grundlagen von Datenbanken / Database Foundations Conference (Rostock), Juni
2010
Schwill, J. (2011): Customer Relationship Management
in Bankbetrieben, Vortrag am 15.02.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des
dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“
Schwill, J. (2011): Internes Marketing in Bankbetrieben,
Vortrag am 16.02.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“
Schwill, J. (2011): Möglichkeiten zur Ermittlung des
Kundenwertes in Bankbetrieben, Vortrag am 28.02.2011
bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im
Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and
Finance“
Schwill, J. (2011): Innovation Management, Poltawa
National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU),
Poltawa, 12.09.2011
Schwill, J. (2011): Idea Management, Poltawa National
Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa,
13.09.2011
Schwill, J. (2011): Open Innovation, Poltawa National
14.09.2011
Schwill, J. (2011): Complaint Management, Poltawa
Poltawa, 15.09.2011
Schwill, J. (2011): Zielgruppenorientiertes Marketing in
Bankbetrieben, Vortrag am 22.09.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des
Schwill, J. (2011): Entwicklung von Marketingstrategien
Schwill, J. (2011): Ansätze modernen Marketingmanagements in Bankbetrieben, Vortrag am 26.09.2011 bei der
Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen
des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“
Schwill, J. (2011): Mitarbeiterführung in Bankbetrieben,
Schwill, J. (2012): Strategische Marktanalyse im B2B,
Vortrag am 13.02.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen
Schwill, J. (2012): Customer Relationship Management
Schwill, J. (2012): Internes Marketing in Bankbetrieben,
Vortrag am 20.02.2012 bei der Berufsakademie für Bank-
Fachbereich Wirtschaft − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
wirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“
Schwill, J. (2012): Möglichkeiten zur Ermittlung des
Kundenwertes in Bankbetrieben, Vortrag am 27.02.2012
bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im
Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and
Finance“
Schwill, J. (2012): Erfolgreiches Marketing im B2B, Vortrag am 05.03.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen
Schwill, J. (2012): Strategische Marktanalyse im B2B,
Vortrag am 08.05.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen
Schwill, J. (2012): Erfolgreiches Marketing im B2B, Vortrag am 24.05.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen
Schwill, J. (2012): Zielgruppenorientiertes Marketing in
Bankbetrieben, Vortrag am 13.09.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des
Schwill, J. (2012): Entwicklung von Marketingstrategien
Schwill, J. (2012): Ansätze modernen Marketingmanagements in Bankbetrieben, Vortrag am 17.09.2012 bei der
Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen
des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“
Schwill, J. (2012): Mitarbeiterführung in Bankbetrieben,
Schwill, J. (2012): Innovation Management, Poltawa
Poltawa, 24.09.2012
Schwill, J. (2012): Idea Management, Poltawa National
25.09.2012
Schwill, J. (2012): Open Innovation, Poltawa National
26.09.2012
Wikarski, D. (2011): Gesundheitskioske als Assistenzsysteme für die medizinische Breitenversorgung?, 6.
Landeskonferenz Telematik im Gesundheitswesen,
Potsdam, 16.2.2011 (http://www.telemed-initiative.de/
konferenzen/copy2_of_6-fachkonferenz/dokumentation6-landeskonferenz )
Wikarski, D. (2011): Prozessmodellierung zur Qualitätssicherung in den Bereichen Medizin, Rehabilitation und
Ausbildung − Konzepte, Erfahrungen und Maximen,
MedPro 2011, Fachhochschule Brandenburg, 14.4.2011
(http://bsn-projekt.de/index.php?id=vortraege)
Wikarski, D.: siehe auch Agustian
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Vorträge
105
Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Wirtschaft,
Magdeburger Straße 50, D-14770 Brandenburg an der Havel
Fax: +49 3381 355 - 199
Dekan
Telefon: +49 3381 355 - 230
E-Mail: dekan-w(at)fh-brandenburg.de
Prodekan
Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Mieke
Telefon: +49 3381 355 - 283
E-Mail: mieke(at)fh-brandenburg.de
Sekretariat
Kirsten Kapons
Telefon: +49 3381 355 - 201
E-Mail: kapons(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. phil.
Ulrich Brasche
Volkswirtschaftslehre,
insbesondere Europäische Integration
Economics,
Integration of Europe in particular
Telefon: +49 3381 355 - 232
E-Mail: brasche(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. pol.
Bettina Burger-Menzel
Betriebswirtschaftslehre, Technologie- und
Innovationsmanagement
Business Administration, Technology and
Innovation Management
Telefon: +49 3381 355 - 231
E-Mail: burgerme(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Eberhard von Faber
(Honorarprofessor)
ICT-Security in Netzen, Systemen und Anwendun-
E-Mail: fabere(at)fh-brandenburg.de
gen, Prozesse, Sicherheitsorganisation und Strategie; Identitäts- und Zugriffsmanagement; Sicherheit
im Outsourcing; Evaluierung und Messverfahren
Prof. Dr. rer. nat.
Robert U. Franz
Betriebswirtschaftliche Anwendungen
der Informatik
Enterprise Resource Planning
Telefon: +49 3381 355 - 227
E-Mail: franz(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Franz-Peter Heider
(Honorarprofessor)
Informationssicherheit, Kryptographie
Information Security, Cryptography
E-Mail: f.p.heider@t-online.de
Prof. Dr.-Ing.
Hartmut Heinrich
Integrierte computergestützte Anwendungen in Fertigungsbetrieben, PPS
Integrated computer-based applications in
manufacturing plants, PPS
Telefon: +49 3381 355 - 230
E-Mail: heinrich(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Wolf-Christian
Hildebrand
Allgemeine Betriebswirtschaftslehre,
insb. Logistik und Organisation
General Business Administration, Logistics
and Organisation in particular
Telefon: +49 3381 355 - 273
E-Mail: wolf-christian.hildebrand(at)
fh-brandenburg.de
Prof. Dr.-Ing.
Michael Höding
Netzbasierte Anwendungen für den Handel/
Telefon: +49 3381 355 - 243
E-Mail: hoeding(at)fh-brandenburg.de
Electronic Business, Wirtschaftsinformatik
Net-based Application for Trade/Electronics
Business, Business Information Systems
Prof. Dr. rer. pol.
Uwe Höft
106
Technologie- und Innovationsmanagement
Technology and Innovation Management
Telefon: +49 3381 355 - 203
E-Mail: hoeft(at)fh-brandenburg.de
Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Prof. Dr. rer. nat.
Friedrich Lothar Holl
Bürokommunikation und
Verwaltungsautomation
Office Communication and
Administration Automation
Telefon: +49 3381 355 - 229
E-Mail: holl(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. oec.
Andreas Johannsen
Systementwicklung und -integration
System Development and Integration
Telefon: +49 3381 355 - 256
E-Mail: johannse(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. phil.
Anja Lüthy
Betriebswirtschaftslehre, Dienstleistungsmanagement und -marketing
Business Administration,
Service Management and Marketing
Telefon: +49 3381 355 - 244
E-Mail: luethy(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Vera G. Meister
Betriebliche Anwendungen der Informatik
und Wissensmanagement
Enterprise Resource Planning and
Knowledge Management
Telefon: +49 3381 355 - 297
E-Mail: meisterv@fh-brandenburg.de
Manfred Mertins
(Honorarprofessor)
Reaktorsicherheit
Reactor Safety
Christian Mieke
Betriebswirtschaftslehre,
insbesondere Innovationsmanagement
especially Innovation Management
Telefon: +49 3381 355 - 283
E-Mail: mieke(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Sachar Paulus
Unternehmenssicherheit und
Risikomanagement
Corporate Security and Risk Management
Telefon: +49 3381 355 - 278
E-Mail: paulus(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer nat.
Winfried Pfister
Wirtschaftsinformatik, insb. betriebswirtschaftliche Anwendungen in der Informatik
Business Information System, especially
Computer Applications in Business
Telefon: +49 3381 355 - 289
E-Mail: pfister(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. phil.
Igor Podebrad
(Honorarprofessor)
IT-Forensik, Cyber Crime
IT Forensics, Cyber Crime
E-Mail: Igor.Podebrad@commerzbank.com
Prof. Dr. rer. oec.
Jochen Scheeg
(Gastprofessor)
Gastprofessor in der Wirtschaftsinformatik
Guest Lecturer at Business Information
System
E-Mail: scheeg(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. pol.
Bernd J.
Schnurrenberger
Mittelstandsorientierte BWL/
Unternehmensführung
Medium-Sized Business/
Corporate Management
Telefon: +49 3381 355 - 292
E-Mail: schnurrenberger(at)fh-brandenburg.
de
Prof. Dr. jur.
Michaela Schröter
Betriebswirtschaftslehre, Wirtschaftsrecht,
Internetrecht
Business Administration, Business Law,
Internet Law
Telefon: +49 3381 355 - 259
E-Mail: schroetm(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. pol.
Jürgen Schwill
Betriebswirtschaftslehre, insbes. Internationales Management und Marketing
Business Administration, especially
International Management and Marketing
Telefon: +49 3381 355 - 200
E-Mail: schwill(at)fh-brandenburg.de
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren
107
Prof. Dr. rer. pol.
Cord Siemon
Betriebswirtschaftslehre,
insbesondere Unternehmensgründungen
especially Entrepreneurship
Telefon: +49 3381 355 - 241
E-Mail: siemon(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. oec.
Hubertus Sievers
Rechnungswesen, Controlling und Unternehmensnachfolge
Accounting, Control and Business Transfer
Telefon: +49 3381 355 - 242
E-Mail: sievers(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. oec.
Michael Stobernack
Empirische Wirtschaftsforschung und
Ökonometrie
Empirical Economics and Econometrics
Telefon: +49 3381 355 - 239
E-Mail: stobernack(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. jur.
Detlef Stronk
(Honorarprofessor)
108
E-Mail: stronk(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. pol.
Joachim Tanski
Betriebswirtschaftslehre, Steuerlehre und
Rechnungswesen
Business Administration, Taxation, and
Accounting
Telefon: +49 3381 355 - 206
E-Mail: tanski(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. nat.
Dietmar Wikarski
Computergestützte Gruppenarbeit
Collaborative Computing
Telefon: +49 3381 355 - 277
E-Mail: wikarski(at)fh-brandenburg.de
Prof. Dr. rer. oec.
Andreas Wilms
Allgemeine Betriebswirtschaftslehre,
insbesondere Finanzmanagement
General Business Administration,
Financial Management in particular
Telefon: +49 3381 355 - 220
E-Mail: andreas.wilms@fh-brandenburg.de
Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
4.5 Labore
eLearning-Labor
Raum – Room
116
Dipl.-Chem. Renate Wietusch
Hardwareübersicht:
1 Dozentenarbeitsplatz mit Standardsoftware
1 Smartboard zur Unterstützung von interaktiven Präsentationen
18 Notebookarbeitsplätze mit WLAN-Zugang
Einsatzmöglichkeiten als Gruppen-Arbeitsraum mit
interaktiven Präsentationsmöglichkeiten und variabler PC-Nutzung
ERP-Labor
Raum – Room
317
Prof. Dr. Robert U. Franz, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich,
Prof. Dr.-Ing. Michael Höding, Prof. Dr. Andreas Johannsen
• Dipl. Wi-Inform. (FH) Marco Langerwisch
• 15 Rechnerarbeitsplätze
• Präsentationsraum mit Videokonferenztechnik
• Projektraum mit Komponenten zur Abbildung mobiler und integrierter Geschäftsprozesse im SAP-Umfeld mit RFID
• SAP ERP 6.0 System „Global Bike“
Die ERP-Software integriert wirtschaftliche Prozesse aller Unternehmensbereiche
in unterschiedlichen Branchen. Dabei werden die einzelnen Module Finanzwesen,
Vertrieb, Materialwirtschaft, Logistik, Produktionsplanung und Personalwirtschaft
in strukturierten Firmenmodellen verknüpft. Den Studenten stehen in den Lehrveranstaltungen Schul- und Testsysteme zur Verfügung, an denen verschiedene
Geschäftsvorfälle analysiert und modelliert werden können.
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Labore
109
Geschäftsprozessmanagement und -innovation
Raum – Room
215
Prof. Dr. Robert U. Franz
• Videokonferenzsystem VSX 7000e IP, ISDN.Fa. Polycom
• Interaktives SmartBoard zur Präsentation
• 14 Rechnerarbeitsplätze
Softwareübersicht:
• SAP ERP 6.0 System „Global Bike“
• TOPSIM Planspielmodule
110
Der Unterricht stützt sich im praktischen Teil vorwiegend auf die Anwendung des Systems SAP R/3. Hier werden Grundlagen der Logistik insbesondere der Material- und Fertigungswirtschaft vermittelt. Die Software
und das System werden über das Hochschulkompetenzzentrum Magdeburg
bezogen. Die Software wird ergänzt durch Simulations- und ManagementTools.
In den Studiengängen soll neben dem Umgang mit ERP-Systemen insbesondere deren Auswirkungen auf die Unternehmensführung und die
Geschäftsprozessoptimierung global handelnder Unternehmen analysiert
werden. Globalisierung ist heute ein gängiges Schlagwort. Doch wie werden
die Mitarbeiter von morgen auf diese neue Arbeitswelt vorbereitet?
In Beantwortung dieser Frage ist das Labor als Lernplattform konzipiert, in
dem die Studierenden die Arbeit unter den Aspekten
• virtuelle und internationale Projektteams, bei denen die Teammitglieder
nicht alle am gleichen Ort verfügbar sind
• Sprachbarrieren
• unterschiedlicher kultureller Hintergründe der Teammitglieder
• Arbeiten in mehreren Zeitzonen und
• Arbeiten unter großem Zeitdruck
praxisnah kennen lernen.
Fachbereich Wirtschaft − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
Innovationslabor
Raum – Room
319a
Prof. Dr. rer. pol. Uwe Höft
•
•
•
•
20 Rechnerarbeitsplätze
Interaktives Mimio-Board
Projektserver
Planspielsoftware BWL
Innovationssoftware:
• Accolade, INNOPlan und PM Tools
• BibTechMon
• Mindmanager, Trisolver
• Innovation Work Bench
• INKA3, Szenoplan, Scenario-Manager
Datenbanken und Anwendungen
Raum – Room
315
Prof. Dr. Michael Höding
Bianca Palm
• Interaktiver Arbeitsraum mit Arbeitsplatzrechnern und mobilen Systemen
• Blade-Server-Plattform zur Servervirtualisierung mit verschiedenen Datenbankinstallationen
• Smartboard
Als Ausbildungs- und Forschungsplattform werden im Labor der Datenbankentwurf und die Programmierung vernetzter Anwendungen und Programmierung mobiler Systeme vorgenommen. Die Anwendungen werden durch
Performance-Messungen analysiert und bewertet.
Kooperatives Wissensmanagement
Raum – Room
321
Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski
René Fahl
•
•
•
•
•
20 PC-Arbeitsplätze
Nutzungsmöglichkeiten von Projektservern in virtualisierten Serverfarmen
Groupware-Systeme
Service-Kiosk-Systeme
Software zur Prozessmodellierung und Prozesssimulation
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Labore
111
Security-Labor
Raum – Room
216
Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl
Dipl.-Ing. Dietmar Hausmann, Thomas Jacob
•
•
•
•
Das Security Labor dient dazu, Infrastruktursicherheitsaspekte zu demonstrieren und zu untersuchen. Dabei werden unter Verwendung von realen
Komponenten der Netzwerksicherheit verschiedene Konfigurationen getestet und mit Angriffen überprüft. Die besondere Sicherheit ermöglicht eine
abgeschottete Untersuchung von sicherheitskritischen Softwarekomponenten, so etwa Hacking-Tools oder SCADA-Bausteinen.
112
Interaktiver Arbeitsraum mit Arbeitsplatzrechnern und mobilen Systemen
Netzwerksegmentierung mit verschiedenen Firewalls
20 PC-Arbeitsplätze in verschiedenen Netzwerksegmenten
Smartboard
Fachbereich Wirtschaft − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
5 Wissenschaftliche Beiträge
5.1
Conception and implementation of a computer and mobile forensic course for the Department of Informatics
and Media at the Brandenburg University of Applied Sciences
By Knut Kröger und Prof. Dr. Reiner Creutzburg ............................................................................................... 114
5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik
Von Stefan Schön, Ricardo Band, Johann Pleban, Prof. Dr. Reiner Creutzburg, Prof. Dr. Arno Fischer ..................... 123
5.3 Konzept zur Entwicklung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen
Von Prof. Dr. Sejdo Ferati ............................................................................................................................... 129
5.4 A Proposal of a model for the organization of Energy-efficient products
By Prof. Dr. Sejdo Ferati ................................................................................................................................ 138
5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the Installation and Direction of Solar Thermal Systems
at the Example of a Reference Building
By Prof. Dr. Sejdo Ferati ................................................................................................................................. 142
5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen –
Ergebnisse eines transnationalen Austausches
Von Prof. Dr. Arno Fischer und Enrico Leopold .................................................................................................. 146
5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse
Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Dr.-Ing. Diah Indriani Widiputri ........................................................ 154
5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit
hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen
Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Taufan Dalijono .............................................................................. 161
5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table –
Physiological, Motion and Psychological Measurement
By Prof. Dr. Harald Loose, Katja Orlowski, Angelina Thiers and Laura Tetzlaff ...................................................... 168
5.10 Thermal effects due to focused light from glass fronts
By Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann, Prof. Dr. Michael Vollmer ............................................................................. 177
5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule
Von Prof. Dr. Friedhelm Mündemann, Sylvia Fröhlich, Oleg Ioffe, Franziska Krebs ............................................... 182
5.12 Zum Stand der International Financial Reporting Standards
Von Prof. Dr. Joachim S. Tanski ...................................................................................................................... 184
Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge
113
5.1 Conception and implementation of a computer and
mobile forensic course for the Department of Informatics and Media at the Brandenburg University of
Applied Sciences
By Knut Kröger und Prof. Dr. Reiner Creutzburg
Abstract
IT security and computer forensics are important components in the information technology. From year to year, the
number of incidents and crimes increases that target IT
systems or were committed with their help. More and more
companies and authorities have security problems in their
own IT infrastructure. To respond to these incidents professionally, it is important to have well trained staff. The fact
that many agencies and companies work with very sensitive
data makes it necessary to further train the own employees
in the field of IT forensics. Motivated by these facts a training concept, which allows the creation of practical exercises
is presented in this paper. The focus is on the practical
implementation of forensic important relationships.
Keywords: computer forensics, forensic training, forensic
education, mobile forensics, network forensic
1 Introduction
Computer forensics is an important part of information
technology. According to the Federal Network Agency
in Germany in 2009, more than 10 million people have
internet access at home; worldwide this number rises to
about 1.7 billion. This represents an increase of 380 %
over the period 2000 to 2009. This rapid development has,
in addition to the many positive aspects, a high potential
for criminal activity. The number of incidents and crimes
performed with the help of IT infrastructure is increasing.
Only for the year 2009, cyber crime increased by 17.7 %
over the previous year [1].
For this reason, computer forensics has become an important part in the analysis and investigation of incidents. Not
only government agencies but also private companies need
qualified professionals who are able to carry out forensic
investigations and prepare them for the court of law. The
level of privacy or confidentiality of data and information is
very high for many companies and government agencies.
They usually do not employ external service providers to
do the analysis of a case because of the high level of privacy or secrecy of their own data and information. For this
reason, external companies usually do not investigate the
incident. Instead, the company's own employees or own
investigation teams are engaged to carry out the analysis
of a case. These employees must be trained extensively for
the complex forensic work. In most cases, these courses
114
are offered and carried out by external training companies. Accordingly, the demand for professional training and
well-trained graduates is very high. Many companies rely
on their own computer forensics departments and need
new well-trained professionals. Therefore, it is increasingly
important for universities to train students in the field of IT
forensics [2].
2 State of the Art
The techniques of computer forensics are used for the
investigation of single computers, networks and mobile
devices. The post-mortem analysis is used for investigations after the computer is switched off. If the computer
is still on, a live analysis can be performed. The forensic
analysis of network traffic can often only be performed in
a live system. Ideally, the attacker is still in the system and
information can be collected in real time.
In the field of forensic examination of mobile devices, an
accurate distinction of post-mortem and live analysis is not
easily possible as most mobile phone manufacturers use
in-house developed hardware and many different operating
systems. From a forensic point of view, it is very difficult
to use a unified analysis method. Especially the creation
of a forensic disk image is very difficult because of the
many different platforms that are used (for example iOS
or Android). It is currently not possible to create an image
without changing the output medium. The most common
platforms in the mobile range are Windows Mobile, Apple
iOS, Nokia Symbian and Google Android.
3 Conception
In the following, the concept of the forensic traineeships
will be presented. The section will show the general method and the structure of the traineeship. The structure is
the same for all subtasks. Furthermore, basic information
about hardware and software are given because certain
techniques and procedures must be applied independently
of the task.
3.1 Definition
The structure of each traineeship and each subtask should
always remain the same. This ensures that the same
sequence of steps is always followed and the exercises can
Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012
be done regardless of the trainers and participants. The
traineeships are developed in a way that, if the working
steps are followed correctly, they should obtain the same
results. Due to the presented structure, it is furthermore
easily possible to develop and implement new modules and
exercises.
The focus of the traineeships is on practical implementation [3]. This has been proven successful because the
exercise participants are able to understand the complex
work processes better and can thus independently use
them [4]. Accordingly, the amount of theory is limited to
the essentials. The theoretical models are to be used for
the better understanding of the particular practical task
and do not cover the entire field of computer forensics.
Nevertheless, the [individual] subtasks are structured in
a way that a logical relationship between the individual
exercises can be produced. For each traineeship, there is a
sample solution showing a detailed and illustrated solution
process. This is primarily intended for the trainers to have
a defined instruction for the support of the participants.
Only when a participant is not able to develop its own solution approach, the model solution will be handed out to
help. The bullet points of the concept are as follows:
• traineeships and subtasks always have the same structure
• the same sequence of working steps
• execution independent of trainers and participants
• always equivalent results
• design enables easy development of new tasks
• focus on practical implementation
• theoretical explanations accompanying the practical
implementation
• logical connection between the subtasks
• a sample solution to each traineeship
exercises. To sum it up, each exercise includes:
• the object of the exercise
• the task
• accompanying theory
• important rules and regulations
• required tools, hardware and software
• evaluation
• sample solution
3.3 Workplace, software and hardware
The University of Applied Sciences Brandenburg has a
well-equipped forensics lab that was opened in 2010. For
all traineeships, a huge range of hardware and software
can be used, mainly X-Ways Forensics, AccessData FTK
3.1, Encase and Oxygen Forensic Suite 2011. All tasks are
matched to these programs, and include specific tasks that
can only be realized with the functions of the programs.
Furthermore, the exercises contain specific questions
aimed at a comparison of the presented software. To give
an example, this could be to compare the speed of indexing or the creation of a forensic disk image. The hardware
facilities include 10 quad-core PCs, multiple Write Blocker
(see figure 1) for the standard connection types SATA,
USB, IDE, SCSI, FireWire, and many more.
3.2 Structure and organization of the exercises
Each traineeship consists of three parts: the preparation,
the implementation and the evaluation part. In the preparation part of the individual exercises, the task is explained
in detail. The individual subtasks and all required training
tools are presented. It outlines what purpose the exercises
have and the link between them. This is followed by the
accompanying theory. The theoretical information includes
important rules for the forensic work, requirements that
must be adhered to and if necessary additional information to prepare tasks. The evaluation part is distributed
in the form of a worksheet after the complete execution;
the exercise sheet will be handed back to the instructor.
The questions of the exercises can only be answered if the
practical tasks have been performed. Finally, the participants have to write down their own insights, experiences
and observations. In the ideal case, the tasks should be
evaluated together with the trainers and all exercise participants. This enables the participants to get a feedback
on the performed exercises and the answered questions
and as well, the instructor receives important information
for a continuous development and improvement of the
Figure 1. Write blocker TD1
Furthermore, at least 20 test drives, forensic workstations,
smartphones and tablets such as an iPad, a Motorola Xoom
and an Asus Transformer are available and are used regularly for forensic practice.
4 Exercises
The individual tasks were chosen to give a thorough
overview and offer a good learning effect (see [6]). The
first traineeship offers more than six selected exercises on
computer forensics. These include the creation of a new
case, the creation of a forensic disk image and the use
of complex forensic tools. Additionally, there are special
exercises for carving, the slack- and e-mail analysis, the
115
Table 1: All previously created exercises
Topic
Number of exercises
Content of exercises
computer forensics
7
creating a forensic disk image, integrating a forensic duplicate and search for deleted data,
extracting Slack Space, e-mail analysis, Windows 7 Registry, password-analysis of Office files,
and Windows 7
live forensics
3
assurance of volatile information, create dumps of RAM, investigation of a RAM dump
mobile forensics
6
readout of any mobile phone, detailed forensic analysis of a specific mobile phone, forensic
investigation of an iPhone with or without jailbreak, Android forensics: analyze user data and
extract, analyze and evaluate android phones by Oxygen Forensic Suite and viaExtract (pictures, e-mail clients, geo-data, etc.)
network forensics
6
analysis of a Web application, SQL injection, creating a network dump, investigation of a
network dump, social networks, IPFire
DVD forensics
1
forensic analysis of CD, DVD and Blu-ray
Linux forensics
5
autopsy as a forensic browser, creating a forensic disk image, integrating a forensic duplicate
and search for deleted data, extracting Slack Space
Windows registry and the recovery of Windows and Office
passwords.
The second traineeships deals with the forensic examination of mobile phones. The exercises include the correct
connecting and readout of a mobile phone, the detailed
study of individual types of mobile phones including
iPhone, Nokia or Android phones and a special viewing of
forensically interesting differences, such as the analysis of
an iPhone with and without jailbreak (see [7]).
Using the presented training concept, more than 20
exercises have been created. In the University’s forensic
laboratory traineeships and further training in the fields of
computer, media network, Mobile, CD and DVD and live
forensics are carried out. Two selected exercises are briefly
introduced below. All previously created exercises are summarized in Table 1.
write blocker available today. With the T35es in your
forensic toolkit, you will have a robust and reliable forensic bridge with four different host interface connections
(eSATA, FireWire 800, FireWire 400, and USB) and two
device-side connections (SATA and IDE). The T35es is the
first Tableau bridge with an eSATA host connection. The
eSATA interface will allow forensic practitioners to acquire
images of SATA and IDE subject drives at a faster rate than
FireWire 800 (see figure 2).
Forensics Exercise 1 - Create a correct forensic Image
The first step of a forensic analysis is to create a correct bit-by-bit image of the forensic data. To do that, it
is important to understand the required techniques and
methods. Students will learn how to use a write blocker
and the forensic tools.
Task:
• Use the described write blocker to create the images.
• Familiarize yourself with the functionality of the write
blocker.
• Select a hard disk for the creation of the image.
• Create a bit-exact image (dd format) of a physical hard
disk with the forensic tools FTK Imager, X-Ways Forensics and the Tableau TD1 Forensic Duplicator.
• Store the protocol generated by the TD1 on an USB
Flash Drive and evaluate the collected information.
• Generate a hash value of the image and compare it with
the hash value of the source medium.
• Read and answer all questions of the evaluation thoroughly.
The Tableau T35es — The First Forensic Bridge with
an eSATA Host Connection
The T35es eSATA Forensic Bridge offers more native host
computer and device connection options than any other
116
Figure 2: The Tableau T35es
Tableau T8-R2 Forensic USB Bridge
Tableau's new T8-R2 Forensic USB Bridge offers bestin-class performance for secure, hardware-based write
blocking of USB mass storage devices. Using the Tableau
Imager (TIM), transfer speeds up to 90% of the native
USB device rates were measured. No other USB hardware
write blocker can match the overall performance of the
T8-R2.
The T8-R2 includes several new product enhancements.
Switchable power is controlled through a reliable, membrane ON/OFF switch. When switched ON, USB bus power
has been increased (up to 1.5 amps) to drive a wider
range of USB storage devices.
The T8-R2 works with USB thumb drives, external USB
disk drives, more exotic devices like Apple iPod's® with
USB interfaces, even USB-based cameras with card-reader
capability.
T8-R2 supports both USB 2.0 and FireWire400 connections
to a host computer, permitting flexible operation with the
full range of forensic hosts and existing software tools.
Detailed device information such as manufacturer, model,
capacity, serial number may be viewed through the built-in
LCD user interface (see figure 3).
Figure 3: Tableau T8-R2 Forensic USB Bridge
Tableau TD1
The Tableau TD1 Forensic Duplicator delivers industry leading function and performance in a compact, durable, and
easy-to-use package. Specifically engineered for forensic
acquisitions, the TD1 natively supports both SATA and IDE
hard disks and sustains data transfer rates up to 6 GB/minute while simultaneously calculating both MD5 and SHA-1
hashes. TD1 offers functions needed in both field and lab
data acquisition. Standard features include Disk-to-Disk
and Disk-to-File Duplication, Format Disk, Wipe Disk, Hash
Disk (MD5 and SHA-1), HPA/DCO Detection and Removal,
and Blank Disk Check. Tableau sells the TD1 in a complete
kit including the TP3 high-output power supply, SATA and
IDE drive and power cables, a FireWire cable for firmware
updates, three different notebook drive adapters and a
quick-start card. The kit also includes a custom foam insert
which protects kit contents during shipment and which can
be transferred directly to any of several industry-standard
hard-sided cases (see figure 4; information is from the
manufacturer's website: http://www.tableau.com/index.
php?pageid=products)
Figure 4: Tableau TD1 Forensic Duplicator
Mobile Forensics Exercise 1 – Examination of an
arbitrary mobile phone
At the beginning of a forensic investigation of a mobile
phone, it is often a major problem to make the stored data
available. Each manufacturer uses different methods for
the technical realization of data exchange between phone
and PC. Even substantial differences between different
variants of the same manufacturer can often be observed.
The challenges for the forensic scientistswith the task
of reading out the data of an investigated phone should
therefore not be underestimated. This exercise will give an
insight into this issue.
Task:
• Use the software Oxygen Forensic Suite 2011 for this
exercise.
• If possible, use your own mobile phone.
• Carefully describe and monitor the connection process.
• Read the whole task carefully, pay attention to hints and
answer all questions as extensively as possible.
• Name your group.
• The forensic tools can only be used with a USB dongle.
These can be obtained from the instructor.
• Always follow the instructions and hints.
• Start the forensic tool and create a case with your group
name.
• Log all steps with screenshots.
• Export the data generated into the project folder.
• Log the information and data that is read by Oxygen.
• Exchange ideas with other exercise groups and compare
the steps with other possible procedures and methods.
• Save all the results and screenshots in the project folder.
• Answer all questions and solve all tasks as detailed as
possible.
Accompanying theory
An increasingly important part of computer forensics is the
investigation of mobile devices. These devices nowadays
often occur in forensic investigations and more frequently,
mobile phones and smart phones are seized. In the current
technological progress, smart phones become more and
more a substitute for a “real” PC and can contain the same
important information. In addition, new data occur that are
normally not found on ordinary computers. These mainly
117
include GPS data, SMS messages, phone numbers and connection information [8].
For the investigation of a mobile device, the same procedures and methods as for the general computer forensics
apply. In detail, the following questions are of forensic
interest [9]:
• Where was the evidence found / secured?
• Who owns the device and can it be assigned to a specific
person?
• How can the device be associated with a crime?
• Which log data, such as e-mail access, can be analyzed?
• Which mobile number has the device or the SIM card?
• Which provider is assigned to the unit?
• Does the device have a camera and what data can be
obtained from it?
• Can the device access the internet?
• Can cookies be read or restored?
• Can groups or clusters of people be reconstructed by
entries in the address book and saved SMS, MMS or emails?
• Which phone calls were made? (Who? When? How
long?)
• Are calendar items and reminders stored?
• Which music or video files are stored?
Evaluation
1. Which forensic image did you use and why?
2. What data structure will appear after adding the
forensic image (is it a system file or is the file system
visible)?
3. Carefully document your investigation results using
screenshots, i.e. - What information did you find, where
did you find it, and why in your opinion are these data
forensically interesting (use a PC for your documentation).
4. From which two other exercise groups did you get a
presentation of results and which forensic image was
used?
5. Which image provided the most valuable information
that could be extracted and why?
6. Questions and suggestions for improving this exercise:
Android Forensics Exercise 1 – Detailed forensic
analysis of an android mobile phone
Android Forensics Exercise 2 – Differences between
rooted and unrooted devices
After connecting to a device and collecting the data which
are of forensic importance, a detailed analysis of the obtained data is performed. For the purpose of the exercise,
the following scenario is outlined: Several android mobile
phones were secured and in order to prevent data loss,
e.g. by a depleted battery, it its imperative that the devices
be seized and the data stored directly in Oxygen as an image. At a later point these stored images may be analysed
by the investigators in the forensics laboratory for suspicious information.
Tasks:
• Create your own project folder and name it according to
your family name and your case.
• Start the forensic tool and add a forensic image.
• Use the forensic software Oxygen Forensic Suite 2013.
• If possible use your own Android smartphone for the
extraction of the data.
• Use forensic provided by Oxygen Forensic that can be
found on their website: (http://www.oxygen-forensic.
com/en/download/demo_archives.php).
• Perform an analysis of the forensic image with the help
of Oxygen Forensic Suite 2013.
• Carefully document your analysis and add screenshots.
• Demonstrate your results to other groups and compare it
with your own.
• Save all the forensically relevant results, screenshots
documents and protocols in your project folder.
• Read the whole task carefully, follow all hints of the
instructor and answer all asked questions as detailed as
possible.
For the examination of an Android smartphone it is very
important that the investigators have good knowledge
about the Android platform and functions. A forensic
investigation focuses on the data recorded, the extraction,
the analysis and understanding of these data. It is important to understand how and where the data are stored
and what types of data are available. These factors are
important to restore and analyse data. Android saves a lot
of data that consist of user and system information.
The following exercise will give an understanding of the
development of Android and shows methods to analyse the
data structures.
Tasks:
• Use the tool “adb” from the Android SDK and the software Oxygen Forensic Suite 2013.
• Use if possible your own Android smartphone for the
extraction of application data.
• For the data analyses use the provided Oxygen Forensic Suite Backup “Jeff's Payge Motorola Milestone
(354,635,030,161,892). Ofb”.
• Read the complete task, pay attention to the instructions
and answer all the questions in as detailed a manner as
possible.
• Turn on the “USB debugging” function. This is located in
Settings under Applications  Development.
• Connect your phone to the PC via USB.
• If the Device Manager in Windows shows an unknown
device named “Android” or similar, please install the appropriate driver for the Smartphone.
• Start the adb tool from the Android SDK and view all
118
Important Information
• Make sure that not every group is studying the same
forensic image.
• Exchange ideas with the other groups and distribute the
forensic images evenly.
• For the use of the forensic tool Oxygen Forensic Suite
2013 a USB dongle is needed.
connected Android Devices.
• Establish a connection to your device.
• Check your access rights.
• Try to navigate to the “/data/data/com.android.browser”
folder.
• Extract the entire contents of the folder.
• Analyze the extracted SQLite database files and search
for interesting forensic information
• Use the SQLite Database Viewer (Oxygen Forensic Suite
2013).
• To answer the questions use the provided Oxygen
Forensic Image “Jeff Payge's Motorola Milestone
(354,635,030,161,892). Ofb”.
Important Information
• For all Android devices of the laboratory a specific
Google account can be used:.
****@gmail.com
Password: ****
• The forensic tool Oxygen Forensic Suite 2013 requires a
USB dongle.
• Alternatively, use the Oxygen Forensic Suite demo.
Accompanying theory
For basic theoretical information see [11].
For storing user data, mainly two storage locations are
used (external and internal memory), and the external
memory is often an SD card or a virtualized SD card.
Users or applications can save any data and create any
folder structure on the external memory device, there are
no special permissions required. The folder structure of
the main directory is similar to many other Linux-based
systems. Figure 5 shows the structure of the root directory
of Android.
Figure 5: The structure of the root directory of Android
If a new application is installed the Android API creates a
new folder /Data/Data/. The folder name is derived from
the package name of the installed application. For example, if the default Android browser is installed a folder with
the name Com.Android.Browser will be created. All data
of the application are stored within this folder, and in each
program folder there are some subdirectories that are
created automatically by Android or by the developer (see
Table 2: Subdirectories that are created automatically by Android
table 2).
Name
Function
shared_prefs
saves global settings in the XML format
lib
contains libraries needed to run the application
files
files provided by the developer for the internal memory
cache
cached files of the application, often including browser
cache or cached files of an application that use the WebKit
engine
databases
SQLite databases of applications
Part of the safety concept of Android involves that by default, the data in “/data /data/<package name>/subfolder”
are only read by the application itself. Either the other
programs do not have access to the folder or the developer
has defined additional access rights.
Without root access, it is also not possible for the forensic investigator to read out the content of the application
folder, and typically the user has no root rights in most
Android devices. Should investigators require root access
to the device, they must find the right method for every
different model. There are many methods to achieve
this goal. A practical method is to overwrite the original
recovery image with an alternative one to get access to the
whole file system.
For the forensic investigator to gain root access, it is
important to know what kind of files are of interest in the
Android system. Android saves a lot of data in SQLite1 databases and these files are very important from a forensic
point of view as SQLite databases are a good source of
forensically interesting data. If an Android App creates a
SQLite database it is stored in the /data/data/<package
name>/databases folder.
In 5 different folders many different database files of the
browser can be found:
• app_icons: 1 database with website icons
• app_cache: 1 database with internet-cache data
• app_geolocation: 2 databases with GPS positions and
access rights
• app_databases: 21 databases to store webpages locally
• databases: 3 databases with data from the browser
cache
To analyze a SQLite database there are a lot of viewer
applications, for example the SQLite Viewer from the cell
phone forensics software Oxygen Forensic Suite 20132.
ADB
The command-line application adb (Android debug bridge)
is a part of the Android SDK3 and it is a very useful tool
for a forensic investigation. With the adb tool it is possible
to install/uninstall apps, evaluate logfiles, transmit debug
information, transfer files and run a command line on the
device. However, in order to run the adb tool on the Android device the “usb-debugging” option must be enabled
1 http://www.sqlite.org/
2 http://www.oxygen-forensic.com/en/features/sqliteviewer/
3 http://developer.android.com/index.html
119
[10].
Useful adb commands are:
• adb devices: listing of all connected android smartphones
• adb push or adb pull: transfer of files between PC and
smartphone
• adb shell: execution of a command line on the android
smartphone
• adb install <path_to_apk>: installing an application
• adb logcat: output of logging information
• adb kill-server: exit of the pc-daemon
For more information about adb – tool see http://developer.android.com/guide/developing/tools/adb.html.
Another useful tool of the Android SDK is the “Dalvik
debug monitor”. With this tool much of the system information can be reviewed and analysed from the device. The
tool allows the examiner to:
• list the processes
• output the logging information
• indicate memory usage / CPU usage
• display used threads and processes
• perform screenshots
• view the file explorer
The tool is located in the “tools” subfolder of the Android
SDK. The figure 6 shows the usage of the Dalvik debug
Figure 6. Dalvik debug monitor [11]
monitor [11].
Evaluation
1. Which smartphone do you use and which version of
Android is installed?
2. Do you have access to the directory data/data/com.
android.browser and could you extract the data to your
PC?
3. If not, why not?
4. In total, how many databases are on the device and
how many in particular did you find in the application
folder of the default Internet browser?
5. Identify and name the database files that are stored in
the folder of the Internet browser.
6. What forensically interesting data are included in the
databases? Name at least 6 database files and 8 forensically interesting information items.
120
7. How does the structure of deleted rows of data look like
in SQLite databases?
8. Which websites should record the location of the device?
9. Name the five most visited websites of the browsers.db
and the number of their views.
10. What information can be extracted from the webview.
db? What information is especially interesting?
5 Usability
The following chapter shows that the exercises can be
implemented and are practically feasible. For this purpose,
they have been included in the Master Course IT and media forensics course at the University of Applied Sciences in
Brandenburg.
Procedure of the usability test
For the test phase, 18 exercises in the fields of computer
forensics, mobile forensics and network forensics were
used. Twenty students of the Master of Science study program performed the tasks. For the evaluation of the tasks,
a single evaluation form was used. The form contained
eight questions that had to be answered by each participant to perform the exercises. The questionnaire contained
the following questions:
• Did the exercises help you to better understand the complex topic of IT forensics?
• How do you evaluate the workload and time expenses of
the exercises?
• How did you like the practical part of the exercises?
• How difficult did you find the exercises?
• How difficult did you find the tasks of the exercises?
• The complexity of the questions was:
• Was the accompanying theory sufficient?
• What was the learning experience through the practical
exercises according to the topic?
Results
The results of the form and the additional questions and
suggestions that were handed over to the instructor during
the exercises displayed the main component of the evaluation. The information was evaluated and compiled by the
instructor. The exercises were generally well received. The
exercise participants showed much interest in the topic of
computer forensics. Especially the very high proportion of
practical tasks was highly appreciated. Most of the training
participants were able to understand the often-difficult procedures and contents well even without prior knowledge
in the field of IT forensics. The structure of the exercises
was rated as good. The results of all questions are shown
in table 3 and a summary of the answers of all questions is
shown in the following chart.
Table 3: The results of all questions
1. Did the exercises help you to better understand the complex
topic of IT forensics?
Answer
very good
7
good
12
sufficient
1
no
0
2. How do you evaluate the workload and time expenses of the
exercises?
Answer
appropriate
18
too high
2
too low
0
not available
0
Chart 1: summary of the answers of all questions
3. How did you like the practical part of the exercises?
Answer
too much
0
exactly right
19
superfluous
1
not available
0
4. How difficult did you find the exercises?
Answer
too difficult
1
exactly right
18
superfluous
1
not available
0
6 Conclusion
5. How difficult did you find the tasks of the exercises?
Answer
too complex
0
exactly right
17
superfluous
3
not available
0
6. The complexity of the questions was:
Answer
detailed
4
appropriate
16
superficial
0
too high
0
7. Was the accompanying theory enough?
Answer
yes
15
no
1
too few
3
too much
1
8. What was the learning experience through the practical exercises according to the topic?
Answer
very high
3
high
16
low
1
very low
0
Suggestions for improvement
The participants as well as the instructor learned how to
improve the exercises. Deficiencies were mainly found in
the understanding of the tasks, caused by an ambiguous
expression. For example, some questions were answered
wrongly or too short. In addition, it seems to be useful to
give some instructions that had better clarify the extent
and precision of the answers. Besides, the trainers were
faced with the problem of the sometimes indecipherable
handwriting of some participants. Appropriate indications
for legible writing or the opportunity to complete of the
tasks on the PC should be given.
After the development of the traineeships, the exercises
could be carried out successfully. The tasks have been successfully processed. The decision to integrate the theory
directly into the exercises was well received by the exercise
participants. In addition, the difficulty of the tasks was described as adequate and additional help from the instructor
was not more than usual. The development of exercises
that could be completed by non-specialists turned out to
be the more difficult task. A concept had to be developed
that takes into account these conditions, but also motivates the participants to work on their own initiative. The
focus of the traineeships therefore was on the practical
implementation of the various tasks.
One part of the concept was to make the practical part of
the tasks as comprehensive as possible. This was to ensure
that the exercise participants could better understand the
often very complex procedures of a forensic investigation. Furthermore, the amount of work and time spent to
develop the tasks was very extensive. For this reason, not
all ideas were implemented into the exercises. Especially
the preparation of sample solutions for the various tasks
required much time and technical effort. It was also difficult to consider all the possible sources of error. To give
an example, the legibility of the manually filled protocols
was an unexpected source of problems. The decision to
design the various traineeships in a modular way, proved
to be good. It was consequently easier for the exercise
participants who already had experience in the field of
IT forensics to participate in the exercises as actively as
those who were less experienced. The better-experienced
participants could very easily skip certain exercises or tasks
121
without missing certain basic organisational information.
All exercises were developed according to that concept
which ensured the consistency of the successfully tested
structures of the exercises.
The current participant's evaluations consider the field
of IT forensics as very interesting and to have a lot of
potential for the creation and implementation of further
traineeships. The field of mobile devices forensics is one of
the latest in IT forensics. This class of devices increasingly
supplanted the standard computer. The devices perform
many of the previous functions of a computer and have
numerous new features such as navigation, localization, or
the use of social networks. Mobile devices like the iPhone
and devices with the Google Android operating system are
now the top selling products in many countries. Particularly
the area of Android forensics offers a great potential for
new exercises and practical work. In addition, the iPad will
become more popular and has already widely replaced the
PC. Therefore, it is conceivable that many companies and
government agencies are confronted with the investigation
of an incident of a mobile device and they must be in a
position to investigate it properly.
For that matter there is another field of study in the field
of forensics, the area of the flash memory analysis. Flash
memory is used not only in USB sticks and in mobile
phones, but will probably replace the traditional hard drive
as well. Especially in the field of local disk analysis, the
new memory management of the SSD will create many
problems in the forensic investigation. The investigators
can currently not be sure whether all kinds of information
on a disk are also on the forensically created image [5].
Huge potential for new exercises and training courses can
be found in this particular area of research. The field of
game consoles is very interesting from a forensic point of
view too. Many current game consoles like the Sony PSP or
the Play Station 3 have additional features such as Internet
browsers, location data, motion sensors and links to relevant online communities. This is where a lot of forensically
interesting data can be found and must be investigated.
In relation to these topics, there is more interesting work
to do. Especially, the forensic investigation of Android,
Windows 7, Windows Mobile 7 and Apple's operating system Mac OS X has so far not been adequately addressed.
For the already established traineeships, it can be helpful to create additional material that gives the exercise
participants further assistance. Presentation slides for each
exercise and video tutorials could be useful to enable participants to retrospectively understand how the tasks were
carried out in practice.
122
The theme “Creating courses in the field of IT forensics”
offers many possibilities. Already, the request is steadily increasing for qualified and well-trained IT forensic
professionals. Especially in Germany, this trend will continue over the next few years. In addition, the very rapid
development in the area of IT and mobile devices makes it
continuously necessary for a forensic researcher to always
enlarge his knowledge about specific topics and to learn
new techniques.
Acknowledgement
The help and support of Andre Morgenthal (B.Sc.) in
preparing an earlier version of these exercises and testing them at Brandenburg University of Applied Sciences is
greatfully acknowledged.
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5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in
Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik
Von Stefan Schön, Ricardo Band, Johann Pleban, Prof. Dr. Reiner Creutzburg, Prof. Dr. Arno Fischer
Abstract
Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über mögliche Anwendungen von autonomen fliegenden Robotern
in Projekten bei Hochschule und Wirtschaft zu geben.
Insbesondere wird auf den aktuellen Stand in Wirtschaft
und Wissenschaft eingegangen sowie den Einsatz von
solchen Robotern bei der Lehre im Informatikbereich. Das
Ziel dieser Arbeit ist es, den Nutzen eines Konzepts von
praktischen Übungen zum Studium autonomer Flugroboter
für Informatik-Studenten in einem universitären Umfeld
zu demonstrieren. Es wird gezeigt, wie die Studenten in
verschiedenen Übungen Flugroboter nutzen, um diverse
Aufgaben zu lösen und dadurch ihre Fähigkeiten und theoretischen sowie praktischen Kenntnisse in verschiedenen
Informatik-Gebieten erweitern und verbessern zu können.
Weiterhin werden Anwendungsfelder in der Wirtschaft aufgezeigt und wie autonome fliegende Roboter zur Lösung
ebenjener angewandt werden können.
1 Einleitung
Ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), gemeinhin als
Drohne bezeichnet, ist ein Flugzeug ohne einen menschlichen Piloten an Bord. Sein Flug wird entweder autonom,
mit Hilfe von Computern im oder außerhalb des Fahrzeugs,
gesteuert oder unter der Fernsteuerung eines Navigators,
in militärischen UAVs Combat Systems Officer − UCAVs
genannt. Es gibt eine breite Vielfalt von Drohnen bezüglich
Form, Größe, Merkmale und Konfiguration. Sie wurden
zunächst überwiegend für militärische Anwendungen entwickelt und eingesetzt. Zu den bekanntesten Vertretern gehören die vom US-Militär eingesetzten Predator und Global
Hawk Drohnen [1] [2]. Inzwischen werden Drohnen aber
auch in großer Zahl für zivile Anwendungen eingesetzt. In
dieser Arbeit wird zuerst auf die unterschiedlichen Drohnentypen eingegangen. Danach erfolgt ein Überblick über
mögliche und bereits genutzte Anwendungsfelder in der
Wirtschaft. Darauf basierend werden zuerst Herausforderungen im Einsatz von Drohen aufgezeigt und wie diese in
Projekten an Hochschulen untersucht und gelöst werden.
Im letzten Abschnitt wird darauf eingegangen wie Drohnen eingesetzt werden können, um verschiedene Aspekte
der Informatik zu lehren, zum Beispiel im Rahmen eines
Komplexpraktikums.
2 Allgemeine Typen
Aufgrund unterschiedlichster Anforderungen und Ausstattung können Drohnen in verschiedene Kategorien eingeteilt
werden, welche im Folgenden aufgelistet sind [5].
• MAV (Micro Aerial Vehicle): Kleine Drohnen mit einem
Einsatzradius von wenigen hundert Metern, die vor allem
für Aufklärungszwecke eingesetzt werden und entsprechend diesem Zweck mit Kameras und anderen Sensoren
ausgestattet sind. Drohnen, die in diese Kategorie fallen,
sind klein genug, um von einer Person transportiert und
bedient zu werden.
• OAV (Organic Aerial Vehicle): Ist eine allgemeine Oberbezeichnung für ein Organisches Luftfahrzeug in der
Hinsicht, dass die Sinne des Menschen erweitert werden,
zum Beispiel durch Ansichten aus der Vogelperspektive.
• RPV (Remotely Piloted Vehicle): Per Satellit, Wlan, o. Ä.
ferngesteuerte UAVs. Bei kleineren Geräten ist dabei oftmals eine direkte Aktivsteuerung möglich, bei größeren
Drohnen nur die Eingabe von Wegpunkten, welche per
Autopilot abgeflogen werden.
• UAV (Unmanned Aerial Vehicle): Bezeichnet ein unbemanntes Luftfahrzeug, allgemein als Drohne bekannt,
welches autonom oder per Fernsteuerung fliegt.
• UAS (Unmanned Aerial System): Ein Oberbegriff, welcher
neben dem UAV auch die (Boden-)Kontrollstation sowie
Start-/Landevorrichtung und andere Steuerungselemente
einschließt.
• TUAV (Tactical Unmanned Aerial Vehicle): TUAVs füllen
die Lücke zwischen MAVs mit kurzer Reichweite und
den MALE/HALE Systemen, indem sie die Flexibilität
der kleinen Drohnen mit der Reichweite der größeren
vereinen. Typische Systeme wiegen bis zu 300 kg und
besitzen eine Reichweite bis 300 km. Im Gegensatz zu
MAVs wird zum Starten meistens eine spezielle Vorrichtung benötigt (zum Beispiel Booster oder Katapulte) [3].
• UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle): Allgemeine
Bezeichnung für UAV-Systeme, die mit Waffen zum Angriff beziehungsweise Feindabwehr ausgestattet sind.
• URAV (Unmanned Reconnaissance Aerial Vehicle). Die
Reichweite von Aufklärungs-UAVs entspricht mit bis zu
14000 km denen von großen Verkehrsflugzeugen. Highaltitude-long-endurance-(HALE)-Drohnen, wie die Global
Hawk, erreichen Flugzeiten bis zu 42 Stunden bei einer
Flughöhe von 65000 ft (knapp 20 km), Medium-altitudelong-endurance-(MALE)-Drohnen erreichen Höhen von 7
bis 15 km [4].
• VTOL (Vertical Take-Off and Landing Unmanned Aerial
Vehicle): Bezeichnet Drohnen mit der Möglichkeit, senkrecht zu starten. Die meisten dieser Drohnen können
außerdem, ähnlich einem Helikopter, in der Luft schweben. Eine Unterkategorie der VTOLs bilden VTUAV (VTOL
Tactical UAV), welche speziell für militärische Zwecke
angepasst sind [5].
123
3 Anwendungsfelder und Einsatzgebiete
Der zurzeit häufigste und dementsprechend bekannteste
Einsatzzweck von Drohnen ist militärischer Art. Drohnen
werden zur Überwachung und zum gezielten Ausschalten
von gegnerischen Zielen verwendet. Aktuell fast ausnahmslos von westlichen Nationen in Gebieten des Nahen
Ostens [6]. Die Fähigkeiten der Drohnen, welche sie so
interessant für das Militär machen, bieten auch im zivilen
Sektor vielfältige Einsatzpunkte. Dazu zählt vor allem,
dass sie recht kompakt sein können [8] und keinen Piloten
benötigen. Aktuelle Einsteigermodelle sind bereits ab 300
€ zu haben, auch wenn deren Flugzeit mit 10 Minuten
noch äußerst eingeschränkt ist [9]. Dies zeigt jedoch, dass
Drohnen kostengünstig in größeren Mengen eingesetzt
werden können, ganz im Gegensatz zu Helikoptern oder
Flugzeugen. Als Einsatzzweck der UAVs bietet sich die
Überwachung großer Bereiche und/oder von Gebieten,
die nur schwer zugänglich sind, entweder aufgrund des
Terrains oder der Umwelteinflüsse, an. Theoretisch bieten
auch Satelliten diese Möglichkeiten, es ergeben sich aber
einige wichtige Einschränkungen. So ist die Bandbreite für
Satellitenübertragungen begrenzt und dementsprechend
teuer, außerdem können Wolken das Bild verdecken und so
die Überwachung behindern, beziehungsweise verzögern.
Dies trifft auf UAVs nicht zu, sie können problemlos unter
der Wolkendecke fliegen, Datenübertragung per Funk kann
auch einfacher realisiert werden. Weiterer Vorteil ist, dass
durch die niedrigere Flughöhe wesentlich bessere NahAufnahmen erstellt werden können. Ein Bereich, in dem die
UAV-Fähigkeiten besonders gut eingesetzt werden können,
ist die Überwachung von Gas- und Ölpipelines. Pipelines
sind vor allem in Gebieten verlegt die widrige Umstände
haben. In Gebieten nördlich des Polarkreises, wo Temperaturen von -40 °C keine Seltenheit sind und im Winter
vollkommene Dunkelheit herrscht, oder in Wüstengegenden
wo Sandstürme und 50 °C vorkommen. Aufgrund der
Länge von Pipelines wird außerdem eine große Reichweite
benötigt. So beträgt die Länge des „Central Europe Pipeline
System“ insgesamt rund 5000 km [10].
Da in den seltensten Fällen passende Flugplätze oder
Startrampen vorhanden sind benötigen Drohen für diese
Gebiete auch entsprechende Ausstattung um auch ohne
diese starten zu können. Neben der Überwachung von
Pipelines bietet sich auch die Erforschung von neuen
Öl- und Gasvorkommen an, da die Anforderungen fast
identisch sind. Unterschiede bestehen lediglich in der Ausstattung der Drohnen. Dazu werden Magnetometer an den
Drohnen befestigt, welche das magnetische Feld der Erde
messen. Mit diesen Daten erstellte Karten erlauben dann
Rückschlüsse auf mögliche neue Rohstoffvorkommen [11].
Ein UAV das speziell für diese Einsatzzwecke entwickelt
wurde ist die „InView“ der Firma Barnard Microsystems
[12]. Sie verfügt über eine Flügelspannweite von 4 Metern,
kann 4 kg Last aufnehmen und kommt bei einer Flugzeit
von sieben Stunden auf 700 km Reichweite [13]. Ein weiteres potenzielles Einsatzgebiet für UAVs sind sogenannte
„Search-and-Rescue“-(SAR)-Missionen. Im Falle einer
Naturkatastrophe, wie dem Tōhoku-Erdbeben in Japan,
das zur Nuklearkatastrophe von Fukushima führte [14], ist
das Auffinden von Überlebenden, welche möglicherweise
medizinische Hilfe benötigen, von größter Wichtigkeit.
Wenn Infrastruktur zerstört wurde und bestimmte Gebiete
schwer zugänglich sind bieten Drohnen die ideale Möglichkeit Personen aufzufinden. Werden dabei Algorithmen zur
automatischen Detektion angewandt, kann die Effektivität
der Rettungsteams erhöht werden, wobei die Zeit eine Person zu finden sich je nach Algorithmus stark unterscheiden
können [15]. Gleichzeitig kann es von Vorteil sein, UAVs
zur Kartografierung zu nutzen, da je nach Katastrophenart
jegliches Kartenmaterial nutzlos ist. So wurden nach der
Katastrophe von Fukushima mehrere AVs eingesetzt um
3D-Modelle von Gebäuden zu erstellen. Dazu wurden zum
einen Bodenroboter genutzt, welche mit einem 3D-Scanner
ausgestattet sind. Außerdem wurden spezielle Bodenroboter verwendet, welche UAVs innerhalb des Gebäudes
absetzen können. Diese, mit einem rotierenden 3D-Laserscanner ausgestatteten UAVs kartieren dann das Gelände
erneut und erfassen aufgrund des Höhenunterschiedes
Bereiche, die der Bodenroboter nicht erkennen kann.
Außerdem sind sie in der Lage, autonom vom Trägerroboter zu starten und auch wieder auf ihm zu landen. So wird
es möglich, ein Gebiet vollständig autonom zu erfassen
und durch Verschmelzen der verschiedenen 3D-Aufnahmen
eine umfassende 3D-Karte zu erstellen [16].
Obwohl die meisten Ansätze bei „Search-and-Rescue“-Mis-
Abbildung 1. Pipeline in Alaska. [30]
Abbildung 2: Feature-rich 3D point cloud generated by rotating laser scanner. [31]
124
sionen sich darauf beziehen, dem Rettungsteam zu helfen
und so Verletzte oder Vermisste indirekt zu unterstützen,
gibt es auch Ansätze mit UAVs direkt einzugreifen, wie zum
Beispiel durch Abwurf von (medizinischen) Hilfsgütern [17].
4. Herausforderungen und Projekte an
Hochschulen
Obwohl Drohnen in immer mehr Bereichen genutzt
werden, so gibt es doch einige Punkte, die einen Einsatz
stark erschweren. Und in den meisten dieser Fälle stellen
Universitäten und Fachhochschulen Forschung in entsprechenden Gebieten an, um die diese Herausforderungen zu
bewältigen. Einer von diesen stellt das autonome Verhalten
dar. Im praktischen Einsatz werden bisher alle Drohnen von
einem Piloten überwacht, der Befehle an UAVs gibt und
somit einen essenziellen Part der Drohnenfunktionalität
übernimmt. Die Ursache dessen liegt darin, dass Drohnen
bisher nur in einem eng begrenzten Bereich autonom handeln können. Kleinste Abweichungen führen mitunter zum
vollständigen Versagen und bei entsprechender Flughöhe
damit automatisch zum Verlust der Drohne. Unvorhergesehene Umstände, wie plötzlicher Wind, können von vielen
Steuerungsalgorithmen nur schlecht ausgeglichen werden,
da diese erst greifen, wenn das Ereignis bereits auftritt.
Es gibt jedoch bereits Ansätze, dies zu verbessern. So
wird in einer wissenschaftlichen Arbeit mit dem Titel
„Optimization-based iterative learning for precise quadrocopter trajectory tracking“ [18] ein lernender Algorithmus angewandt, welcher Daten aus vorangegangenen
Flügen extrahiert, um so einer vordefinierten Flugbahn
auch unter nicht vorhergesehenen Umständen zu folgen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Erkennung von
Objekten, um autonom darauf reagieren zu können, zum
Beispiel durch Ausweichmanöver. Auch hier wurde bisher
keine optimale Lösung gefunden. Diverse Ansätze, wie die
Nutzung von 3D-Scannern [16], Infrarotbildern [19] oder
normalen Kamerasystemen, wurden bisher untersucht. In
„UAV Photogrammetry“ [20] wurde ein fotogrammetrischer
Ansatz verfolgt, welcher unter bestimmten Bedingungen
sehr gute 3D-Modelle maßstabsgerecht erfassen kann.
Neben den technischen Herausforderungen gibt es auch
politische Bedingungen, die noch erfüllt werden müssen.
So ist es bisher in Europa und der USA nicht erlaubt, UAVs
im kommerziellen Luftraum zu benutzen. Entsprechende
Anhörungen und Gesetzesvorschläge wurden in den USA
und Deutschland bereits vorgelegt [21]. In Deutschland
ist unter der Drucksache 17/8098 vom 08.12.2011 eine
Novellierung der deutschen Luftfahrtgesetzgebung erstmalig unter Berücksichtigung von Drohnen geplant [22].
Insbesondere sollen Drohnen als Luftfahrzeuge anerkannt
werden und somit ihre Anwendung im Wirtschaftsraum
Deutschland gesetzlich geregelt werden. Damit eröffnen
sich für eine Vielzahl von nichtmilitärischen Anwendungen
neue Geschäftsfelder.
5. Aspekte möglicher Übungs- und
Lernszenarien für Informatik-Studenten
In einem Komplexpraktikum sollen den Studenten anhand
von praktischen Aufgaben typische Bereiche der möglichen
späteren Arbeitsgebiete näherbringen. Üblicherweise wird
dazu ein Semester lang an einem bestimmten Tag jeweils
ein Projekt zu einem bestimmten Thema durchgeführt.
In diesem Praktikum werden, unabhängig voneinander,
verschiedene Aufgaben innerhalb einer bestimmten Zeit
gelöst. Die Einsatzgebiete von Drohnen bedienen sich
unterschiedlicher Bereiche der Informatik, daher bietet es
sich hier an, verschiedene Aufgaben anzubieten, die alle in
diesem Gebiet angesiedelt sind.
Diese Aufgaben können in je einem Block als eine Herausforderung behandelt werden. Sie können auf eine Hauptaufgabe ausgerichtet werden, als Beispiel sei hier die
Rettung einer Person genannt. Hierzu lassen sich die
einzelnen Aufgaben ableiten:
• Suche in unbekanntem bzw. wechselndem Gebiet. Zur
Vereinfachung könnte man zunächst eine einfache Fläche
annehmen, später als Beispiel innerhalb von Gebäuden
zur Überwachung. In diesem Fall kommt die Erfassung
der Einsatzumgebung als weitere Herausforderung dazu.
• Das Erkennen des Zielobjektes. Hierzu müssen die Bilder
der Kamera ausgewertet werden, z.B. ob eine Person
erfasst wurde.
• Aufgrund der mittlerweile sehr geringen Anschaffungskosten der Drohnen bietet es sich außerdem an, mehrere
Drohnen gleichzeitig einzusetzen, hierzu müssten sich
die Drohnen organisieren und in Gruppen zusammenarbeiten. Aufgaben im Bereich KI, unter anderem
Schwarmverhalten, kann hierbei simuliert werden.
• Möglicherweise müssen weitere Sensoren eingebunden
werden, dazu müssen natürlich die Programme angepasst werden.
Neben den Bereichen der Informatik werden auch andere
Fachgebiete erfasst:
• Je nach Einsatzgebiet werden Sicherheitsanforderungen
an die Drohne gestellt, wie technischer Diebstahlschutz.
• Natürlich muss auch der Datenschutz betrachtet werden,
wie werden die Daten behandelt die aufgezeichnet und
gespeichert werden oder unter welchen rechtlichen Bedingungen Bildaufnahmen überhaupt zulässig sind.
• Sollen mithilfe der Drohne Waren automatisiert ausgeliefert werden, müssen entsprechende Halterungen oder
andere Möglichkeiten geschaffen werden, diese zu transportieren.
• Wenn die geplante Einsatzzeit der Drohnen die Akkuleistung übersteigt, müssen Verfahren entwickelt werden,
um eine kontinuierliche Stromversorgung zu ermöglichen, dies wäre als eine Art Drohnenladestation anzusehen. Diese Station könnte vollkommen autonom arbeiten
und möglicherweise selbst eine am Boden fahrende
Drohne sein.
Als mögliche Drohne, welche besonders aufgrund des
geringen Anschaffungspreises und der damit einherge-
125
henden Möglichkeit, diese in einer größeren Anzahl für die
Studenten bereit zu stellen, interessant ist. Hier sei die
AR.Drone 2.0 des Herstellers Parrot erwähnt [23].
Abbildung 4. Setzen von Wegpunkten für den automatisierten Drohnenflug.
Abbildung 3. AR.Drone 2.0 im Universitätslabor.
Diese bietet mit einem 32bit-ARM-Cortex-A8-Prozessor und
einer HD-Kamera mit 720p/30fps die nötige Ausstattung,
um verschiedenste Übungen durchzuführen. Außerdem kann
sie per Smartphone mit Android- oder iOS-Betriebssystem
gesteuert werden, weshalb die Anschaffung eines zusätzlichen Steuergerätes enfällt [24]. Davon unabhängig sind im
Folgenden mögliche Schwerpunkte für ein Komplexpraktikum „Drohnen und autonome Flugroboter“ aufgelistet.
Rechtliche Grundlagen und Voraussetzungen
Anfangs ist es wichtig, dass den Studenten die rechtlichen
Aspekte eines Drohnen-Einsatzes klar werden. Gerade weil
Kameras im Einsatz sind, werden datenschutzrechtliche Aspekte sehr wichtig. Aber auch das generelle Fliegen mit jeglicher Art von Fluggeräten unterliegt gewissen Regelungen.
So ist zunächst eine spezielle Haftpflichtversicherung
notwendig, gesetzliche Grundlagen zur Abgrenzung von
Hobby-Flügen und zivilwirtschaftlichen müssen bekannt sein
und auch der formale Ablauf zur sogenannten „Aufstiegserlaubnis“ müssen theoretisch vermittelt werden [25].
Design und Assembling
Theoretisch kann sich jeder eine Drohne bauen, dies ist
jedoch nicht so einfach und mit einigem Aufwand verbunden. Welche Kenntnisse und Materialien für den Bau eines
Quadrokopters benötigt werden, soll hier geklärt werden.
Einen guten Einstieg bietet die Anleitung des „Oktokopter
XL“ der Firma „Hisystems GmbH“ [30]. Die Umsetzung
solch einer Konstruktion übersteigt jedoch den begrenzten
Zeitrahmen eines Komplexpraktikums und eignet sich daher eher für Abschlussarbeiten in entsprechend technisch
orientierten Studiengängen.
Fliegen und Navigieren nach Kurs
Natürlich müssen die Studenten auch lernen, wie man
mit einer Drohne fliegt. Ein grundlegendes Verständnis
der Flugeigenschaften hilft auch bei späteren Teilen des
Praktikums, z. B. der Programmierung von automatischen
Flugabläufen.
126
Programmierung I
In diesem Teil werden der Drohne einfache Abfolgen
beigebracht, die sie dann ausführt. Grundlegende Operationen, wie das Ansteuern der Drohne, werden hier
gelehrt. Das Erstellen eines einfachen Fotos in einer
bestimmten Richtung bis hin zur Verfolgung von Navigationskursen können hier als Ziele festgelegt werden. Auch
das automatische Erstellen von Panoramabildern sowie
Rasterflüge, um ein größeres Areal zu überwachen, sind
geeignet, den Einstieg in programmatische Steuerung von
Drohnen näher zu bringen.
Abbildung 5. Achsen und Drehrichtung der Rotoren bei einem Quadrocopter.
Programmierung II
Nun soll der Drohne ein autonomes Verhalten beigebracht
werden, sodass sie selbstständig Aufgaben bewältigen
kann und nicht nur strikte Abfolgen durchläuft. Anhand von
Sensordaten soll die Drohne selbst wählen, was zu tun ist
und dann entsprechend handeln.
Gezielte fotografische Aufnahmen
Drohnen bieten aufgrund ihrer zum Teil geringen Größe
und wegen der Möglichkeit Nutzlast (hier eine Kamera)
zu transportieren, auch einen Nutzen für die Produktion
von Filmen oder Bildern. Aufgrund ihrer Flugstabilisation
steht die Drohne nahezu bewegungsfrei in der Luft, dies
kann für Aufnahmen genutzt werden, die vorher einen
Kamerakran oder andere Techniken benötigt hätten. Hierzu
müssen Kameras verwendet werden, die über die Schnittstelle der Drohne angesprochen werden können. Als Vorbereitung beziehungsweise Einführung der 3D-Fotografie
können mit der Drohne gezielt 3D-Fotos erstellt werden,
welche dann auch in einer späteren Anwendung als Ausgangsbasis für die Bildbearbeitung/-korrektur genutzt
werden können.
Gezielte Video-Aufnahmen
Für gezielte Video-Aufnahmen gelten dieselben Anforderungen, wie für fotografische Aufnahmen, nur dass hier
eine Videokamera angeschlossen werden muss. Als Erweiterung dazu können in einem nächsten Schritt mit einer
stereoskopischen Kamera 3D-Aufnahmen erstellt werden,
welche dann wiederum für die Berechnung von 3D-Modellen eingesetzt werden können.
Bild- und Videoverarbeitung und -verbesserung von
2D- und 3D-Aufnahmen
In diesem Teil werden spezielle Software-Tools verwendet, um systembedingte Aufnahmefehler zu korrigieren.
Dazu gehört beispielsweise das Stabilisieren von Videoaufnahmen oder das Entfernen von Fischaugeneffekten,
welche zum Beispiel bei der AR.Drone 2.0 aufgrund des
92°-Weitwinkel-Objektivs entstehen. Weiterhin wird darauf
eingegangen, wie sich Effekte wie der „Rolling-Shutter“Effekt vermeiden lassen [26].
Sensor-Fusion
Die Fusion von Daten stellt einen wichtigen Aspekt dar, um
die Einsatzfähigkeiten der Drohne zu verbessern. Bei der
Datenfusion werden möglicherweise lückenhafte Informationen zusammengefügt, um genauere Informationen zu
erhalten, also die bestehenden Datensätze zu verbessern,
erkennen können und miteinander interagieren. Dafür können, wie in einem vorherigen Schritt, AR.Drones benutzt
werden, da diese einen sehr einfachen Zugriff auf die Steuerung und Sensorik bieten. Als Einführung wird dazu eine
AR.Drone mit einem Follow-Me-Sender [28] ausgestattet.
Diese kann nun durch eine autonom fliegende UAV, wie
den Oktokopter XL [29], verfolgt werden. Die Studenten
können das Verhalten der Drohnen beobachten und auf
Basis dessen eigene Anwendungen entwickeln. Als Herausforderung sei hier die Vernetzung von mehreren AR.Drones
genannt, welche dann als Schwarm eine bestimmte Route
abfliegen müssen oder aber einer anderen Drohne als
Gruppe folgen.
Auswertung, Seminar, Finale Präsentation
In diesem Teil werden die Ergebnisse der einzelnen
Übungen präsentiert und mögliche Schwachpunkte sowie
Herausforderungen der einzelnen Übungen aufgezeigt.
Darauf basierend werden Verbesserungen für folgende
Übungen ausgearbeitet.
Abbildung 7. AR.Drone 2.0.
Abbildung 8. Oktokopter XL.
oder komplett neue Zusammenhänge zu erkennen. Bei
der Sensor-Fusion werden entsprechend Sensordaten, in
diesem Fall von der Drohne, zusammengefügt. So könnten
in diesem Teil Gyroskop- und Accelerometer-Daten fusioniert werden, um die Ausrichtung der Drohne im Raum zu
bestimmen [27].
Sicherheit der Verbindungen und
Nachrichtenprotokolle
Zur Fernsteuerung der Drohnen werden verschiedene Verfahren benutzt. Diese sollen auf ihre Sicherheit überprüft
werden. Als Beispiel kann hier eine AR.Drone der Firma
Parrot dienen. Diese Drohne überträgt sämtliche Steuerdaten über eine ungesicherte WLAN-Verbindung. Andere
Drohnen benutzen im RC-Bereich übliche Funkfernbedienungen. Hier stellt sich die Frage, ob es auch sichere Verfahren gibt, die weder mitgelesen noch manipuliert werden
können und wie man diese einsetzen kann.
Vernetzung und Untersuchung
des Schwarmverhaltens
In diesem Teil werden mehrere Drohnen zu einem
Schwarm verbunden. Die Drohnen sollen sich gegenseitig
Abbildung 9. Graupner MX20 Hott, Fernsteuerung für Oktokopter und Modellflugzeuge.
Abbildung 10. AeroSim RC, Simulationssoftware um Flugerfahrung mit UAVs
zu sammeln.
127
6. Zusammenfassung
In diesem Beitrag wurde eine Zusammenstellung von praktischen Übungen und Anwendungen sowie eine Übersicht
zu den identifizierten Anwendungsfeldern der Technologie
bei autonom fliegenden Robotern im universitären Umfeld
und in der Wirtschaft gegeben.
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„Ardrone-Forum.com“ 1 8 2012. [Online]. Available:
http://ardrone-forum.com/support/threads/1357-Propeller-auswuchten-hat-geholfen-kein-Wabern-des-Videosmehr. [Zugriff am 5.1.2013].
S. Baluta, „An Introduction to Orientation Kinematics“
27 5 2011. [Online]. Available: http://www.starlino.com/
dcm_tutorial.html. [Zugriff am 6.1.2012].
„Mikrokopter.de“ [Online]. Available: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/FollowMe. [Zugriff am 5.1.2013].
„Mikrokopter.de“ [Online]. Available: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/en/MK-OktoXL. [Zugriff am 8.1.2013].
„Mikrokopter.de“[Online]. Available: http://www.
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V. Kumar, N. Michael, K. Yoshida, K. Naganati, S. Tadokoro und K. Ohno, „Aerial Robots for Rapid Response:
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2012. [Online]. Available: http://nees.org/resources/
4201/download/NSF_RAPID_Poster.pdf. [30.12.2012].
5.3 Konzept zur Entwicklung eines EnergiemanagementMusterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen
Von Prof. Dr. Sejdo Ferati
Einleitung
Viele Unternehmen in Deutschland stehen bei der Umsetzung von rechtlichen und technischen Anforderungen in
die betriebliche Praxis vor großen Herausforderungen. Auf
energiewirtschaftlichem Gebiet sind seit einigen Jahren
die erneuerbaren Energien hinzugekommen, deren Ausbau von der Politik gefördert wird. Diese müssen in die
vorhandenen Strukturen eingepasst werden, so dass die
Betriebsabläufe neu gestaltet werden müssen.
Für solche Erfordernisse bietet ein EnergiemanagementHandbuch Unterstützung. Es dient dazu, ein effektives und
wirksames Energiemanagement einzuführen. Es legt die
Handlungsebenen im Unternehmen fest und zeigt den Weg
von der Beschaffung bis zur Einsparung von Energiekosten
auf.
Wie man ein solches Musterhandbuch im Unternehmen
erstellt, das erklären die nachfolgenden Ausführungen. Je
nach Größe, Art und Umfang der Tätigkeiten des Unternehmens können bestimmte Schritte vereinfacht, weggelassen
oder hinzugefügt werden. Falls bereits ein anderes Managementhandbuch im Unternehmen existiert, kann dieses
anhand des vorgestellten Modells ergänzt werden und um
das Energiemanagement erweitert werden. In jedem Fall
verdeutlicht das Konzept zur Erstellung des Musterhandbuches, wie Energiemanagement im Unternehmen eingeführt
und umgesetzt werden kann.
Erstellen eines EnergiemanagementMusterhandbuchs
Die folgende Handlungshilfe ist insbesondere für kleine und
mittlere Firmen gedacht, um für sie die Voraussetzungen
zu schaffen, ein Energiemanagementsystem einführen zu
können. Damit erhalten sie ein Instrument, mit dessen
Hilfe es möglich wird:
• nachhaltiger zu wirtschaften
• Kosten zu reduzieren
• das Unternehmensmanagement zu perfektionieren
• den Umweltschutz zu verbessern
• Fördermittel zu erhalten
• gesetzliche Erleichterungen zu nutzen
Jeder Arbeitgeber hat die Pflicht und die Verantwortung,
ein Energiemanagementsystem zu organisieren. Im Folgenden wird eine mögliche Vorgehensweise dargestellt, wie
die Einführung dieses Systems erfolgen könnte [13].
In einem Schema wird der strukturelle Aufbau eines
Energiemanagementsystems dargestellt. Daraus ist zu
entnehmen, wer was warum macht. Ebenso ist ersichtlich,
dass dieses Musterhandbuch mit seinen Festlegungen zur
Umsetzung der einzelnen Arbeitsschritte das Ergebnis der
Auswertung der Gesetze, Verordnungen und Verfahrensanweisungen ist. Eine Übersicht zum EnergiemanagementMusterhandbuch ist natürlich wesentlich detaillierter, als
in den nachfolgenden Ausführungen dargestellt wird. Eine
noch weitere Untergliederung wäre möglich. Aber das
würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen, da diese Ausführungen nur als Leitfaden und zur Anregung dienen sollen. Der Umfang einer solchen Dokumentation hängt stets
von der Betriebsgröße und der Betriebsorganisation eines
Unternehmens ab. Daraus können sich in der erforderlichen Differenzierung – bezogen auf die Betriebsgröße und
die Anforderungen – erhebliche Unterschiede (zu anderen
Unternehmen) ergeben. Für kleine und mittlere Betriebe
könnte die Dokumentation daher wesentlich vereinfacht
werden [11, 13].
Außerdem werden die Verfahrens-, die Arbeits- und Betriebsanweisungen im Energiemanagementsystem (EnMS)
betrachtet. Die Einteilung ist dieselbe. Aber die Verfahrensanweisungen tragen allgemeinen Charakter, während die
Arbeits- und Betriebsanweisungen konkrete Regelungen
sind, die sich direkt an die Mitarbeiter richten. Verfahrensanweisungen geben vor, wie die Verfahren, die mit dieser
Spezifikation gefordert werden, durchzuführen sind bzw.
wie die Programme und Ziele umgesetzt werden müssen.
Arbeitsanweisungen geben tätigkeitsbezogene Anweisungen zur Durchführung konkreter Arbeiten sowie zur Erreichung der Einzelziele des Energiemanagementsystems.
Sowohl in den Verfahrensanweisungen als auch in den
Arbeitsanweisungen werden die Verfasser, Ziele, Geltungsbereich, Zuständigkeit, Ausgabedatum, Aufbewahrungsfristen und Verteiler festgelegt. Diese werden dann vom
zuständigen Leiter der Geschäftsführung gegen Unterschrift
freigegeben [9, 11, 13].
Noch mehr ins Detail gehen Übersichten zu überwachungsbedürftigen Arbeitsmitteln, Energiecontrolling, Betriebsrevisionen, Bestellen von energieeffizienten Erzeugnissen,
Prozessen oder auch Arbeitsgenehmigungen. Damit ergibt
sich eine konkrete Anwendung von Arbeits- und Betriebsanweisungen bis hin zur Festlegung der Verantwortlichen [13].
In einem Schema ist auch die Vorgehensweise zur Ermittlung gesetzlicher und anderer Vorgaben für das Energiemanagement in ihrer zeitlichen Abfolge dargestellt.
Schematische Darstellung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs
Die folgenden schematischen Darstellungen sollen den
Überblick erleichtern.
129
Nummer:
Revision:
Seite:
3.1.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Struktur des Energiemanagementsystems
Erstellt von: EMS - B
Abbildung 1. Struktur des Energiemanagementsystems [9, 11, 13]
Abbildung 2. Energiemanagement Musterhandbuch [9, 11, 13]
130
Abbildung 3. Energiemanagement Musterhandbuch − Verlängerung [9, 11, 13]
Nummer:
Revision:
Seite:
3.3.
1
1 von 2
Gültig ab:
01.01.2013
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Energiemanagement –
Verfahrensanweisungen
Zielstellung
Die entwickelte Verfahrensanweisung enthält Regelungen
für das Erstellen, Ändern und Verteilen von Energiemanagement / Verfahrensanweisungen.
Anwendung
Diese Verfahrensanweisung kann in allen Unternehmen
und Organisationen angewendet werden.
Zusätzlich erforderliche Anweisungen
keine
Verfahren
Alle Energiemanagementverfahren sind gleich aufgebaut
und gliedern sich wie folgt:
• Zielstellung
• Anwendung
• zusätzlich erforderliche Anweisungen
• Begriffsdefinition
• Zuständigkeit und Verantwortlichkeit
• Verfahren
• Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen
• Anlagen
Nummer:
Revision:
Seite:
3.3.
1
2 von 2
Gültig ab:
01.01.2013
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Verfahrensanweisungen
Begriffsdefinition
Energiemanagement-Verfahrensanweisungen (EMV) sind
für ein Unternehmen erarbeitete, schriftliche Anweisungen,
mit deren Hilfe Maßnahmen im Rahmen des Energiemanagementsystems durchgeführt werden können.
Zuständigkeit und Verantwortlichkeit
Zum Erstellen, Ändern und Umsetzen von Verfahrensanweisungen im Rahmen des Energiemanagements muss eine
Person oder eine Personengruppe als Verantwortliche(r)
benannt werden. Die Unternehmensleitung übernimmt am
Ende die Inkraftsetzung.
Die Energiemanagement-Verfahrensanweisungen sind
bezüglich ihrer Zugehörigkeit zu den EnergiemanagementSystemelementen gekennzeichnet. Verfahrensanweisungen
sind ständig zu aktualisieren.
Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen
Ein Energiemanagementsystem-Beauftragter erstellt,
ändert und verteilt die Verfahrensanweisungen nach Erhalt
der entsprechenden Genehmigungen an einen festgelegten
Verteiler. Damit die Aktualität der Verfahrensanweisungen
gewahrt wird, muss eine ständige Soll-Ist-Prüfung durchgeführt werden.
131
Anlagen
Vordruck für die Energiemanagement-Verfahrensanweisungen
Nummer:
Revision:
Seite:
3.4.
1
1 von 3
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Arbeits- und
Betriebsanweisungen
Nummer:
Revision:
Seite:
3.4.
1
2 von 3
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Arbeits- und
Betriebsanweisungen
Zielstellung
Die erarbeiteten Verfahrensanweisungen enthalten Regelungen zum Erstellen, Ändern und Verteilen von Arbeitsund Betriebsanweisungen.
Anwendung
Diese Verfahrensanweisung kann in allen Unternehmen
und Organisationen angewendet werden.
Zusätzlich erforderliche Anweisungen
• Umweltschutzvorschriften
• Verordnungen zu Energieeinsparpotenzialen
• Verordnungen zur Energieeffizienz
• Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften etc.
Begriffsdefinition
Arbeits- und Betriebsanweisungen sind schriftliche Anweisungen der Vorgesetzten an die Mitarbeiter, die das Ziel
haben, Kosten zu reduzieren, nachhaltig zu wirtschaften,
den Umweltschutz zu beachten, das Unternehmensmanagement zu verbessern, gesetzliche Fördermittel und
Erleichterungen zu nutzen.
Man unterscheidet Bedienungsanleitungen oder Gebrauchsanweisungen von Arbeits- und Betriebsanweisungen.
Bedienungsanleitungen enthalten Angaben des Herstellers
zum bestimmungsgemäßen, sicheren Betreiben oder Verwenden eines Erzeugnisses oder Stoffes. Sie können Teil
einer Betriebsanweisung werden, sie können diese jedoch
nicht ersetzen.
Zuständigkeit und Verantwortlichkeit
Die entsprechenden Leiter sind dafür verantwortlich, dass
in ihren Bereichen Arbeits- und Betriebsanweisungen existieren und dass deren Inhalt ordnungsgemäß angewendet wird. Die Bereichsleiter sind auch dafür zuständig,
dass die Arbeits- und Betriebsanweisungen ständig auf
den aktuellsten Stand gebracht werden. Die veranlassten
Änderungen müssen den Mitarbeitern in geeigneter Form
zur Kenntnis gegeben werden. Die Einhaltung durch die
Beschäftigten muss regelmäßig überprüft werden.
132
Der jeweilige Bereichsleiter wird von den Fachkräften für
Energiemanagement bei der Erarbeitung der Arbeits- und
Betriebsanweisungen beraten. Der EMS-Verantwortliche
führt die Abstimmung mit dem Betriebsrat durch, falls
vorhanden. Er trägt nicht nur die Verantwortung für das
Erstellen, sondern auch für die Aktualisierung. Der EMSBeauftragte ist auch dafür verantwortlich, dass die gültigen
Arbeits- und Betriebsanweisungen allen Unternehmensteilen zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren
Arbeits- und Betriebsanweisungen müssen immer dann
erstellt werden, wenn die Tätigkeiten, die dadurch geregelt
werden, in den Anwendungsbereich von Rechtsgrundlagen
fallen, die die Erstellung von Betriebsanweisungen vorsieht. Arbeits- und Betriebsanweisungen sollten auch dann
erstellt werden, wenn bestimmte Rechtsgrundlagen fehlen,
aber nur dadurch Energieeinsparpotenziale erschlossen
werden können. Erfolgt eine Änderung von Rechtsgrundlagen, müssen Arbeits- und Betriebsanweisungen überprüft
und entsprechend angepasst werden. Ist eine Tätigkeit
durch eine Arbeits- und Betriebsanweisung geregelt und es
passiert trotzdem ein Unfall, sind die Arbeits- und Betriebsanweisungen auf ihre Richtigkeit zu prüfen.
Informationsquellen für Betriebsanweisungen sind u. a.
• Energieeffizienzverordnungen
• Gesetze zu erneuerbaren Energien
• Inspektions- und Wartungsunterlagen
• Veröffentlichungen von Berufsgenossenschaften
• Fachliteratur
• Betriebsanleitungen
Diese müssen ausgewertet und je nach Erfordernis in die
Erstellung von Arbeits- und Betriebsanweisungen einbezogen werden.
Arbeits- und Betriebsanweisungen treten erst dann in
Kraft, wenn sie von der Geschäftsleitung und dem Betriebsrat (falls vorhanden) unterzeichnet wurden.
Nummer:
Revision:
Seite:
3.4.
1
3 von 3
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Nummer:
Revision:
Seite:
3.5.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
–
01.01.2013
Energiemanagement
Arbeits- und
Betriebsanweisungen
Gültig ab:
01.01.2013
Überwachungsbedürftige
Arbeitsmittel
Arbeits- und Betriebsanweisungen müssen formal ganz bestimmten Anforderungen entsprechen und demzufolge bestimmte
Grundangaben enthalten:
• Name des Unternehmens
• Bezeichnung der Betriebsanweisung
• Unterschrift der Unternehmensleitung
• Unterschrift des Betriebsrates
• Datum
• Geltungsbereich
Abbildung 4. Überwachungsbedürftige Arbeitsmittel [13]
• Verhaltensregeln bei der Umsetzung der Energieeinsparverordnungen
Nummer:
3.6.
• Instandhaltung
Revision:
1
• Entsorgung
Seite:
1 von 1
• Sanktionen
Die Arbeits- und Betriebsanweisungen dürfen nur solGültig ab:
01.01.2013
che Regelungen enthalten, die die Beschäftigten auch
umsetzen können. Sie dürfen keine unbegründeten oder
unrealistischen Weisungen enthalten. Anforderungen an
die äußere Form werden keine gestellt. Wenn es mehrere
Betriebsteile gibt, sollten diese jedoch einheitlich
gestaltet werden.
Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen
Der jeweilige Leiter muss gewährleisten, dass
die Arbeits- und Betriebsanweisungen für alle
Mitarbeiter zugänglich sind (z.B. durch Aushang,
Übergabe oder Hinterlegung im Computer mit
Zugriffsrecht für alle). Der Leiter ist verpflichtet,
einen schriftlichen Nachweis darüber zu führen
(z.B. Schulungsnachweise, Besprechungsprotokolle). Der für das EMS Verantwortliche muss
das Erstellen und Verteilen koordinieren, kontrollieren und aktualisieren. Der EMS-Beauftragte
kontrolliert die in den Betriebsteilen freigegebenen Arbeits- und Betriebsanweisungen, er aktualisiert sie und stellt sie den Betriebsteilen zur
Verfügung, um Doppelarbeiten bei Vorhandensein mehrerer Niederlassungen zu vermeiden.
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Energieeinsparpotenziale und Beurteilung
Abbildung 5. Energieeinsparpotenziale und Beurteilung [13]
Anlagen
• Musterbetriebsanweisung zur Anlagenbedienung
• Musterbetriebsanweisung zum Umgang mit Energieressourcen und Energieeffizienz usw.
133
Nummer:
Revision:
Seite:
3.7.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Durchführung von
Betriebsrevisionen
Abbildung 6. Durchführung von Betriebsrevisionen [13]
Nummer:
Revision:
Seite:
3.8.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Bestellen von neuen
energieeffizienten
Erzeugnissen
Abbildung 7. Bestellen von neuen energieeffizienten Erzeugnissen [13]
134
Nummer:
Revision:
Seite:
3.9.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Regelungen und
Arbeitsgenehmigungen
Abbildung 8: Regelungen und Arbeitsgenehmigungen [13]
Nummer:
Revision:
Seite:
3.10.
1
1 von 1
Energiemanagement
Musterhandbuch
Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Ermittlung gesetzlicher
und anderer Vorgaben
für Energieeffizienz
Abbildung 9: Vorgaben 1 [13]
135
Nummer: 3.11. Energiemanagement
Revision: 1 Musterhandbuch
Seite: 1 von 1 Unternehmensgruppe
Gültig ab:
01.01.2013
Ermittlung gesetzlicher
und anderer Vorgaben
für Energieeinsparpotenziale
Abbildung 10. Vorgaben 2 [13]
Zusammenfassung
Dieses Konzept zur Erarbeitung eines Musterhandbuches
für ein Energiemanagementsystem basiert auf der DIN EN
ISO 50001/2011. Gemäß diesen Vorschriften wird empfohlen, eine Dokumentation des Energiemanagementsystems im Unternehmen durchzuführen. Dies sollte in Form
eines Handbuches erfolgen. Ein Energiemanagementhandbuch zeigt die Prozessabläufe auf. Daraus gehen Arbeitsabläufe, Prozessbeschreibungen und Verantwortlichkeiten
bis hin zur Tätigkeit des Energiemanagementbeauftragten
hervor. Dadurch wird die Organisation besser strukturiert
und das Zusammenspiel der Unternehmensprozesse klarer
erkennbar. Es ermöglicht dem Unternehmen, nachhaltiger
zu wirtschaften, seine Energiekosten zu reduzieren, das
Management zu verbessern, einen Beitrag für den Umweltschutz zu leisten, Fördermittel zu erhalten und gesetzliche Erleichterungen zu nutzen. Insgesamt erleichtert der
136
festgelegte Prozessablauf auch die Arbeit für zukünftig
geplante Prozesse.
[1] Abele, E. u.a.: EcoDesign. Berlin: Springer-Verlag, 2008
[2] Dratwa, F., u.a.: Energiewirtschaft in Europa. Berlin:
Springer-Verlag, 2010
[3] Pehnt, M. (Hrsg.): Energieeffizienz. 1. korr. Nachdruck
(Berlin: Springer-Verlag, 2010)
[4] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1. Auflage (Wiesbaden:
Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage
GmbH, 2010)
[5] Pöschk, J. (Hrsg.): Energieeffizienz in
Gebäuden. Jahrbuch 2011 (Berlin: VMEVerlag und Medienservice Energie, 2011)
[6] Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. 6. Neu bearb. u. erw. Auflage
(München: Hanser Verlag, 2009)
[7] Recknagel, H., Sprenger, E., Schramek, E.:
Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik.
74. Auflage (München: Oldenbourg Industrieverlag GmbH, 2009)
[8] Schaumann, G., Schmitz, K.: Kraft-WärmeKopplung. 4. überarb. Auflage (Berlin:
Springer-Verlag, 2010)
[9] Schieferdecker, B. (Hrsg.): Energiemanagement-Tools. Berlin: Springer-Verlag,
2006)
[10] Unger, J., Hurtado, A.: Alternative Energietechnik. 4. Überarb. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2011)
[11] Wosnitza, F., Hilgers, H.: Energieeffizienz
und Energiemanagement. Heidelberg:
Vieweg + Teubner Verlag | Springer
Fachmedien Wiesbaden, 2012
[12] Zahoransky, R. (Hrsg.), u.a.: Energietechnik. 5. überarb. Auflage (Wiesbaden:
Vieweg + Teubner Verlag | Springer
Fachmedien, 2010)
[13] DIN EN ISO 50001 (12/2011): Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung
[14] DIN V 18599-1 Vornorm (12/2011): Energetische
Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-,
End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung,
Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 1:
Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger
Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung
DIN V 18599-5 Vornorm (12/2011): Energetische
Endenergiebedarf von Heizsystemen
DIN V 18599-8 Vornorm (12/2011): Energetische
Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen
DIN V 18599 Beiblatt 1 (01/2010): Energetische
Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung –
Beiblatt 1: Bedarfs-/Verbrauchsabgleich
VDI 2067 – Blatt 1 Entwurf (09-2010): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Grundlagen und
Kostenberechnung
VDI 2067 – Blatt 10 Entwurf (10-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energiebedarf
von Gebäuden für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten
[22] VDI 2067 – Blatt 12 (06-2000): Wirtschaftlichkeit
gebäudetechnischer Anlagen, Nutzenergiebedarf für
die Trinkwassererwärmung
gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der
Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen
Nutzenübergabe bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung
[25] VDI 2067 – Blatt 40 Entwurf (01-2012): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand
der Erzeugung
[26] VDI 2078 – Entwurf (03/2012) Berechnung von Kühllast und Raumtemperaturen von Räumen und Gebäuden
[27] VDI 4655 (05/2008): Referenzlastprofile von Ein- und
Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen
[28] VDI 6020 – Blatt 1 (05/2001): Anforderungen an Rechenverfahren zur Gebäude- und Anlagensimulation
[29] VDI 6025 (11/1996): Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen
[30] EEG (10/2008): Erneuerbare-Energien-Gesetz , Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien
[31] EnEv 2009: Energieeinsparungsverordnung
137
5.4 A Proposal of a model for the organization of
Energy-efficient products
By Prof. Dr. Sejdo Ferati
Abstract
The article deals with the production of energy-efficient
products. It shows a way that could be used from the
product determining over the organization of the process
up to the realization of a product ready for use. The description of the steps will be carried out with the help of a
model.
Keywords: Customer requirements, Energy efficiency, Energy-efficient product, Energy management, Product Idea
1. Introduction
Before a product is manufactured, an enterprise must provide certain preliminary works. It has to determine what
the product is supposed to be used, for which demands
it is supposed to cope with, which share of the market
it should prove, whether the market needs the product,
which sales strategy could be applied, whether parts must
be bought from other suppliers and above all, whether it
can be manufactured economically and last but not least,
is a non-polluting and energy-efficient way of production
possible. Due to the requirements at the product a strategy
must be elaborated for the production process. Here starts
the model for the creation of energy-efficient products.
With the help of the flow model the requirements for the
organization of the process are illustrated.
2. Recommendation of a Model for the
Design of Energy-efficient Products
At the beginning of the implementation of an idea for a
new product always stands the product determining, followed by development and construction. During the phase of
the product determining not only the product itself has to
be considered, but also the application according to rules
and the level of strain. Since the entirety of the processes
is very complex, it is named product process.
Normally the objectives of the enterprise and the customer
and market requirements are the basis for the realization of a product idea. For this purpose the courses within
the enterprise must be adapted onto the energy-efficient
product that has to be designed. In large-scale enterprises
those processes of product determining and realization
have already been realized with former products and are
based on repeatedly proven logical course structures and
on harmonized processes of product determining, realization and support service. The complexity which is necessary
in order to manufacture an energy-efficient product results
138
from the product definition. This product definition is the
fundament for all future decisions and defines, whether the
product is supposed to become a simple, useful product or
rather a product that should fulfill high-quality functions. In
this way the decision is taken which extent and degree of
complexity the manufacturing process will have and which
share of the market the product is supposed to achieve.
Since every product is specific, also the flowchart must be
tailored to every product separately. The flowchart shows
the most important phases of the realization of the product
with all single measures. With the help of furcations special
features can be demonstrated. In the flowchart the word
“process” is used frequently. In this way the manufacturing
process and the product process are in brief meant. When
a mass-production shall take place the manufacturing process must be elaborated very detailed since otherwise the
error rate increases itself correspondingly. Simultaneously
the qualification of the workers must be improved.
The projected flowchart is created in stages and follows in
its classification the methodology of the VDI (The Association of German Engineers) Guidelines 2221. Accordingly
the product is manufactured in an iterative process which
corresponds to a stepped, progressive procedure (according to the product and number of items). This procedure
is in step with actual practice.
At the beginning of every process there is the idea. In the
VDI Guidelines 2220 the course of the product planning as
well as the upstream activities of the product determining
are illustrated. The result of all measures for the product
determining is the dutybook which, however, is not an
inflexible flowchart. If it turns out that after creation of the
dutybook new findings were added, these are integrated
into the dutybook. If a principle-solution was reached,
changes at the product are not possible. For the protection of the quality and to avoid errors methods of the
preventive quality management can be used (according to
VDI 2247) during the entire life cycle in all phases of the
flowchart.
According to VDI Guidelines 2221 a flowchart contains all
organizationally technical measures concerning planning,
development and construction of technical products. The
management makes the corresponding decisions for the
priority of the energy efficiency. The interaction between
product, product technology and fabrication techniques is
expressed in the flowchart. Through intermediate measurements in different stages of the product (at the laboratory
pattern, at the functional pattern and at the manufacturing
pattern) errors can still be repaired in the course process.
References to the flowchart:
The flowchart ends with the finishing of the energy-efficient product while the life expectancy of the product ends
only with the recycling of the product. During the processes of product determining and product realization should
already be attached the importance to the fact that the
product will be recycled energy-efficiently.
With the help of a solution catalog (by putting together
the typical functions of all products in the company) a fast
access can be carried out since it contains different realization possibilities, empirical values and calculation instructions for the products.
The object catalog on the other hand contains – independently of the task - solutions and calculations for one
object/ one subject. This catalog should be split up into
machine elements and manufacturing processes and can
be used for the creation of solution variants.
The operation catalog contains experiences, instructions in
calculations for different functions which can be realized
with a product and solutions.
Functional or object plans are suitable as support during
the product configuration. They must be compiled during
the phases of product determining and product realization.
Thus the compulsion of thinking over all phases during the
process arises. The results are recorded in the field report.
In order to manufacture energy-efficient products, knowledge from different sectors as environmental protection,
energy efficiency (Renewable energies law, Energy saving
rule), ergonomics, design, etc. is necessary. As a result
of a product development on the one hand products with
practical functions must arise, however, on the other hand
these products must not endanger the health of the human
being. During the organization of a product its aesthetic
function is also important. Indeed, the appearance of a
product is not always the main aim of the realization of the
product. Nevertheless it should also be of high-quality, in a
customer-oriented way and innovatively.
The product configuration is a complex process and therefore requires a flowchart tailored in particular to every
single product (see Figure 1).
3. Conclusion
The organization of a new product is a comprehensive
process which requires a complex approach. For every new
product a separately designed flowchart has to be elaborated. Attention has to be paid to the respective factors of
the enterprise, the market and the legislation. This model
was developed in particular for energy-efficient products.
It can be adjusted correspondingly if certain conditions
change.
References
[2] Förtsch, G., Meinholz, H.: Handbuch Betriebliches Umweltmanagement. 1. Auflage (Wiesbaden: Vieweg +
Figure 1. Flowchart for the production of a new energy-efficient product
(continued on the following pages)
Teubner Verlag | Springer Fachmedien, 2011)
[3] Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien. 4. Auflage (Berlin: Springer-Verlag,
2006)
[4] Pehnt, M. (Hrsg.): Energieeffizienz. 1. korr. Nachdruck
(Berlin: Springer-Verlag, 2010)
[5] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1.
Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2010)
[6] Pöschk, J. (Hrsg.): Energieeffizienz in Gebäuden.
Jahrbuch 2011 (Berlin: VME- Verlag und Medienservice
Energie, 2011)
[7] Recknagel, H., Sprenger, E., Schramek, E.: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik. 74. Auflage (München: Oldenburg Industrieverlag GmbH, 2009)
[8] Schieferdecker, B. (Hrsg.): Energiemanagement-Tools.
Berlin: Springer-Verlag, 2006)
[9] Unger, J., Hurtado, A.: Alternative Energietechnik.
4. Überarb. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner
| GWV Fachverlage GmbH, 2011) [10] DIN EN ISO
139
50001 (12/2011): Energiemanagementsysteme
[11] VDI 2220 – 05/1980): Produktplanung, Ablauf, Begriffe und Organisation
[12] VDI 2221 – (05/1993): Methodik zum Entwickeln und
Konstruieren technischer Systeme und Produkte
[13] VDI 2247 – Entwurf (03/1994): Qualitätsmanagement
in der Produktentwicklung
[14] VDI 4602 – Blatt 1 (10/2007): Energiemanagement
Begriffe
[15] VDI 4602 – Blatt 2 (01/2011): Energiemanagement
Beispiele
This article is published by:
International Journal of Modern Engineering Research
(IJMER) www.ijmer.com Vol.3, Issue.1, Jan-Feb. 2013 pp420-423 ISSN: 2249-6645
Link: http://www.ijmer.com/papers/Vol3_Issue1/
CU31420423.pdf
140
141
5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the
Installation and Direction of Solar Thermal Systems
at the Example of a Reference Building
By Prof. Dr. Sejdo Ferati
Abstract
The article examines different possibilities of the installation and the azimuth of solar thermal systems on a rooftop
at the example of a reference building. The outcome of a
different azimuth and installation are different costs of solar energy, savings of wood pellets and different degrees of
system efficiency. In this way the economic efficiency of a
solar thermal installation can be influenced strongly.
Keywords: Solar Thermal Installation, installation and direction of the solar thermal installation, economic efficiency of the solar thermal installation, costs of solar energy,
savings of wood pellets and degrees of system efficiency
1. Introduction
Environment-friendly solar thermal energy which is gained
from the solar irradiation onto the own roof becomes
increasingly more attractive. The sun is an inexhaustible source of energy. Thermally gained energy can be
produced increasingly more favorably by most modern
technique through a solar thermal system. The quality of
the systems is safeguarded and controlled by norms of the
European Union. In this way the independence on fossil
fuel and of their prices increases. CO2-emissions resulting
from the combustion of fossil energy carriers are reduced.
The installation of solar thermal systems can partly be supported by state measures. The living comfort increases and
last but not least new jobs can be created in the domestic
economy.
Figure 1 shows a model of a complete pellet boiler plant
with solar support for the hot water generation and for
the heating support (Company August Brötje GmbH) [2].
Figure 1. Pellet boiler with solar support to hot water generation and heating support [2]
142
Basics of the simulation of the system
With the help of Dr. Valentin energy software a simulation
of the system is carried out [12].
By increasing improvement of the thermal insulation at
buildings a reduced energy demand for the heating can be
achieved. In this way the energy demand for the hot water
generation gets more importance. This demand in part can
be produced by thermal solar systems which convert the
solar irradiation with the help of collectors into heat. At
present these systems can produce an annual energy yield
of 350 - 500 kilowatt-hours per m2 collector surface area.
This leads to a decrease of the CO2-emissions of up to 150
kg [12].
Thermal solar systems convert solar energy with the help
of collectors into heat. Then the produced heat is transported over pipelines into a so-called buffer storage. The
energy losses occurring from the production up to the storage should be held as small as possible. The losses, resulting from the relation between the usable energy and the
irradiated energy can be assessed with the help of degree
of efficiency of the system. A solar system is established
according to its mode of operation:
With a collector the solar irradiation is absorbed and converted into heat. The so won energy is transported over a
net of pipelines and heat exchangers to a storage tank.
The storage tank has the task of balancing the temporal
variations of energy offer and energy demand. For a maximum utilization of the solar irradiation a control system
is useful, that turns on a circulating pump as soon as a
temperature difference arises between collector and storage tank. Thus the heat transportation to the storage tank
is guaranteed.
Description of the reference building
The single-family house completely with basement is constructed in massive design on strip foundation. The walls
consist of burned stones (Cellar: Lime sandstone). The
floors consist of reinforced concrete, the grounds are made
of floating floor and tiled (Attic: fitted carpeting). The stairs
consist of reinforced concrete with timber sheeting. The
attic is fully developed and is to be reached over the staircase. The cellar can also be reached over the staircase.
Additionally there are stairs outside the house which lead
to the cellar. The external walls have got brick facing. The
building has a gable roof with clay bricks. The chimneys
consist of burned stones.
Degree of efficiency and solar fraction
The degree of efficiency results from the relation between
energy put out to the irradiated energy.
The degree of efficiency of the collector circuit results from
the relation between the energy output of the collector
circuit over the heat exchanger to the irradiated energy
(irradiated onto the collector surface).
The degree of efficiency of the system results from the
relation between the energy output of the solar system to
the radiated energy (irradiated onto the collector surface).
The energy output gained from the solar system is that
energy which is passed on from the solar storage tank to
the standby storage tank.
The solar fraction results from the relation between the
energy provided by the stand by storage tank of the solar
system to the sum of all energies provided to the standby
system (Solar system and upstream with conventional
systems).
The energy delivery for the heating of the drinking water
is the energy which is necessary to get the temperature of
the cold water to the temperature of the tapped drinking
water. Losses are not considered here.
The used combustible is the combustible which is necessary to heat the standby storage tank to the nominal
temperature. The heat losses of the storage tank and the
degree of efficiency of the kettle are considered here.
Calculation of Economic Efficiency according to the cash
value method (with T*SOL) [12]
• Investment Costs = Installation Costs – Subsidy
• Yearly Operating Costs = Pump Performance*Operating
Time*Electricity Costs
The cash value (CV) of a price-dynamic payment sequence
Z, Z · r, Z · r2... over T years (Lifespan) is calculated as follows (according to VDI 2067 [14]):
Cash value CV = Z · b (T, q, r)
Z = CV of the costs / b (T, q, r).
According to VDI 2067 is valid:
For r = 1 be comes 1/b (T, q, r) for the annuity factor
a (q, T) = qT · (q-1) / (qT-1).
The heating price then represents itself as follows:
Heating price =
yearly Costs Z
yearly Energy Yield
In the following the components of the system − as indicated in the figure − are described:
• Collector: Manufacturer August Brötje, Type: Solar Plus
HP 20, denomination: Tube collector Parameter: Gross
face 2,84 m2, reference area 2,16 m2, specific heat
capacity 4300 Ws/(m2K), collector field volume flow: 40
(l/h)/m2, medium: Water Glycol, resulting specific heat
capacity: 3588 Ws/(kg K) [2]
• Tank: Pellets-Central heating boiler, Manufacturer Vaillant
[13], Type: renerVIT VKP 202, capacity: 20 kilowatts
• Hot water tank: Standard, volume: 300 l
• Buffer storage: Standard, volume: 800 l
• Hot Water need: average day consumption: 200 l,
nominal temperature hot water: 50 °C, interpretation for
single-family home (morning top).
Simulation results of the reference building [12] see figure 2:
Cash value factor b (T, q, r)
Figure 2. Fraction heating, hot water, total & saving natural gas [12]
q: Simple interest factor on capital (e.g. 1,08 at 8 % of
simple interest on capital)
r: Price change factor (e.g. 1,1 at 10 % of price change)
Capital value of the total investment (C):
C = sum of the cashl value of the price-dynamic payment
sequence over the lifespan
+ promotions
− Investments
The pay-back time is the period the system must operate
for the investment in order to yield a cash value of zero.
Pay-back times of more than 40 years are not included
here [12].
In order to calculate the heating price, the cash value of
the costs must be calculated:
CV of the costs = Investments + Cash value of the Operating and Maintenance Costs.
If the Cash value of the costs is converted into a constant
payment sequence (r = 1) over the lifespan, then Z turns
out for this consequence:
Solar energy consumption as percentage of total consumption see figure 3.
Figure 3: Solar energy consumption as percentage of total consumption [12]
143
Provisional Result
The variant does not show any amortization for a period of
20 years so that this variant is uneconomical.
Legend
1
Irradiation on to collector surface (active)
20 MW
1.1
Optical collector losses
5 MW
1.2
Thermal collector losses
6 MW
2
Energy from collector array
9 MW
2.1
Solar energy to storage tank
4 MW
2.3
Solar energy to buffer tank
3 MW
2.5
Internal piping losses
1.396 kW
2.6
External piping losses
228 kW
3.1
Tank losses
851 kW
3.2
Circulation losses
1.264 kW
5.1
Buffer tank losses
1.005 kW
5.2
Buffer tank to heating
2.364 kW
6
Final energy
33 MW
6.1
Supplementary energy to tank
1.673 kW
6.4
Supplementary energy to space-heating
28 MW
6.5
Electric element
0 kW
9
DHW energy from tank
3 MW
10.1
Heat to HT heating
6 MW
10.2
Heat to LT heating
24 MW
2. Scenario „ A", Tilt Angle 35° (degree) =
const., Azimuth = Variable
The tilt angle of the solar thermal collectors on the roof
(roof parallel system) is 35 °. That is the existence of the
reference building. The Scenario A shows the dependence
of the costs of solar energy, the saving of wood pellets
and the system efficiency of the solar thermal system on
the azimuth of the reference building into the respective
cardinal point.
Table 1. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets
and the system efficiency of the solar thermal system on the azimuth of the
reference building
Azimuth
Cost of solar
energy
Wood pellets
savings
System
efficiency
° (Degree)
0,01 x €/kWh
0,1 x t (Ton)
%
135°
71
14,064
30,3
175°
65
15,226
31,2
180°
65
15,277
31,3
225°
70
14,398
30,7
Figure 4. Energy balance schematic [12]
Financial analysis:
System
System yield
Active surface area
Yearly electricity consumption for
additional energy
Annual fuel savings
Financial analysis parameters
Lifespan
Interest on capital
Energy cost escalation rate
Running cost escalation rate
Costs (Cash value)
Investments
Subsidy
Savings
Running costs
Net present value
Amortization period
Cost of solar energy
144
6,26
22,74
MWh
m2
610, 40 kWh/a
1.520,40 kg
20
2,5
3,0
1,5
years
%
%
%
−52.000 €
3.750 €
3.108 €
−15.410 €
−60.552 €
No amortization
0,65 €/kWh
Diagram 1. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood
pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the azimuth
of the reference building
Provisional Result
The optimal results for the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency are achieved
at an azimuth of 180° of the reference building (to south).
3. Scenario „B", Tilt Angle = Variable, Azimuth 175° (degree) = const.
The azimuth of the solar thermal collectors on the roof
(roof parallel system) is 175°. That is the existence of the
reference building. The Scenario B shows the dependence
of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and
the system efficiency of the solar thermal system on the
tilt angle of the solar thermal system on the roof.
Table 2. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets
and the system efficiency of the solar thermal system on the tilt angle
Azimuth
Cost of solar
energy
Wood pellets
savings
System
efficiency
° (Degree)
0,01 x €/kWh
0,1 x t (Ton)
%
25°
69
14,579
30,1
30°
67
14,921
30,6
35°
65
15,209
31,2
40°
64
15,421
31,8
45°
65
15,209
31,2
50°
63
15,636
32,9
Diagram 2. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood
pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the tilt
angle
Provisional Result
The optimal results for costs of solar energy, the saving of
wood pellets and the system efficiency are achieved with
a tilt angle of the solar thermal system on the roof of approx. 50°.
4. Conclusion
Solar power is good for the human being and for the
environment. With a solar thermal system on the own roof
a secure and clean kind of heat supply is guaranteed for
water heating and heating support. With the correct azimuth of the house to south and the correct tilt angle of the
solar thermal system on the roof the costs of solar energy,
saving of wood pellets and the system efficiency can be
optimized.
References
[1] Abele, E. u.a.: EcoDesign. Berlin: Springer-Verlag, 2008
[2] August Brötje GmbH, August-Brötje-Straße 17, 26180
Rastede August Brötje GmbH – offizielle Seite: www.
broetje.de
[3] DIN 4710 (01/2003): Statistiken meteorologischer
Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heizund raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland
[4] Döring, S.: Pellets als Energieträger. Berlin: SpringerVerlag, 2010
[6] EEG (10/2008): Erneuerbare-Energien-Gesetz , Gesetz
für den Vorrang Erneuerbarer Energien
[7] EnEv 2009: Energieeinsparungsverordnung
[8] Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien. 4. Auflage (Berlin: Springer-Verlag,
2006)
[9] Oberzig, K.: Solarwärme, Heizen mit Sonne. Stiftung
Warentest Berlin: Verlagsherstellung: Rita Brosius,
2012
[10] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1.
Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2010)
[11] Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. 6.
Neu bearb. u. erw. Auflage (München: Hanser Verlag,
2009)
[12] Simulationssoftware, Dr. Valentin Energiesoftware
GmbH, Stralauer Platz 34, 10243 Berlin, Studentenversion (inkl. Benutzerhandbücher): T*SOL Pro 5.0
[13] Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG, Berghauser Str.
40, 42859 Remscheid Vaillant Deutschland GmbH &
Co. KG – offizielle Seite: www.vaillant.de
[14] VDI 2067 – Blatt 1 Entwurf (09-2010): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Grundlagen und
Kostenberechnung
[15] VDI 2067 – Blatt 10 Entwurf (10-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energiebedarf
von Gebäuden für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten
gebäudetechnischer Anlagen, Nutzenergiebedarf für
die Trink wassererwärmung
Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen
Nutzenübergabe bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung
[19] VDI 2067 – Blatt 40 Entwurf (01-2012): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand
der Erzeugung
[20] VDI 2078 – Entwurf (03/2012) Berechnung von
Kühllast und Raumtemperaturen von Räumen und
Gebäuden
[21] VDI 6020 – Blatt 1 (05/2001): Anforderungen an Rechenverfahren zur Gebäude- und Anlagensimulation
[22] VDI 6025 (11/1996): Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen
published by:
International Journal of Modern Engineering Research
(IJMER)
www.ijmer.com Vol.3, Issue.2, March-April. 2013 pp-949954 ISSN: 2249-6645
145
5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte
Unternehmensgründungen – Ergebnisse eines
transnationalen Austausches
Im Rahmen des Projektes „FHB Gründungsdialog“ (2011 − 2013) gefördert durch das Ministerium für Arbeit und Soziales,
Frauen und Familie des Landes Brandenburg aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Brandenburg
Von Prof. Dr. Arno Fischer und Enrico Leopold
1 Einleitung
Die Fachhochschule Brandenburg (FHB) hat im Zeitraum
von Juli 2011 bis Februar 2013 das transnationale Projekt
„FHB Gründungsdialog“ durchgeführt. Projektpartner waren
gründungserfahrene Hochschul- und Transfereinrichtungen
aus Oberösterreich und Taiwan. Gemeinsam mit diesen
Partnern wurden bewährte Praxisansätze zur Initiierung
und Unterstützung technologieorientierter Gründungen
diskutiert. Ziel der FHB war es, neue Anregungen zur
Steigerung der hochschulbasierten Gründungsleistung im
Hightech-Sektor zu gewinnen. Das Projekt wurde durch das
Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie des
Landes Brandenburg (MASF) aus Mitteln des Europäischen
Sozialfonds (ESF) und des Landes Brandenburg gefördert.
Die GIB − Gesellschaft für Innovationsforschung und Beratung mbH war wissenschaftlicher Kooperationspartner der
FHB bei der Durchführung des Projektes. Der vollständige
Bericht, mit ausführlicherer Betrachtung der beiden Parter,
sowie Analysen und Empfehlungen erschien unter [1].
Das Bundesland Oberösterreich – einer der beiden transnationalen Partner im Projekt – ist eines der industriellen Zentren Österreichs. Die Landeshauptstadt ist Linz.
Oberösterreich weist ein ausgeprägtes Gründungsnetzwerk
auf, in dem die verschiedenen Akteure der Gründungsunterstützung eng zusammenwirken. Die in Linz ansässige
tech2b Inkubator GmbH hat sich seit nunmehr zehn Jahren
auf die Unterstützung technologieorientierter Gründungen spezialisiert. Tech2b kooperiert intensiv mit den drei
oberösterreichischen Hochschulen, die ihrerseits zu den
Gesellschaftern dieses Inkubators gehören und darüber
hinaus ein akademisches Startup-Netzwerk gegründet
haben, das dem Inkubator innovative Gründungsvorhaben
zuliefert.
Taiwan – der zweite transnationale Partner im Projekt – hat
in den vergangenen 30 Jahren eine imposante Entwicklung von einem arbeitsintensiven Produktions- zu einem
wissensintensiven Forschungs- und Technologiestandort
genommen. Die Insel zählt heute zu den führenden
IKT-Standorten weltweit und verfügt auch in anderen
Hightech-Bereichen über Spitzenforschung. Das Industrial Technology Research Institute (ITRI) symbolisiert die
Wirtschafts- und Innovationskraft der taiwanesischen Industrie wie keine andere Institution. Das Institut gilt als die
Wiege der taiwanesischen Halbleiterindustrie. Als größte
146
staatlich finanzierte Forschungs- und Transfer-Einrichtung
Taiwans schlägt es die Brücke zwischen Hochschulen und
Wirtschaft und hat so den wirtschaftlichen Erfolg der Insel
erst ermöglicht.
Das vorliegende Papier fasst die Ergebnisse des FHB
Gründungsdialogs zusammen. Im Kapitel 2 wird zunächst
die Zielstellung des Erfahrungsaustausches beschrieben.
Auf dieser Grundlage wird im Kapitel 3 kurz die Ausgangssituation der Gründungsunterstützung an der FHB umrissen. Im Kapitel 4 werden schließlich einige herausragende
Praxisansätze aus Oberösterreich und Taiwan zur Förderung technologieorientierter Gründungen näher vorgestellt. Abschließend werden im Kapitel 6 die Ergebnisse
des durchgeführten Austausches zusammengefasst und
Handlungsempfehlungen zur Stärkung der technologieorientierten Gründungsunterstützung an der FHB bzw. im
Land Brandenburg abgeleitet.
2 Zielstellung des transnationalen
Austausches
Die FHB ist die zentrale Einrichtung für die Wissensproduktion sowie die Aus- und Weiterbildung hoch qualifizierter
Fach- und Führungskräfte im Regionalen Wachstumskern
(RWK) Brandenburg an der Havel. Ihr fällt somit die Rolle
als bedeutender Impulsgeber im regionalen Innovationssystem zu. Durch eine Steigerung der Anzahl technologieorientierter Gründungen aus der Hochschule soll die Innovationsfähigkeit und Wirtschaftskraft des Standortes weiter
ausgebaut werden. Von jungen technologieorientierten Unternehmen wird erwartet, dass sie mit neuen Produkten und
Verfahren nachhaltig zur Belebung der Wirtschaft und zur
Stärkung des endogenen Entwicklungspotenzials der Region
beitragen. Zudem erzielen junge Technologieunternehmen
häufig ein überdurchschnittliches Wachstum, so dass sie als
ein wichtiger Motor für die Schaffung neuer Arbeitsplätze in
wirtschaftlichen Zukunftsfeldern gelten. Solche Arbeitsplätze
eröffnen den Menschen, die in der Region leben, attraktive
Berufs- und Einkommensperspektiven. Wenn es gelingt,
hierdurch noch mehr junge Menschen in der Region zu halten oder zur Zuwanderung zu bewegen, kann ein wichtiger
Beitrag geleistet werden, um dem Prozess des demografisch
bedingten „Ausblutens“ entgegenzuwirken.
Bislang fehlt es im RWK Brandenburg an der Havel jedoch
weitgehend an Hightech-Gründungen, so dass hiervon
keine nachhaltigen Impulse für die regionale Entwicklung
ausgehen können. Um diese Situation zu verbessern, sollen
vorhandene Hightech-Gründungspotenziale der FHB künftig
noch besser genutzt werden. Vor diesem Hintergrund
hatte die FHB in 2011 das Projekt „FHB Gründungsdialog“
gestartet. Mit diesem Projekt sollte ein transnationaler
Austausch mit gründungserfahrenen Hochschul- und Transfereinrichtungen aus Oberösterreich und Taiwan initiiert
werden, um hierdurch neue, praxisbewährte Anregungen
zur Intensivierung und effektiven Unterstützung hochschulbezogener Gründungsaktivitäten im Hightech-Bereich zu
gewinnen. Als zentrale Partner für den Austausch wurden
die Fachhochschule Oberösterreich, die tech2b Inkubator
GmbH (Oberösterreich) sowie das ITRI – Industrial Technology Research Institute (Taiwan) ausgewählt.
Der Fokus des transnationalen Erfahrungsaustausches soll-
te vor allem auf Handlungsfelder gelegt werden, in denen
die FHB die größten Entwicklungspotenziale für sich sah,
darunter:
• Sensibilisierung für Entrepreneurship und Stimulierung
von Hightech-Gründungsprojekten
• Vermittlung von Managementkompetenzen an Gründer/
innen
• Unterstützung akademischer Hightech-Startups bei der
Markterschließung und frühen Unternehmensentwicklung
• Ansiedlung von Hightech-Gründungen mit ausländischer
Beteiligung
Tabelle 1. Status Quo der Gründungsunterstützung an der Fachhochschule Brandenburg
Gründungsbegleitende Unterstützungsmaßnahmen
Ausprägung
kaum / nicht
vorhanden
ausbaufähig
bereits gut
aufgestellt
1. Sensibilisierung / Stimulierung und Ideenentwicklung
1.1
Selbstverständnis der FHB als Gründerhochschule, gelebte Innovations-/Gründungskultur
X
1.2
Hochschulmarketing als "Gründerhochschule"
X
1.3
Schutzrechts-/Verwertungsstrategie
1.4
Beteiligungsstrategie
X
1.5
Technologiescreening, -analyse und -bewertung
X
1.6
Anreizstrukturen für Professoren zur Forcierung von Gründungsprojekten
1.7
Koordinierungs- und Servicestelle für Gründer/innen
1.8
Info-Maßnahmen für Hochschulpersonal und Studierende
1.9
Entrepreneurship-Lehre
1.10
Ideen-/Businessplan-Wettbewerbe
X
X
X
X
X
X
1.11
Alumni-Arbeit zu Gründungsthemen / Gründer-Community
1.12
Regionales Standortmarketing zum Thema Gründung ("Gründerstadt")
X
X
2. Unternehmenskonzeption / Inkubation
2.1
Betreuungsangebote für akademische Gründungsvorhaben
2.2
Intensivbetreuung für Hightech-Gründungsvorhaben
X
X
2.3
Bereitstellung von Co-Working-Space
X
2.4
Regelung von Verwertungs-/Nutzungsrechten zwischen Hochschule und Gründer/innen
X
2.5
Regelungen zur Nutzung von Geräten bzw. Laborausstattung der Hochschule
X
2.6
Unterstützung durch erfahrene Mentoren aus der Hochschule
X
2.7
Kompetenztrainings für Gründer/innen (z. B. Businessplan, teambuilding etc.)
X
3. Startup / Early Stage
3.1
Strukturierter Betreuungsprozess für akademische Jungunternehmen in der Startphase
3.2
Bereitstellung günstiger Büro- und Arbeitsflächen, IT-Infrastruktur etc.
X
3.3
Kooperation mit der Hochschule zur Nutzung von Geräten bzw. Laborausstattung
3.4
Unterstützung durch erfahrene Mentoren aus der Hochschule
X
3.5
Kompetenztrainings für Startups / Jungunternehmen
X
3.6
Finanzierung in der Frühphase
X
3.7
Standortbezogene Synergien aus Verzahnung von Wirtschaft, Forschung und Ausbildung
X
X
X
4. Konsolidierung / langfristiges Wachstum
4.1
Forschungs- und Entwicklungskooperationen zwischen Wirtschaft und Hochschule
X
4.2
Verfügbarkeit hochqualifizierter Fachkräfte
X
4.3
Maßgeschneiderte Weiterbildungsangebote
X
4.4
Lebensumfeld, Lebensqualität in der Region
X
147
3 Ausgangslage der
3.1 Status quo der Gründungsunterstützung
Unternehmensgründungen können in den verschiedenen
Entwicklungsphasen gezielt durch gründungsbegleitende
Maßnahmen unterstützt werden. In der nachfolgenden
Übersicht wird anhand von zentralen Unterstützungsansätzen aufgezeigt, wie sich die Situation der Gründungsunterstützung an der FHB aktuell dargestellt. Die
Maßnahmen sind den einzelnen Entwicklungsphasen von
Unternehmensgründungen zugeordnet. Die Bewertung
jeder Maßnahme wurde gemeinsam mit dem Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer sowie dem
GründungsZentrum der FHB vorgenommen. Die Bewertung
liefert das in Tabelle 1 (siehe vorhergehende Seite) zusammengefasste Ergebnis.
3.2 Handlungsbedarf
Wie aus der Situationsanalyse hervorgeht, weist die Gründungsunterstützung an der FHB gegenwärtig vor allem in
solchen Bereichen Defizite auf, die für die Förderung von
Hightech-Gründungen von besonderer Bedeutung sind.
Dies betrifft zunächst das Feld der Sensibilisierung und
Aktivierung potenzieller Gründer/innen. Hier weisen vor
allem die Bereiche Technologiescreening, -analyse und -bewertung sowie standortbezogene Marketingaktivitäten (z.B.
als „Gründerstadt“) die größten Entwicklungspotenziale
auf. Aber auch andere wichtige Bereiche, wie z.B. ein gelebtes Selbstverständnis der FHB als „Gründerhochschule“,
gründungsbezogene Anreizstrukturen für Professoren oder
Alumni-Arbeit zu Gründungsthemen, sind ausbaufähig.
Hinsichtlich des Inkubationsprozesses mangelt es der FHB
vor allem an Möglichkeiten zur zielgerichteten Intensivbetreuung von Hightech-Gründungsvorhaben sowie weiterhin
an geeigneten Büro- und Arbeitsflächen für Gründer/innen.
Zudem gibt es in der Nachgründungsphase keine systematische Startup-Betreuung durch die Hochschule selbst bzw.
durch eine hochschulnahe Einrichtung. Auch sollten gründungsbezogene Standortvorteile der Stadt Brandenburg
an der Havel noch weiter herausgearbeitet und stärker
kommuniziert werden, um in der Lage zu sein, (Hightech-)
Gründungen langfristig an die Region zu binden. Hier
spielen vor allem einzigartige und entwicklungsfördernde
Synergien zur Hochschule sowie ein attraktives Lebensumfeld eine entscheidende Rolle. Im Hinblick auf die identifizierten Handlungsfelder werden im nachfolgenden Kapitel
einige Lösungsansätze vorgestellt, die in den Partnerregionen Oberösterreich und Taiwan praktiziert werden, um
Hightech-Gründungen zu initiieren und in ihrer Entwicklung
zu unterstützen. Diese Praxisbeispiele sollen Orientierung
zur Verbesserung der Hightech-Gründungsunterstützung im
RWK Brandenburg an der Havel bieten.
Der Gründungsdialog umfasste mehrtägige Austauschtreffen, die wechselseitig in Brandenburg und den beiden
148
Partnerregionen Oberösterreich und Taiwan stattfanden.
Im Rahmen dieser Treffen wurden verschiedene Einrichtungen der Gründungsunterstützung besucht und Gespräche
mit Mitarbeiter/innen dieser Einrichtungen sowie mit
Gründer/innen und Startups geführt. Hierdurch konnten
unmittelbare Einblicke in die Arbeit der Partner gewonnen
werden. Einige herausragende Praxisansätze zur Gründungsunterstützung in Oberösterreich und Taiwan werden
in den nachfolgenden Abschnitten dieses Kapitels vorgestellt. Diese Ansätze wurden im Rahmen des Gründungsdialogs thematisiert und sollen verdeutlichen, welche Strategien und Lösungen die Partnerregionen entwickelt haben,
um Hightech-Gründungen hervorzubringen und erfolgreich
am Markt zu platzieren. Ein transnationaler Vergleich bietet
die Möglichkeit, das eigene Vorgehen in Brandenburg zu
reflektieren und gegebenenfalls Optimierungspotenziale
aufzudecken.
4 Good Practice aus Oberösterreich und
Taiwan
4.1 Academia plus Business Programm (Österreich)
Im Zuge der europäischen Lissabon-Strategie hat das
österreichische Bundesministerium für Verkehr, Innovation
und Technologie (bmvit) im Jahr 2001 das „AplusB – Academia plus Business“-Programm gestartet. Mit diesem
Förderprogramm sollte die zu jener Zeit eher mäßige Gründungsdynamik im Hightech-Sektor in Österreich erhöht
werden. Da an den damaligen Gründungszentren kaum
Forschung und Hightech vertreten waren, sollten nach dem
Vorbild von Staaten wie den Niederlanden, Finnland oder
Schweden universitätsnahe Inkubatoren aufgebaut werden
[1].
Heute werden mit diesem Programm insgesamt acht
regionale Inkubatoren – so genannte AplusB-Zentren –
gefördert, die sich über ganz Österreich verteilen. Auch
bei der am Gründungsdialog beteiligten tech2b Inkubator
GmbH handelt es sich um ein solches Zentrum. Die AplusBZentren halten umfassende Unterstützung für Gründer/
innen bereit. Diese reicht von Beratung und Kompetenzvermittlung über Finanzierung und Infrastruktur bis hin zu
Vermittlungsangeboten und Vernetzung.
Jedes der AplusB-Zentren hat im Laufe der Jahre ein eigenes Profil mit individuellen Schwerpunkten, z.B. in Bezug
auf Internationalisierung, Weiterbildung oder Zugang zu
VC-Kapital, entwickelt. Zu den Gesellschaftern und Partnern der Zentren zählen nahezu alle österreichischen
Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Förderagenturen. Hierdurch wird die Kompetenz der österreichischen
Innovationslandschaft gebündelt. Auf nationaler und internationaler Ebene werden die regionalen AplusB-Zentren
durch das österreichische Inkubatorennetzwerk AplusB
vertreten [2].
Abbildung 1. Gesamtprozess tech2b [4]
4.2 tech2b Inkubator GmbH (Oberösterreich)
Die tech2b Inkubator GmbH (tech2b) ist im Jahr 2002 im
Rahmen des österreichischen AplusB-Programms (siehe
Abschnitt 5.1) entstanden. Dieser Hightech-Inkubator
schlägt die Brücke zwischen Hochschulen/Forschung (Academia) und Wirtschaft (Business), um die Gründung und
Entwicklung von technologieorientierten Unternehmen im
Bundesland Oberösterreich zu fördern. Gesellschafter von
tech2b sind die TMG – OÖ. Technologie- und Marketinggesellschaft mbH, die Wirtschaftskammer Oberösterreich,
die Upper Austrian Research GmbH, die Johannes Kepler
Universität Linz sowie die FH Oberösterreich. Die Finanzierung von tech2b erfolgt zu je einem Drittel aus Bundes-,
Landes- und Eigenmitteln. Gegenwärtig verfügt tech2b
über insgesamt 14 Mitarbeiter/innen und ein Jahresbudget
von ca. 2,6 Mio. € für Personal und Startup-Förderung.
In 2012 ist der Inkubator in die dritte, 5-jährige Förderperiode des überarbeiteten Förderprogramms „AplusB
2.0“ gestartet [3]. Das Unterstützungsangebot von tech2b
umfasst die Leistungen: Awareness/Stimulierung/Scouting/
Vorbereitung, Coaching/Beratung/Qualifizierung, Finanzierung, Infrastruktur und Netzwerk.
Im Folgenden ist der Gesamtprozess von tech2b dargestellt. Im Zentrum befindet sich der Kernprozess der
Inkubation. Flankierend dazu erfolgt Gründerausbildung
sowie weiterer Support mit den Bausteinen „Intellectual
Property-Services“, „Finanzierung“, „Internationalisierung“
sowie „Forschung und Entwicklung“. Die Schwerpunkte des
durchgeführten Erfahrungsaustausches im Gründungsdialog wurden auf den Inkubationsprozess von tech2b gelegt
sowie auf Fragen zur Gründerausbildung und Finanzierung
von Gründungsprojekten.
In den kommenden Jahren
konzentrieren sich einige
wichtige Arbeitsschwerpunkte
von tech2 auf die Weiterentwicklung gendergerechter
Rahmenbedingungen für Gründungen, die Etablierung des
Berufsbildes „Akkreditierte(r)
Inkubation / Innovation ManagerIn (Business Development)“ sowie die Weiterentwicklung von tech2b zu einem
Modellinkubator. Längerfristig
will tech2b wesentlich dazu
beitragen, das Bundesland
Oberösterreich zu einer international sichtbaren Modellregion „Entrepreneurship Hub
Upper Austria“ auszubauen.
Hierdurch soll ein attraktives
unternehmerisches Umfeld für
internationale Wissenschaftler/
innen und Gründer/innen
entstehen. Tech2b nimmt in
diesem Netzwerk eine zentrale
Position ein und ist eng mit weiteren Akteuren aus den
Bereichen Öffentliche Hand, Wissenschaft, Finanzierung
und Innovation verzahnt.
4.3 ITRI – Industrial Technology Research Institute
(Taiwan)
Das Industrial Technology Research Institute (ITRI) ist
die größte, staatlich finanzierte Forschungseinrichtung
in Taiwan. Das Institut ist spezialisiert auf angewandte
Forschung und industrielle Dienstleistungen. Gegründet im
Jahr 1973 hat das ITRI wesentlich zur Herausbildung der
taiwanesischen Hightech-Industrie beigetragen. Das ITRI
hatte in 2011 ca. 5.650 Mitarbeiter/innen, darunter 21,3 %
mit einem Ph.D.-Abschluss sowie 54,5 % mit einem Master
und 22,1 % mit einem Bachelor. Etwa 83 % dieser Mitarbeiter/innen sind im Bereich Forschung und Entwicklung
tätig. Über die Hälfte dieser Personen verfügt über eine
Berufserfahrung von mehr als zehn Jahren. Damit ist das
ITRI nicht nur eine bedeutende nationale Forschungseinrichtung, sondern auch ein großer Fachkräftepool für die
heimische Hightech-Industrie. Allein im Zeitraum von 2006
bis 2009 wechselten nahezu 2.000 ITRI-Mitarbeiter/innen
in die Industrie [5].
Das ITRI ist durch eine hohe Wertschöpfungsorientierung
gekennzeichnet. Auf der Grundlage einer eigenen Market
Intelligence orientiert es sich an neuen industriellen Trends
und investiert seine Ressourcen gezielt in innovative, kommerziell verwertbare Technologien. Das ITRI schlägt die
Brücke zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Im Prozess
von der Generierung neuer Forschungsergebnisse bis hin
zu deren kommerziellen Verwertung soll es als Katalysator wirken („Speed to Market“). Ziel des ITRI ist es,
149
wachstumsstarke Unternehmen bzw. global ausgerichtete
Produktcluster aufzubauen. Hierbei folgt es den Anforderungen bzw. dem Bedarf des Marktes (Market-pull-Ansatz)
[5].
Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit des ITRI
konzentriert sich im ITRI Creativity Lab aktuell auf die
Technologiefelder Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), Material, Chemie und Nanotechnologien,
Biotechnologie, Fortgeschrittene Fertigungstechnik und
-systeme sowie Energie und Umwelt. Das ITRI Creativity
Lab ist international vernetzt und kooperiert u.a. mit dem
MIT Media Lab in Boston (USA). Neben seiner Forschungstätigkeit bietet das ITRI vielfältige Dienstleistungen zur
Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit von
Unternehmen. In 2009 hat das ITRI ca. 2.300 Erfindungen sowie ca. 1.300 Patente hervorgebracht. Gemeinsame
Aktivitäten im Bereich des Technologietransfers fanden im
selben Jahr mit ca. 630 Unternehmen statt. Weiterhin hat
das ITRI im Zeitraum von 2007 bis 2009 insgesamt ca.
2.500 Investitionsprojekte im Umfang von knapp 60 Mrd.
NTD$ durchgeführt. Das Gros der Mittel floss dabei in die
Bereiche Fertigungstechnik und -systeme sowie IKT. Zudem wurden vom ITRI in 2009 mehr als 15.000 industrielle
Dienstleistungen verzeichnet [6].
5 Fazit zu den Good-Practice-Ansätzen
5.1 Benchmark Oberösterreich
Die Ansätze aus Österreich und Deutschland weisen im Bereich der Gründungsunterstützung viele Gemeinsamkeiten
hinsichtlich der geschaffenen Strukturen und Instrumente
auf, gleichzeitig werden bei näherer Betrachtung aber auch
interessante Unterschiede in den Details sichtbar. Solche
Unterschiede können mitunter zu verschiedenen Effekten
führen.
Die Fachhochschule Oberösterreich (FH OÖ) weist in Bezug
auf Größe, Alter und Kompetenzfelder ein ähnliches Profil
auf wie die FHB. Das Transferzentrum für Entrepreneurship
und Unternehmensgründung der FH OÖ ist vergleichbar
mit dem GründungsZentrum der FHB. Weitere Gemeinsamkeiten zwischen beiden Hochschulen bestehen sowohl
hinsichtlich der angebotenen Unterstützungsleistungen
für Gründer/innen als auch hinsichtlich der Einbettung
der jeweiligen Hochschule in ein landesweites Hochs-
chulnetzwerk zur Gründungsunterstützung. Im Fall der
FH OÖ handelt es sich dabei um akostart – das akademische StartUp Netzwerk Oberösterreich, während die FHB
Mitglied des Brandenburgischen Instituts für Existenzgründung und Mittelstandförderung e.V. (BIEM) ist.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen der FH OÖ und
der FHB ist, dass die FH OÖ mit seinem Standort Linz im
Zentrum einer wirtschaftsstarken Region mit einer Reihe
großer Industrieunternehmen, wie Voestalpine, Borealis,
BMW oder Siemens, angesiedelt ist. Solche industriellen
Strukturen fehlen im RWK Brandenburg an der Havel. Zudem profitiert die FH OÖ von ihrer unmittelbaren Nähe zur
Universität Linz und den daraus resultierenden Synergien.
Weitere Unterschiede zwischen beiden Hochschulen sind
z.B. struktureller Art. Die FH OÖ weist im Gegensatz zur
FHB die Rechtsform einer GmbH auf. Dabei agieren unter
dem Dach der FH OÖ Management GmbH (Holding), die
operative Führungsaufgaben wahrnimmt, drei Tochtergesellschaften: die FH OÖ Studienbetriebs GmbH für die
Durchführung der Lehre, die FH OÖ Forschungs- und
Entwicklungs-GmbH für Forschungstätigkeiten sowie die FH
OÖ Immobilien GmbH für die Bereitstellung von Infrastruktur. Nicht zuletzt ist die Gründungsunterstützung an der
FH OÖ unabhängig von den europäischen Strukturfonds
EFRE und ESF, während diese Fördertöpfe an der FHB die
Grundlage für die Finanzierung gründungsbegleitender
Maßnahmen bilden.
Mit der tech2b Inkubator GmbH verfügt das Bundesland
Oberösterreich über einen hochschulnahen Inkubator, der
auf technologieorientierte Gründungen spezialisiert ist und
auf Erfahrungswissen aus über 10 Jahren Geschäftstätigkeit zurückgreifen kann. Das Pendant zu tech2b im Land
Brandenburg ist die in 2007 gegründete GO:INcubator
GmbH mit Sitz im Wissenschaftspark Potsdam-Golm. Ein
herausragendes Beispiel dafür, wie in Oberösterreich in
einer strukturschwachen Region unweit der Landeshauptstadt Linz ein wissenschaftliches Kompetenzzentrum mit
hoher Strahlkraft entwickelt werden konnte, stellt der
Softwarepark Hagenberg dar. Durch den Softwarepark
haben sich bereits viele innovative Unternehmen an
diesem Standort angesiedelt und es wurden ca. 1.000
Arbeitsplätze geschaffen. Ein solches hochschulbasiertes
Modell für die Standortentwicklung kann für eine Stadt
wie Brandenburg an der Havel, die von starken Strukturbrüchen betroffen ist und im Schatten Berlins steht, eine
gute Orientierung zur Stärkung der Wirtschaftskraft sein.
5.2 Benchmark Taiwan
Abbildung 2. Akostart in Oberösterreich
150
Auch im Vergleich zwischen Brandenburg und Taiwan
werden sowohl Gemeinsamkeiten als auch Unterschiede
sichtbar. Die Gemeinsamkeiten beziehen sich vor allem
auf die Zusammensetzung der gründungsunterstützenden
Netzwerke. Sowohl in Brandenburg als auch in Taiwan
setzen sich diese Netzwerke aus ähnlichen Akteuren zusammen, darunter die öffentliche Hand, Hochschulen und
Forschungseinrichtungen, Inkubatoren, Fördermittelgeber,
private Investoren, Industriepartner etc. Auch das Spek-
dass Taiwan zu einem anderen Kulturkreis gehört. So findet
man in Taiwan eine stark auf das Gemeinwesen ausgerichtete Gesellschaft, welche die Verhaltensnormen, Lebensstruktur, individuelle Freiheit und Grundmotivation des
Einzelnen als Mitglied dieser Gesellschaft maßgeblich beeinflusst. Darüber hinaus ist Taiwan von tief verwurzelten hierarchischen Grundmustern und Denkweisen geprägt. Auch
weist Taiwan eine im Vergleich zur deutschen Nachkriegsgeschichte jüngere Tradition als demokratisch politisches
System auf (Einparteiensystem in Taiwan bis 1986).
6 Handlungsempfehlungen
Abbildung 3. ServiceCenter ITRI, Taiwan
trum der Unterstützungsleistungen für Gründer/innen
ist mit den Schwerpunktfeldern Beratung, Finanzierung,
Coaching, Qualifizierung, Infrastruktur und Netzwerke
weitgehend identisch. Eine Ausnahme hierbei bilden die
technischen Services des ITRI, die von Produkt- und Prozessentwicklung bis hin zur Pilotproduktion und Zertifizierung reichen.
Signifikante Unterschiede zwischen beiden Regionen bestehen dagegen vor allem hinsichtlich der strategischen
Ausrichtung der Gründungsunterstützung sowie dem
Management von Innovations- und Gründungsprozessen.
In diesen Punkten hebt sich Taiwan von Brandenburg vor
allem durch folgende Merkmale ab:
• ausgeprägte Wertschöpfungs-/Businessorientierung der
Innovations- und Technologiepolitik (Leitfrage: Womit
lässt sich auf dem Weltmarkt Geld verdienen?)
• vorrangige Ausrichtung auf die Entwicklung „zerstörerischer Innovationen“, die zu einem radikalen Technologiewandel führen und mit denen eine aufstrebende
Industrieregion wie Taiwan auf den Weltmärkten etablierte Anbieter verdrängen und auf diese Weise neue
Marktanteile erobern kann
• straffes Management von Innovations- und Gründungsprozessen, um sich einen Vorsprung gegenüber Wettbewerbern herausarbeiten zu können
• weniger Freiheit der Forschung, um einen effektiven
Einsatzes der verfügbaren Ressourcen sicherzustellen
• anwendungsnahe Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die sehr eng mit der Industrie zusammenarbeiten, um verwertbare Ideen und Technologien hervorzubringen
• ausgeprägte Verflechtung von Politik und Wissenschaft
(vermischte Karrierewege)
• konsequente Spezialisierung bei gleichzeitiger weltweiter
Ausrichtung der Innovationsstrategie, d.h. systematischer Aufbau einer global ausgerichteten Produktfamilie
bzw. einer Wertschöpfungskette, die um eine Haupttechnologie angesiedelt ist, wie z.B. die Entwicklung der
Chip-Industrie seit den 1970er Jahren.
Im Gegensatz zu Oberösterreich muss bei der Bewertung
von Lösungsansätzen aus Taiwan berücksichtigt werden,
Die FHB versteht sich als Hochschule für die Region. Es
ist ihr Ziel, durch Aus- und Weiterbildung, Wissens- und
Technologietransfer sowie Unternehmensgründung nachhaltig zur Entwicklung des RWK Brandenburg an der Havel
beizutragen und dabei als Katalysator zu wirken. Speziell
im Gründungsbereich strebt die FHB eine Steigerung der
Zahl technologieorientierter Gründungen an. Um dieses
Ziel zu erreichen, sollen die Rahmenbedingungen für
Hightech-Gründungen in der Region verbessert und noch
mehr Anreize für technologieorientierte Ausgründungen
aus der Hochschule geschaffen werden.
Der durchgeführte Erfahrungsaustausch mit Oberösterreich und Taiwan hat deutlich gemacht, dass vor allem die
strategische Ausrichtung und das Management von Innovations- und Gründungsprozessen im Land Brandenburg
überprüft werden sollten. Die Leitfrage ist, inwieweit das
Land mit den vorhandenen Strukturen und Instrumenten
in der Lage ist, sich im globalen Wettbewerb um neue
Zukunftsmärkte durchzusetzen. Es geht darum, innovative
Unternehmen hervorzubringen, die in der Lage sind, neue
Wertschöpfung zu generieren und hierdurch das endogene
Potenzial Brandenburgs nachhaltig zu stärken. Mit dem
Ziel, die Gründungsleistung der FHB weiter zu steigern,
konnten aus dem Vergleich mit Oberösterreich und Taiwan
folgende wesentliche Handlungsempfehlungen abgeleitet
werden:
Empfehlung 1:
Eine effektive Nachgründungsbetreuung sicherstellen
Das Beispiel von tech2b aus Oberösterreich hat gezeigt,
welche hohe Bedeutung dieser Hightech-Inkubator der
Nachgründungsbetreuung beimisst. Speziell zu diesem
Zweck hat tech2b den Post-Inkubations-Prozess „business2excellence“ entwickelt, der sicherstellen soll, dass
neu gegründete Unternehmen die schwierige Startphase
erfolgreich bewältigen. Mit der Nachgründungsbetreuung
soll ein Scheitern der Startups verhindert werden, denn mit
jedem Scheitern werden persönliche Existenzen gefährdet.
Darüber hinaus soll vermieden werden, dass der mit der
Gründung verbundene Aufwand und Mitteleinsatz vergeblich waren.
Im Land Brandenburg wurden im Rahmen des durchgeführten Erfahrungsaustausches sowohl vom BIEM auf
der Landesebene als auch von der Uni Potsdam und der
FHB vor Ort ein deutliches Defizit im Bereich der Nach-
151
gründungsbetreuung gesehen. Das BIEM hat bereits
geprüft, wie eine solche Betreuung durchgeführt und
finanziert werden könnte. Die Ergebnisse sind noch offen. Im Rahmen der Nachgründungsbetreuung spielen
Unterstützungsleistungen vor allem zu Aspekten der
Wachstumsfinanzierung, Markterschließung, Personal- und
Organisationsentwicklung sowie des Projekt- und Prozessmanagements eine herausragende Rolle, um eine erfolgreiche Entwicklung der Startups zu fördern.
Empfehlung 2:
Das Profil der Stadt Brandenburg an der Havel als
Kompetenzregion und Gründerstadt weiter schärfen
Gründer/innen an der FHB verspüren einen starken Sog
nach Berlin und in andere, für sie attraktivere Regionen.
Diejenigen Gründer/innen, die bleiben, sind in der Regel
sehr stark in der Stadt verwurzelt. Trotz dieser Abwanderungstendenzen bietet die Hauptstadtnähe jedoch auch
viele Vorteile für Gründer/innen, die es herauszuarbeiten
und noch stärker zu nutzen gilt.
Der Aufbau eines regionalen Kompetenzzentrums, mit dem
die FHB in einem bestimmten Schwerpunktbereich Spitzenleistung generiert und sich dadurch deutlich von anderen
Standorten abhebt, sollte – ausgehend von den Erkenntnissen des Erfahrungsaustausches – der Kern sein, um
noch mehr Gründer/innen und Unternehmen für die Stadt
Brandenburg an der Havel zu gewinnen und diese langfristig zu binden. Wie diese Strategie funktionieren kann,
wurde anhand des Hsinchu Science und Industrial Park
in Taiwan (Schwerpunkt: Halbleiterindustrie) sowie des
Softwareparks Hagenberg in Oberösterreich (Schwerpunkt:
IKT) deutlich. Ein solches Zentrum wäre ein hervorragendes Aushängeschild für den regionalen Wachstumskern
Brandenburg an der Havel. Damit könnte es auch gelingen,
etablierte Großunternehmen oder sog. „Gazellen“, d.h.
Unternehmen, die sich auf dem Sprung zu einem Großunternehmen befinden, als Nukleus für die weitere Entwicklung des Standortes anzusiedeln.
Empfehlung 3:
Einen hochschulnahen Coworking Space einrichten
und schrittweise zum Inkubator ausbauen
Eine Inkubatorstruktur zur Intensivbetreuung von Gründungsprojekten wie in Oberösterreich und Taiwan gibt es
in Brandenburg an der Havel vor Ort bislang nicht. Die
GO:INcubator GmbH im Wissenschaftspark Potsdam-Golm
ist jedoch mit der tech2b Inkubator GmbH in Oberösterreich vergleichbar. Aber gerade für den Erfolg von wissens- und technologieorientierten Gründungen ist eine
enge praktische Unterstützung, insbesondere in Bezug auf
Businessplanung, Geschäftsentwicklung und Sicherung der
Finanzierung, essentiell. Vor diesem Hintergrund verfolgt
die FHB seit einiger Zeit das Ziel, unmittelbar am Hochschulgelände einen Business-Inkubator aufzubauen. Hierfür
hat die FHB ein Kurzkonzept „Enterprise Hub an der FHB“
als Ansiedlungs- und Innovationszentrum für die Stadt
Brandenburg an der Havel entwickelt. Auch wurden bereits
Entwicklungsgespräche mit der Stadt und potenziellen In-
152
vestoren geführt. Die Umsetzung ist allerdings noch offen.
Am Beispiel von tech2b aus Oberösterreich wurde ein
Inkubator-Modell für die Unterstützung von HightechGründungen vorgestellt. Dieses Modell hat seit Bestehen
des Inkubators mehrere Entwicklungsstufen durchlaufen.
In Entwicklungskooperationen mit z.B. Russland hat tech2b
die Erfahrung gemacht, dass es keinen Masterplan für den
Aufbau eines Inkubators gibt, sondern dass das Modell optimal auf die jeweils geltenden Rahmenbedingungen (z.B.
politische Ziele, Wirtschaftsstruktur, Finanzierungsmöglichkeiten, Interessen der Stakeholder, erwartetes Leistungsprofil des Inkubators etc.) abgestimmt sein muss. Eines
jedoch scheint sicher: Ohne eine öffentliche Förderung
wird ein Inkubator nicht funktionieren.
Ein erster Schritt für den Aufbau eines Inkubators kann die
Einrichtung eines Coworking Space sein. Akostart, das Akademische StartUp Netzwerk Oberösterreich, hat mit Partnern und Sponsoren ein solches, niedrigschwelliges Angebot realisiert. Ein Coworking Space bietet Gründungsteams
erforderliche Arbeitsplätze und Infrastruktur zur Weiterentwicklung ihrer Gründungsprojekte. Ein wesentlicher Aspekt
dabei ist der Community-Gedanke, der ein kreatives Milieu
schafft und den lösungsbezogenen Austausch unter den
Gründer/innen fördert. Auf einen Coworking Space könnten
im Sinne des Inkubator-Gedankens sukzessive weitere
Leistungen für eine enge Betreuung wissens- und technologieorientierter Gründungen aufgebaut werden.
Folgende Erfahrungen aus der Arbeit der transnationalen
Partner bieten eine nützliche Orientierung für die Konzeption und den Betrieb eines Hightech-Inkubators in Brandenburg an der Havel:
• Sorgfältige Vorselektion der zu betreuenden Gründungsvorhaben (Qualität statt Quantität!)  Konzentration des
Mitteleinsatzes auf die erfolgversprechendsten Gründungsvorhaben mit den größten Entwicklungspotenzialen
• Kontinuierliche Fortschritts- bzw. Erfolgskontrolle 
frühzeitiges Gegensteuern bei Fehlentwicklungen; konsequenter Abbruch wenig aussichtsreicher Gründungsvorhaben
• Einbindung von Kapitalgebern bei der Entwicklung von
Verfahren und Kriterien zur Bewertung von Gründungsvorhaben  Aufbau eines Qualitätssiegels für die vom
Inkubator betreuten Gründungsprojekte, das bei Kapitalgebern eine hohe Bereitschaft für Investments schafft
• Gründungsprojekte so früh wie möglich in den Markt
drängen  Sensibilisierung der häufig stark naturwissenschaftlich-technisch ausgerichteten Gründungsteams für
die Anforderungen des Marktes, Stärkung der Marktfitness und Überlebensfähigkeit der Gründungsprojekte
• Internationalisierung der Gründungsvorhaben  vor allem global ausgerichtete Unternehmen, die in der Lage
sind, sich durch Qualität, Schnelligkeit, Preis etc. einen
Vorsprung gegenüber internationalen Wettbewerbern zu
erarbeiten, können ein überdurchschnittliches Wachstum
erreichen
• Verortung gewerblicher Schutzrechte nicht bei einzelnen
Personen, sondern bei den zu gründenden Unternehmen
 Vermeidung von Krisensituationen für das Gesamtun-
ternehmen bei persönlichen Konflikten im Gründungsteam sowie
• „Fördern“ und „fordern“  Auszahlung von Fördermitteln
an die Gründungsteams auf der Grundlage leistungsbezogener Tranchen: Die Auszahlung einer Tranche erfolgt
erst nach Erfüllung einer im Vorfeld festgesetzten Leistung durch das Gründungsteam.
Empfehlung 4:
Wertschöpfungspotenziale an der Hochschule
identifizieren
Erst das Wissen um vorhandene Wertschöpfungspotenziale
versetzt die FHB in die Lage, den Wissens- und Technologietransfer sowie Ausgründungen aus der Hochschule
gezielt zu intensivieren. Darüber hinaus ist dieses Wissen ein wesentliches Argument, um die Mitarbeiter/innen
der Hochschule für Maßnahmen zur Erschließung dieser
Wertschöpfungspotenziale zu gewinnen und somit eine
Innovations- und Gründungskultur an der Hochschule zu
entwickeln.
Vor diesem Hintergrund kann die Beteiligung der FHB am
Projekt „Uni:prise – Universities as Enterprises“ als wichtiger Schritt in die richtige Richtung angesehen werden.
Uni:prise ist ein vom Bundesministerium für Bildung und
Forschung gefördertes, interdisziplinäres Verbundvorhaben der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, der TU
Dortmund und der Goethe-Universität Frankfurt/Main mit
einer Laufzeit von 2011 bis 2014. Die FHB beteiligt sich
an diesem Projekt als Fallstudie. Im Rahmen dieser Studie
sollen auf der Grundlage einer fundierten Analyse die
Wertschöpfungspotenziale der FHB ermittelt und zu einem
tragfähigen Geschäftsmodell einer unternehmerischen
Hochschule – das u.a. auch ein gründungsbezogenes Leitbild berücksichtigt – zusammengeführt werden. Auf diese
Weise soll der Prozess zur Weiterentwicklung der Hochschule zu einem modernen und leistungsfähigen Bildungsund Innovationsdienstleister unterstützt werden.
Empfehlung 5:
Die Initiativfunktion der Hochschulen stärken
Bestandteil einer solchen Strategie kann der Aufbau einer
spezifischen Verfahrens- bzw. Technologiekompetenz sein
(vgl. Halbleiter-Cluster Taiwan). Im Land Brandenburg
könnte das BIEM die Funktion eines hochschulnahen
Market-Intelligence-Centers übernehmen. In dieser Funktion könnte es tragfähige Entwicklungsfelder definieren
und diese gemeinsam mit den Hochschulen durch gezielte
FuE- sowie Gründungsaktivitäten voranbringen.
Empfehlung 6:
Gründungsaufkommen im Fachbereich Technik
steigern
Die FHB rekrutiert Gründungsprojekte gegenwärtig vor
allem aus den Fachbereichen „Informatik und Medien“ und
„Wirtschaft“, während der Fachbereich „Technik“ bislang
unterrepräsentiert ist. Um die Zahl technologieorientierter
Gründungen zu steigern, ist daher eine Strategie erforderlich, die den Fachbereich Technik noch stärker als bisher in
Gründungsaktivitäten einbindet.
Empfehlung 7:
Anreizstrukturen für Gründungsprojekte verbessern
Die Lehrbelastung der Professoren an der FHB ist mit
18 SMW so hoch, dass kaum Zeit für Gründungsprojekte
bleibt. Neben der hohen Lehrbelastung mangelt es an
Anreizen zur Initiierung und Durchführung von Gründungsprojekten.
Empfehlung 8:
Alumni-Arbeit verstärken und noch mehr Alumni für
Gründungsprojekte gewinnen
Alumni in einem mittleren Alter und mit mehrjähriger
Berufserfahrung sind die wichtigste Zielgruppe für technologieorientierte Gründungen. An der FHB gibt es gegenwärtig kaum Alumni-Arbeit. Bei der Alumni-Arbeit geht es
vor allem darum, ein Bindeglied zwischen Hochschule und
Wirtschaft zu schaffen und damit eine Brücke zur Praxis
herzustellen. Mit zielgerichteten Sensibilisierungsmaßnahmen und bedarfsgerechten Unterstützungsangeboten für
gründungsinteressierte Alumni könnten somit neue Gründungsprojekte für die FHB generiert werden.
[1] Hochschulen als Treiber für technologieorientierte
Unternehmensgründungen - Ergebnisse eines transnationalen Austausches im Rahmen des Projektes „FHB
Gründungsdialog“, Brandenburg, 2011 - 2013.
[2] Making ideas happen – 10 Jahre tech2b, Linz 2012
[3] AplusB, Österreichisches Inkubationsnetzwerk, Leistungsbericht 2011
[4] Informationen der Geschäftsführung von tech2b im
Rahmen der Exkursion, 12. – 16. November 2012
[5] Abbildung von tech2b
[6] Informationen des ITRI im Rahmen der Exkursion,
November / Dezember 2012
[7] ITRI Statistik, Taiwan, 2012
153
5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch
die Einbindung einer Human Factor-Analyse
Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Dr.-Ing. Diah Indriani Widiputri
Durch die immer stärkere Automatisierung in der verfahrenstechnischen Industrie haben sich die Anforderungen an
das Messwartenpersonal signifikant geändert. Die Hauptaufgabe der Operatore ist die Überwachung immer komplexer
werdender Prozesse, wobei ein direkter Eingriff in den realen
Prozess deutlich reduziert ist. Um Messwartenoperatoren angemessen in ihrer Arbeit unterstützen zu können, kommt der
Gestaltung des Alarmsystems eine ganz zentrale Rolle zu.
Für ein optimales Design und Management von Alarmsystemen ist sowohl eine Analyse der Bedienhandlungen als
auch ihrer möglichen Reaktionen auf Alarme erforderlich.
In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuen Methode
dargestellt, die einen Ansatz für die Integration von Human
Factors (HF) in das Alarmmanagementsystem bietet. Mit
Hilfe einer ausführlichen HF-Analyse kann die Kausalkette
Ursache-Alarm-Konsequenz detailliert identifiziert werden.
Die Einbindung der Ergebnisse in die verschiedenen Schritte des Alarmmanagementsystems wie z.B. die Alarmrationalisierung, Alarmpriorisierung und die Entwicklung von
Schulungsprogrammen führt zu einer Verbesserung des
Gesamtsystems und somit letztendlich zu einer Steigerung
der Sicherheit und Effizienz des Prozesses.
Schlagwörter: Alarmmanagementsysteme, Alarmpriorisierung, Human Factors
1 Einleitung
Trotz zunehmender Verbesserungen im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich immer wieder auch schwere
Unfälle in der verfahrenstechnischen Industrie. Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle auf unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems, der Organisation als auch auf die unzureichende
Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen
sind [1].
Die Arbeit der Operatore ist durch eine schnelle Veränderung der Technologien, wie beispielsweise durch die zunehmende Automatisierung und Computerisierung stark
beeinflusst. Dabei hat der Operator die Aufgabe komplexe
Prozesse von einem entfernten Ort gleichzeitig zu überwachen und zu bedienen. Darüber hinaus wird mit steigendem Automatisierungsgrad und durch die Anforderung einer
steigenden Produktionsrate bei minimalen Kosten die Anzahl
der Anlagenbediener meist deutlich reduziert. Die zunehmende Komplexität des Gesamtsystems führt zu deutlich
erhöhten Anforderungen an die Operatoren.
2 Automatisierung und Computerisierung
verfahrenstechnischer Anlagen
Für die optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit prozesstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt. Diese
ermöglichen die Informationsübertragung jeder Messstelle unterschiedlicher Prozessteile eines Betriebes an die
Bildschirme des Operators, wodurch die Überwachung des
gesamten Betriebes in einer örtlich entfernten Messwarte
durchgeführt werden kann. Damit haben sich jedoch auch
die Aufgaben und die Arbeitsumgebung der Bediener signifikant verändert.
2.1 Die Rolle des Operators in komplexen Prozessen
Trotz eines steigenden Automatisierungsgrades in der Prozessindustrie kann die Anzahl der Anlagenbediener nur zu
einem gewissen Punkt reduziert werden. Gleichzeitig wird
aber aufgrund des gesteigerten Automatisierungsgrads die
Verantwortung des einzelnen Bedieners zunehmend erhöht.
Vor der Einführung des PLS in der Prozessindustrie stand
der Bediener in direktem Kontakt mit der Anlage bzw.
dem Anlagenteil seines Verantwortungsbereichs. Durch die
Automatisierung hat sich die Wechselwirkung zwischen Menschen und Maschinen geändert, da kein bzw. weniger direkter Kontakt mit dem realen Prozess möglich ist. Nichtsdestotrotz erfordert der Betrieb komplexer Prozesse immer noch
direkte Bedieneingriffe und dies ganz besonders während
des gestörten Betriebes, wo Störungen entgegengewirkt
werden muss. Häufig haben Operatoren im teil- und vollautomatisierten Betrieb zum einen die Verantwortung die
Prozessüberwachung und -steuerung von der Messwarte aus
durchzuführen und zum anderen die Aufgabe in gewissem
Umfang manuelle Eingriffe auch vor Ort vorzunehmen. Die
Tabelle 1: Unterschiede in den Anforderungen an die Bediener bei Vor-OrtArbeiten und der Arbeit in einer Messwarte
Vor-Ort-Arbeit
An- und Abfahren
Fern an- und abfahren
Probeentnahme
Überwachung und Steuerung des
Prozesses
Füllstandsprüfungen
Fehlererkennung
Vor-Ort quittieren
Fehlerdiagnose
Befüllen / Abfüllen
Identifikation der Ursachen
Beladen / Entladen
Entscheidungsfindung
Vor-Ort-Überprüfung und Begehung
Auswahl und Durchführung von
Korrekturmaßnahmen
Instandhaltung
154
Arbeit in der Messwarte
typischen Aufgaben von Bedienern bei Vor-Ort-Arbeiten und
in der Messwarte sind in Tabelle 1 vergleichend aufgelistet
[2, 3].
2.2. Vor- und Nachteile der Automatisierung
Die Automatisierung verfahrenstechnischer Anlagen bietet
erhebliche Vorteile, wie z.B. eine erhöhte Systemzuverlässigkeit und Produktionseffizienz bis hin zu einer Steigerung
in der Anlagen- und Arbeitssicherheit. Allerdings bringt
die Automatisierung auch Nachteile mit sich, die teilweise
nicht sofort erkennbar sind und als latente Probleme in dem
System erhalten sind. Die Vor- und Nachteile der Automatisierung in der Prozessindustrie sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
fehlerhaften Alarmmanagementsystemen zu finden sind.
Dabei wird besonders auf die Problematik der Unkenntnis
möglicher Operatorreaktionen auf Alarme und deren Konsequenzen sowie das Fehlen notwendiger Prozessinformation
hingewiesen [5]. Diese Beispiele zeigen, dass der Human
Factor schon sehr früh während des Designs des PLS sowie
des Alarmmanagementsystems integriert werden muss [6,
7]. Abbildung 1 zeigt die Struktur des Gesamtprozesses bei
der Erstellung eines Alarmmanagementsystems. Für eine
optimale Gestaltung muss der HF in jeden Schritt eingebunden werden.
Tabelle 2: Vor- und Nachteile der Automatisierung in der Prozessindustrie [4]
Änderung
Mögliche Vorteile
Mögliche Probleme
Reduzierte
Personalstärke
Kostenreduktion
Erhöhte Arbeitsbelastung, erhöhtes Stressniveau, Schwierigkeit mit Vertretungen
Einsetzen
von PLS
Günstigere Instandhaltung, erhöhte Zuverlässigkeit des Systems
Störung durch technische
Probleme, z. B. während
Netzunterbrechung
Computerschnittstelle
Frühe Fehlererkennung
durch zuverlässige
Messwerte
Informationsüberlast, Bedarf
an Zusatzqualifikation, abnehmende Prozesskenntnisse
Höherer Automatisierungsgrad
Konsistenzverbesserung, Reduzierung der
Arbeitsbelastung
Erhöhtes Vertrauen an das
System, reduzierte Aufmerksamkeit des Operators,
Langeweile
Fern-Messwarte
Erhöhte Sicherheit des
Personals
Kommunikationsprobleme, abnehmende Prozesskenntnisse
Kommunikationsgerät zum
Informationsaustausch
Verbesserung der Kommunikationsqualität
Kommunikationsstörung durch
technische Probleme, z.B.
während Netzunterbrechung
3 Design von Alarm- und Prozessleitsystemen
Mit steigenden Anforderungen an das Betriebspersonal
während der Durchführung seiner Arbeit spielt das optimale
Design des PLS und die angemessene Gestaltung der Alarmsysteme eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Operatorleistung und somit der Prozesssicherheit. In der Prozessindustrie erfolgt die Auslegung des PLS und der Alarmsysteme
üblicherweise nach praktischen Erfahrungen und Expertenmeinungen. Anschließend werden alle nötigen Alarme,
basierend auf ihrer Wichtigkeit und Relevanz hinsichtlich der
Anlagen- und Personalsicherheit als auch der Produktionseffizienz und Produktqualität, identifiziert und priorisiert.
Wenn überhaupt, findet eine Einbeziehung der Bediener in
den Designprozess meist erst zum Abschluss des Prozesses
statt, bei dem das Design der Mensch-Maschine-Schnittstelle
überprüft wird. Für eine optimale Gestaltung des Kontrollund Leitsystems muss der Bediener jedoch deutlich früher
in den Designprozess eingebunden werden. Untersuchungen
zeigen, dass die Ursachen vieler Unfälle neben einem mangelhaften Design der Anlagenteile und deren Ausrüstungen,
unangemessener Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle und unpassender Operatorqualifikation besonders in
Abbildung 1: Struktur eines Alarmmanagementsystems [6]
Obwohl einige Methoden existieren, die auf eine Verbesserung der Operatorleistung in der Messwarte abzielen, z.
B. SAPAT (Situational Awareness Process Analysis Technique) und GOMS (Goals, Operation, Methods and Selection
Rules), finden diese Methoden in der Prozessindustrie keine
Anwendung [2]. Zur Unterstützung des Design-Teams gibt
es verschiedene Richtlinien, die auf Best Practices unterschiedlicher Industriezweige wie z. B. der Nuklearindustrie
basieren [8, 9, 10]. Diese Richtlinien listen Empfehlungen
sowohl für das Design von PLS und Alarmsystemen als
auch für Messwartenkonfigurationen auf. Allerdings reichen
diese Richtlinien allein nicht aus, um ein optimales Design
von PLS und Alarmsystemen zu erreichen. Dafür ist eine
systematische Analyse über die Systemschwächen und die
Anforderungen und den Bedarf an Operatoren notwendig,
die jedoch noch von keiner vorhandenen Methode unterstützt wird. Von daher wurde in dieser Arbeit eine Methode
entwickelt, die eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwartenund Kontrollaufgaben ermöglicht und somit die notwendigen
Systemverbesserungen ableiten kann.
4 PITOPA (Process Industry Tool for
Operator Actions Analysis)
Die Basis für die Entwicklung einer neuen Methode zur
Einbindung des HF in Alarmmanagementsysteme bietet das
in vorangegangenen Forschungsarbeiten entwickelte Tool
155
PITOPA (Process Industry Tool for Operator Actions Analysis). Dieses Tool ermöglicht eine Analyse der Bedienhandlungen in verfahrenstechnischen Anlagen, die direkt vom
Operator vor Ort im Betrieb durchzuführen sind. PITOPA
bietet die Möglichkeit zur Beurteilung von Operatorhandlungen und zur Bewertung von unterschiedlichen leistungsbeeinflussenden Faktoren (performance influencing factors
– PIF) während ihrer Arbeit [11].
Die Anwendung der Methode verbindet die Durchführung
einer Task Analysis und zweier neu entwickelter Analysentechniken, die Operator Actions Analysis (OAA) und die
Technik zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden Faktoren. Durch die Anwendung von PITOPA stehen folgende
Ergebnisse zur Verfügung:
• Identifizierung der Arbeitsbelastung während des normalen als auch des gestörten Betriebs, die mit Diagrammen der Operator Actions Analysis dargestellt werden
• Identifizierung aller sicherheitsrelevanter Aufgaben und
der möglichen Fehler während der Durchführung dieser
Aufgaben
• Konsequenzen fehlerhafter oder unterlassener Aufgaben,
wodurch gezielt Gegen- und Korrekturmaßnahmen abgeleitet werden können
• Vergleich der verschiedenen leistungsbeeinflussenden Faktoren, um Verbesserungsbedarf und -potenzial herauszustellen
• Erstellung eines Maßnahmenkatalogs mit Verbesserungsvorschlägen
PITOPA wurde in verschiedenen Anlagen und Betrieben
angewendet und validiert. Die Ergebnisse dieser Validierung
haben gezeigt, dass diese Methode eine gute generelle
Anwendbarkeit für eine Analyse von Vor-Ort-Arbeiten und
manuellen Arbeiten in der Prozessindustrie besitzt.
5 PITOPA für die Anwendung in der
Messwarte (PITOPA – Control Room)
Da die Arbeit in der Messwarte eine völlig andere Charakteristik besitzt als die Arbeit vor Ort in einer Anlage kann
PITOPA nicht direkt für eine Analyse der Operatorarbeit in
der Messwarte eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit
wurde eine Methode entwicklet, die sogenannte PITOPA –
Control Room (PITOPA-CR), die eine systematische Einbindung des HF in das Design des PLS, in Alarmsysteme
sowie in die Messwartenkonfiguration ermöglicht. Analog
zu PITOPA kombiniert diese Methode die Durchführung
einer Task Analysis, einer Operator Actions Analysis und
der Technik zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden
Faktoren. Allerdings wurden diese drei HF-Analysemethoden
stark modifiziert, um eine Anwendung in der Messwarte zu
ermöglichen. Die drei neuen Techniken; die Control Room
Task Analysis (CRTA), die Control Room Operator Actions
Analysis (CROAA) und die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren in der Messwarte werden mit einer HAZOP
bzw. PAAG-Analyse verknüpft. Ergebnis dieser Methode ist
die Identifikation aller sicherheitsrelevanten Faktoren in der
Messwarte mit der Ableitung der notwendigen Systemver-
156
Abbildung 2: Struktur der neuen Methode PITOPA-CR
besserungen. Abbildung 2 zeigt die Grundstruktur der neu
entwickelten Analysemethode PITOPA-CR.
PITOPA-CR konzentriert sich grundlegend auf zwei Zielsetzungen. Zum einen soll die Anzahl der Alarme reduziert
werden und zum anderen sollen weitere Operatorfehler
während des gestörten Betriebs bzw. während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen vermieden werden.
Davon ausgehend ist die Methode in zwei Stufen aufgeteilt.
In der ersten Stufe erfolgt eine Analyse des normalen Betriebes. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt in der
nächsten Stufe eine Analyse des gestörten Betriebs. Im
folgenden Abschnitt werden die Entwicklung und der Aufbau
der einzelnen Techniken näher beschrieben.
5.1 Identifizierung der leistungsbeeinflussenden
Faktoren
Die leistungsbeeinflussenden Faktoren bei der Messwartenarbeit, im weiteren Control Room Performance Influencing
Factors (CR-PIF) genannt, müssen von den zuvor identifizierten PIFs, welche die Arbeit des Operators vor Ort im
Betrieb beeinflussen, unterschieden werden. Somit muss
das für PITOPA entwickelte Modell modifiziert und erweitert werden. Bei der Messwartenarbeit steht der Entscheidungsfindungsprozess des Bedieners im Vordergrund,
welcher stark von Faktoren wie Situationsbewusstsein,
Wachsamkeit des Operators und der Arbeitsbelastung beeinflusst wird. Die Beziehung zwischen den verschiedenen
Faktoren, welche die Leistung der Bediener beeinflussen,
kann noch in keinem Modell dargestellt werden. Es ist jedoch essenziell, die Einflussfaktoren zu identifizieren und
so zu gestalten, dass ein optimales Verhältnis zwischen
Situationsbewusstsein, Wachsamkeit und Arbeitsbelastung
aufrechterhalten werden kann.
Die in dieser Arbeit identifizierten leistungsbeeinflussenden
Faktoren wurden mit Hilfe von Literaturstudien und einer
umfangreichen Befragung in der Prozessindustrie ermittelt. Die einzelnen Faktoren sind wiederum in verschiedene
Parameter unterteilt. Um eine Aussage über die Wichtigkeit der einzelnen Faktoren treffen zu können, wurde eine
Gewichtung mit Hilfe des mathematischen Algorithmus
Analytical Hierarchy Process (AHP) vorgenommen [11]. Die
Faktoren, deren Parameter und die Gewichtungen sind in
Tabelle 3 aufgelistet.
gen und somit zu einer Gefährdung führen können. Diese
sicherheitskritischen Aufgaben müssen in einem nächsten
Schritt anhand der Control Room Operator Actions Analysis
für den normalen Betrieb (CROAA-Normal) und der Technik
zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden Faktoren weiter
analysiert werden.
Abbildung 3 (nächste Seite) zeigt eine schematische Darstellung der Ergebnisse dieser Analyse in einem CROAADiagramm. Dabei werden alle sicherheitskritischen Aufgaben
in Unteraufgaben zerlegt, die in dem Diagramm als nummerierte Rechtecke dargestellt sind. Dabei ist zwischen Un5.2 Analyse des normalen Betriebs
teraufgaben zu unterscheiden, die in der Messwarte, vor Ort
im Betrieb oder an anderen Orten (z. B. Labor) durchzufühFür die Analyse des normalen Betriebs wird zunächst eine
ren sind. Die unterschiedlichen Aufgabenorte sind horizontal
Control Room Task Analysis (CRTA) in Verbindung mit
dargestellt, wobei die zeitliche Abfolge der Aufgabendurcheiner HAZOP-Analyse durchgeführt. Als Ergebnis werden
führung vertikal dargestellt ist. Mit Hilfe dieser Diagramme
alle sicherheitskritischen Aufgaben identifiziert, welche zu
können die örtlichen und zeitlichen Zusammenhänge der
signifikaten Prozessstörungen und Parameterabweichuneinzelnen Aufgaben, die von den verschiedenen Bedienern
durchzuführen sind,
Tabelle 3: Leistungsbeeinflussende Faktoren für die Messwarte (CR-PIF)
deutlich veranschaulicht
werden. Sie bieten somit
CR-PIF
Gewichtung Parameter
Gewichtung
eine Basis für die weitere
der CR-PIF
der Parameter
Analyse.
A. Mensch-Maschine- 0.093
A1. Gestaltung des Displays
0.026
Darüber hinaus bietet
Schnittstelle
A2. Design der Bedienelemente
0.025
die Bewertung der leisA3. Eingabe von Prozessdaten und Befehlen
0.022
tungsbeeinflussenden
A4. Rückantwort und -meldung des Systems
0.020
Faktoren eine MöglichB. Gestaltung der
0.104
B1. Layout der Messwarte
0.030
keit, die Faktoren, die
Messwarte
B2. Zugang
0.024
den größten Einfluss
B3. Arbeitsumgebung
0.023
auf die Leistung des
B4. Kommunikationssystem
0.027
Bedieners haben, zu
identifizieren und zu
C. Arbeitsplatzge0.100
C1. Gestaltung des Arbeitsplatzes
0.030
staltung
quantifizieren, was für
C2. Beschriftung der Bedienelemente
0.035
die Gestaltung der MessC3. Auslegung von Bildschirmen und Schalttafeln
0.035
warte sowie des PLS von
D. Arbeitsgestaltung
0.107
D1. Aufgabenverteilung
0.022
elementarer Bedeutung
D2. Tätigkeitswechsel
0.017
ist. Die Durchführung
D3. Personalbesetzung
0.035
dieser Technik wird
D4. Zeitliche Arbeitsplanung, Arbeitsschichten und Überstunden 0.016
im letzten Abschnitt
D5. Anteil der manuellen Arbeiten (vor Ort)
0.017
dieses Kapitels näher
E. Arbeitsqualifi0.187
E1. Qualifikation und Wissen
0.061
beleuchtet.
kation
E2. Arbeitserfahrung
0.051
Mit Hilfe von PITOPA-CR
E3. Körperliche Eigenschaften und Tauglichkeit
0.036
für den normalen Betrieb
E4. Schulung und Weiterbildung
0.039
können nötige SystemF. Operator-Unter0.130
F1. Bedienanleitung und Arbeitsanweisung
0.035
verbesserungen identistützungssystem
F2. Notfallmaßnahmen
0.048
fiziert werden, wodurch
F3. Integriertes Bediensystem
0.048
mögliche Operatorfehler
während des normalen
G. Alarmsystem
0.177
G1. Anzahl von Alarmen
0.025
Betriebs vermieden werG2. Alarmpriorisierung
0.036
den können. Darüber
G3. Verfügbare Reaktionszeit
0.024
hinaus können sowohl irG4. Alarmsignal und -anzeige
0.022
relevante Alarme als auch
G5. Störungsmeldung
0.034
fehlende Alarme erkannt
G6. Instandhaltung
0.035
werden. Die komplette
H. Organisation
0.102
H1. Linienführung und Überwachung
0.020
Durchführung der ersten
H2. Kommunikation
0.028
Stufe der PITOPA-CR ist
H3. Management of Change (MoC)
0.025
in Abbildung 4 (nächste
H4. Organisations- und Sicherheitskultur
0.030
Seite) dargestellt.
157
Abbildung 3: Beispiel eines CROAA-Diagramms für den normalen Betrieb
Abbildung 5: Analyse des gestörten Betriebes anhand PITOPA-CR
Abbildung 4: Analyse des normalen Betriebs mit PITOPA-CR
5.3. Analyse des gestörten Betriebs
Die zweite Stufe der Methode PITOPA-CR konzentriert sich
auf die Analyse des gestörten Betriebs und auf die Vermeidung von Operatorfehlern während der Durchführung von
Korrekturmaßnahmen. Anhand dieser Analyse werden in
einem ersten Schritt alle nötigen Operatoreingriffe, die auf
einen Alarm folgen, indentifiziert. Analog zu der Analyse des
normalen Betriebs werden zunächst die Techniken CROAA
und die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren
durchgeführt. Allerdings sind diese beiden Techniken jetzt
auf Folgeaufgaben des Operators bzw. während Störungen
158
anzuwenden. Die einzelnen Schritte der Analyse sind in der
Abbildung 5 dargestellt.
Auch für den gestörten Betrieb wird eine schematische
Darstellung der Ergebnisse in einem
CROAA-Diagramm dargestellt. Zusätzlich
werden hier die möglichen Fehler, die
Alarme aufgrund dieser Fehler sowie die
Konsequenzen dargestellt. Ein Beispiel
eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb zeigt Abbildung 6 (nächste Seite).
Anhand dieses Diagramms können Fehler während der
Durchführung von Korrekturmaßnahmen erkannt werden.
Darüber hinaus können die sicherheitskritischen Stellen, wo
falsche Entscheidungen und fehlerhafte Operatorreaktionen
auf Alarme zu einem katastrophalen Ereignis führen können,
identifiziert werden. Zusammen mit den Ergebnissen der
Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren können
die richtigen Gegenmaßnahmen abgeleitet und somit eine
Verbesserung des Gesamtsystems erreicht werden.
Abbildung 6: Beispiel eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb
5.4. Bewertungsmethode zur Beurteilung von CR-PIFs
Sowohl für den normalen als auch für gestörten Betrieb muss
eine Bewertung der Einflussfaktoren durchgeführt werden.
Durch diese Bewertung können die unterschiedlichen Aspekte
des HFs quantifiziert werden und liefern somit eine Entscheidungsgrundlage hinsichtlich der Verbesserungen.
Die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren findet
anhand eines Fragebogens statt [2]. Für die Evaluierung
werden die Gewichtungen jedes CR-PIFs (Tabelle 3) und
eine qualitative Auswertung berücksichtigt. Die qualitative
Auswertung wird für die Beschreibung der Relevanz jedes
Faktors mit der Durchführung bestimmter sicherheitskritischer Aufgaben benötigt.
Abbildung 7: Einfluss einer HF-Analyse auf verschiedene Bereiche eines
Alarmmanagementsystems
6 Einbindung von HF in das
Alarmmanagementsystem
Die neu entwickelte Analysemethode für die Messwartenarbeit, PITOPA-CR bietet einen Ansatz zur Einbindung von
HF in das gesamte Alarmmanagementsystem. Mit Hilfe der
Techniken CRTA, CROAA und der Technik zur Bewertung der
Einflussfaktoren kann die Kausalkette „Ursache – Alarm –
Konsequenz“ beschrieben werden, wodurch u. a. Operatorfehlern während des normalen sowie während des gestörten
Betriebs entgegengewirkt werden kann. Dieser Ansatz bietet
die Basis für weiterführende Ansätze, z. B. zur Alarmrationalisierung, Alarmpriorisierung und zur Entwicklung von
Operatorunterstützungssystemen (Abbildung 7). Dies wird
zurzeit in einem Folgeprojekt weitergeführt.
Die Einbindung von HF in das Alarmmanagementsystem
muss in jedem einzelnen Schritt des gesamten Systems
stattfinden. Abbildung 8 zeigt wie die Ergebnisse des neuen
PITOPA-CR in die einzelnen Phasen eingebunden werden
können.
a. Identifizierung notwendiger Alarme
Anhand der CRTA und CROAA werden alle Parameterab-
Abbildung 8: Einbindung von HF in das Alarmmanagementsystem
weichungen identifiziert, bei denen ein Alarm zwingend
erforderlich ist. Die Notwendigkeit der vorhandenen Alarme und deren Anzeige kann dadurch bewertet werden.
b. Alarmrationalisierung
Darüber hinaus werden durch die Analysen CRTA und
CROAA alle irrelevanten Alarme identifiziert. Somit kann
die Anzahl irrelevanter bzw. unnötiger Alarme deutlich
159
reduziert werden (Vermeidung von Alarmfluten).
c. Alarmpriorisierung
Die Ergebnisse der CROAA für den gestörten Betrieb
bieten eine Charakterisierung der Korrekturmaßnahmen
während einer Störung. Dadurch können Alarme optimal priorisiert werden, da das Schwierigkeitsniveau, die
Komplexität und die Empfindlichkeit gegenüber einer
Operatorhandlung während einer Prozessstörung ermittelt werden und diese Informationen in geeigneter Form
an den Operator übermittelt werden können.
In dieser Arbeit wurde eine Verbesserung der bestehen
Techniken zur Alarmpriorisierung entwickelt, die die
Charakteristik der Operatorhandlung mitberücksichtigt.
Die Technik kombiniert die Auswertung der folgenden
drei Aspekte: Konsequenzen falscher bzw. unterlassener
Reaktionen auf Alarme, verfügbare Reaktionszeit und
der Grad der Verantwortung des Operators während der
Prozessstörung. Für die Auswertung wird der mathematische Algorithmus k-Nearest-Neighbor (kNN) verwendet,
welcher eine Klassifizierung von Alarmprioritäten nach
der Entfernungsberechnung zwischen einem betrachteten
Punkt (in diesem Fall ein bestimmter Alarm) mit anderen
Punkten ermöglicht. Eine detallierte Beschreibung dieser
Priorisierungstechnik befindet sich in [2].
d. Design von Alarmen, Operatorunterstützungssystem usw.
Die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren
ermöglicht eine Identifikation der wichtigsten Einflussgrößen während der Messwartenarbeit, welche für das
Design eines Alarmsystems benötigt werden. Beispielhaft
zu nennen sind die Konfiguration der Messwarte, das Design des Alarmsystems als Gesamtheit oder die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems.
e. Umsetzung und Schulung für Operatoren
Die Methode der CROAA ermöglicht die Identifizierung
fehlerhafter Aufgaben und der Aufgaben, die eine besonders hohe Anforderung an den Operator haben. Somit
kann das Schulungsprogram für die Belegschaft besser
fokussiert werden, so dass die Umsetzung des Alarmmanagementsystems optimiert werden kann.
f. Betrieb und Optimierungsmöglichkeiten
Mit den durch die systematische HF-Analyse gewonnenen
Informationen kann das Alarmmanagementsystem unter
Berücksichtigung des HF gestaltet werden und führt
somit zu einer Optimierung des Systems.
7 Fazit
Diese Arbeit beschreibt die neu entwickelte Methode „Process Industry Tool for Operator Actions Analysis for Control
Room“ (PITOPA-CR), die die Einbindung des HFs in das
Design von Prozessleit- und Alarmmanagementsystemen
ermöglicht. Da die Messwartenarbeit ein bestimmtes Niveau
an Konzentration, Prozesswissen und Erfahrung erfordert,
muss die Analyse solcher Aufgaben anders betrachtet
werden als die Arbeit vor Ort. Mit Hilfe der neuen Methode
können fehlerhafte Handlungen sowie notwendige Korrekturmaßnahmen systematisch identifiziert werden, ebenso
wie der Grad der Verantwortung des Operators und die
160
wichtigsten leistungsbeeinflussenden Faktoren. Damit leistet
diese Methode einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der
Fehlerquote der Bediener in Messwarten.
Jedes vorhandene Alarmmanagementsystem kann durch
eine Integration der neuen Methode PITOPA-CR signifikant
verbessert werden, z. B. durch eine ausgewählte Reduktion
der Anzahl von Alarmen und einer optimierten Alarmpriorisierung. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit
wird gegenwärtig die Entwicklung von Operatorunterstützungssystemen vorangetrieben.
Literatur
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Bediensicherheit einer verfahrenstechnischen Anlage,
Chemie Ingenieur Technik 2007, 79, No. 10. Seite
1649-1655. DOI: 10.1002/cite.200700088.
(erschienen in: Technische Sicherheit Bd. 1 (2011) Nr. 11/12
November/Dezember)
5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems
zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter
verfahrenstechnischer Anlagen
Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Taufan Dalijono
Herrn Prof. Dr. Günter Wozny zum 65. Geburtstag gewidmet
Während des gestörten Betriebs müssen viele Alarme
gleichzeitig bearbeitet werden, wobei deren Ursachen und
Konsequenzen zum Ergreifen richtiger Gegenmaßnahmen
erkannt werden müssen. Prozessleitsysteme liefern nicht
alle benötigten Informationen, so dass unvorhergesehene
Störungen, Alarmfluten und zusätzliche Bedienhandlungen nach Störungen nicht adressiert werden. Hier wird
ein Unterstützungssystem für den Normalbetrieb und den
gestörten Betrieb vorgestellt, das diese Informationen bereitstellt. Damit können die Effizienz, die Zuverlässigkeit
und Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht und
das Situationsbewusstsein des Operators gestärkt werden.
Schlagwörter: Alarmflut, Alarmpriorisierung, Operatorunterstützungssystem, Situationsbewusstsein
Development of an Operator Support System to Increase Safety in Automatized ProcessPlants
During upset operation operators have to deal with a
large number of alarms simultaneously. To take the right
countermeasures the causes and consequences of the
alarms must be known. Distributed control systems do not
provide all necessary information, so unexpected disturbances, alarm floods and additional operator actions after
upsets are not addressed. This paper presents an operator support system for normal and upset operation, which
generates this information. Efficiency, reliability and safety
of process plants as well as the operator's situation awareness can be improved.
Keywords: Alarm flood, Operator support system, Prioritization of alarms, Situation awareness
1 Einleitung
Verfahrenstechnische Anlagen sind durch eine sehr hohe
Komplexität sowie ein hohes Risikopotenzial gekennzeichnet, wobei Unfälle verheerende Konsequenzen nach sich
ziehen können. Trotz zunehmender Verbesserungen im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich auch in Deutschland immer wieder schwere Unfälle. Untersuchungen und
Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle auf eine
unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems
und der Organisation als auch auf eine unzureichende
Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen
sind [1].
Für eine optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit
verfahrenstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt.
Mit der steigenden Automatisierung und der steigenden
Komplexität der Anlagen haben sich jedoch die Aufgaben
und die Arbeitsumgebungen der Operatoren signifikant
verändert. Besonders während des gestörten Betriebs
müssen die Bediener eine große Menge an Alarmen sowie
Informationen gleichzeitig bearbeiten. Eine fehlerhafte Entscheidung in einer solchen Situation kann eine Reihe von
Folgeereignissen nach sich ziehen, die zu einer Katastrophe
führen können. Mit den steigenden Anforderungen an das
Betriebspersonal während der Durchführung ihrer Arbeit
spielen Themen wie ein optimales Design des PLS, eine
angemessene Gestaltung der Alarmsysteme sowie ein geeignetes Training der Operatoren eine entscheidende Rolle.
Ein Beispiel dafür liefert die Explosion in der Texaco-Milford-Haven-Raffinerie, bei der 26 Verletzte und ein materieller Verlust von ca. $ 48 Mio. zu verzeichnen waren. Die
Hauptursachen für diesen Unfall waren eine schlechte Priorisierung der Alarme, ungeeignetes Training sowie fehlende
Prozessinformationen – unklare Ursachen der Alarme und
ihrer Konsequenzen. Elf Minuten vor der Explosion mussten
zwei Messwartenoperatoren 275 Alarme wahrnehmen und
bearbeiten [2].
Um diesen Defiziten gezielt entgegenwirken zu können, ist
eine systematische Analyse der Schwachstellen des Systems sowie der Anforderungen an die Operatoren notwendig. Im Rahmen von vorangegangenen Projekten wurde
eine Methode entwickelt, die eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung
von Messwarten- und Kontrollaufgaben ermöglicht [3]. Dieser Ansatz bietet die Basis für die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Verbesserung des gesamten
Systems. Ziel ist dabei die Bereitstellung eines Instruments
zur besseren Beherrschung von Gefahrensituationen in der
Prozessindustrie. Durch die gezielten Verbesserungen des
Systems können die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie die
Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht werden.
2 Einsatz von PLS in
verfahrenstechnischen Anlagen
In der Prozessindustrie erfolgt die Auslegung des PLS und
der Alarmsysteme üblicherweise nach praktischen Erfahrungen und Expertenmeinungen. Wenn überhaupt findet
161
meist eine Einbeziehung der Bediener erst in der Endphase
des Designprozesses statt, bei dem das Design der
Mensch-Maschine-Schnittstelle überprüft wird. Für eine optimale Gestaltung des Kontroll- und Leitsystems muss der
Bediener jedoch deutlich früher in den Designprozess eingebunden werden. Die Ursachen vieler Unfälle sind neben
einem mangelhaften Design der Anlagenteile und deren
Ausrüstungen, unangemessener Gestaltung der MenschMaschine-Schnittstelle und fehlender Operatorqualifikation
besonders in fehlerhaften Alarmmanagementsystemen zu
finden. Dabei nimmt die Problematik der Unkenntnis möglicher Operatorreaktionen auf Alarme und deren Konsequenzen sowie das Fehlen notwendiger Prozessinformationen
einen besonderen Stellenwert ein [4].
Dem gegenüber stehen die Ergebnisse einer Untersuchung,
die von der Bundesanstalt für Arbeitssicherheit und Arbeitsmedizin (BAuA) [5] durchgeführt wurde. Darin wird
aufgeführt, dass die Hersteller von PLS folgende Annahmen zugrunde legen:
• Es wird davon ausgegangen, dass vor Errichtung der Anlage alle möglichen Vorkommnisse und Störfallarten aus
der Sicherheitsbetrachtung bekannt sind, so dass keine
neuartigen Situationen auftreten.
• Der Stand der Technik ist ausgereift, um unvorhergesehene Situation zu beherrschen.
Diese optimistischen Annahmen können als eine der Ursachen dafür angesehen werden, dass die Gestaltung des
PLS in der verfahrenstechnischen Industrie den hohen Sicherheitsanforderungen zur heutigen Zeit nicht vollständig
entsprechen kann. Besonders der Umgang mit unvorhergesehenen Störungen und Alarmfluten sowie die Berücksichtigung zusätzlicher Bedienhandlungen nach Störungen
können somit bisher nicht adressiert werden.
Die Hauptursache für die ungenügende Konfiguration der
PLS zur ausreichenden Unterstützung des Operators liegt
jedoch in dem Fehlen einer zuverlässigen und anwendernahen Analysemethode. mit der die notwendigen Informationen bereitgestellt werden können.
3 Betriebszustände
Während des bestimmungsgemäßen Betriebs einer Anlage
(Normalbetrieb) bewegen sich alle Prozessparameter in
dem Bereich, für den die Anlage ausgelegt ist. Dieser Betriebszustand herrscht ca. 80 % bis 90 % der gesamten
Zeit. Dabei sind die Funktionen des PLS und die Aufgaben
der Operatoren meist bekannt, sodass in vielen Betrieben
nahezu vollständige Arbeitsunterlagen für diese Betriebsart
existieren.
Obwohl der nichtbestimmungsgemäße Betrieb (gestörter
Betrieb) nur 10 % bis 20 % der Betriebszeit einer Anlage ausmacht, ereignen sich 80 % bis 90 % aller Unfälle
während dieses Betriebszustands [5].
Der nichtbestimmungsgemäße Betrieb kann in zwei Unterbereiche eingeteilt werden. Als erster ist der zulässige Fehlbereich zu nennen, in dem einer oder mehrere
Prozessparameter den Gutbereich verlassen und in den
für das System noch zulässigen Fehlbereich kommen. Der
162
Operator wird durch einen Alarm über den Zustand informiert und muss eingreifen, um die Störung zu beheben.
Während dieser Phase haben die Operatoren meist wenig
Zeit, um Entscheidungen zu treffen. Besonders während
dieses Zustands können durch eine gezielte Unterstützung
des Operators Fehlbedienungen reduziert und somit die
Sicherheit des Systems erhöht werden.
Der zweite Bereich ist der nichtzulässige Fehlbereich, in
dem einer oder mehrere Prozessparameter den Gutbereich
verlassen und in den für das System nichtzulässigen Fehlbereich gelangen. In diesem Fall wird die Anlage automatisch oder durch den Operator notabgefahren. Weitere
manuelle Eingriffe sind nicht mehr vorgesehen [5]. Somit
existieren für diesen Zustand keine Betriebsanweisungen.
Der Operator kann nicht erkennen, ob sich die Anlage
tatsächlich in einem stabilen sicheren Zustand befindet
oder ob dieser erst durch zusätzliche Aktionen des Operators erreicht werden kann.
Gerade für die vielfältigen Anforderungen an die Operatoren im gestörten Betrieb fehlen bisher geeignete Arbeitsanweisungen. Aufgrund der hohen Komplexität dieser
Betriebszustände sind hierfür Unterstützungssysteme
besonders notwendig.
4 Anforderungen an Arbeitsunterlagen
Von der BAuA wurde ein Katalog an Anforderungen an die
Arbeitsunterlagen für Arbeiten an hochautomatisierten
verfahrenstechnischen Anlagen erstellt [5]. Als wichtigste
Kriterien sind folgende zu nennen:
• Die Unterlagen müssen die Ausbildung und die Qualifikation des Operators berücksichtigen.
• Die Formulierung muss kurz, prägnant und verständlich
sein.
• Die Abweichung vom Normalzustand und die Eingriffsmöglichkeiten des Operators müssen klar dargestellt
sein.
• Dem Operator muss deutlich sein, welche Konsequenzen
sein Handeln auf die Anlage und den Gesamtprozess hat.
Der Technische Ausschuss für Anlagensicherheit (TAA)
kam in einer Untersuchung zu dem Ergebnis, dass in vielen
Fällen die praktische Umsetzung von PLS nicht den hohen
theoretischen Anforderungen an die Systeme entspricht.
In dem Bericht wurden unter anderem folgende Sicherheitsmängel beanstandet [6]:
• Fehler bei der Gestaltung des PLS,
• die MSR-Technik ist nur unvollständig ausgeführt und nur
unzureichend systematisch betrachtet worden,
• ungenügende Dokumentation und Prüfung von MSRSchutzeinrichtungen,
• die MSR-Einrichtung entspricht nicht den Anforderungen.
Eine Auswertung von Ereignissen in verfahrenstechnischen
Anlagen hat gezeigt, dass bei mehr als der Hälfte der untersuchten Ereignisse die Unterlagen im Nachhinein geändert
bzw. überhaupt erst erstellt wurden [5]. Diese Tatsache steht
im Widerspruch zu den optimistischen Annahmen der PLS-Hersteller und untermauert den Bedarf an geeigneten umfassenden Betriebsanweisungen zur Unterstützung der Operatoren.
Folgendes Muster für Arbeitsunterlagen wird vorgeschlagen
[5]:
1. Die erste Komponente dient zur Orientierung.
2. Die zweite Komponente beschreibt den Betriebszustand
der Anlagen.
3. Die dritte Komponente erläutert die einzelnen Handlungsschritte, die der Operator durchführen muss.
4. Die vierte Komponente definiert das Vorgehen während
Störungen bzw. zu unterlassene Tätigkeiten.
5. Die fünfte Komponente liefert Hinweise und Hilfestellungen für den Operator.
6. Die sechste Komponente erlaubt zusätzliche Bemerkungen.
Diese Empfehlungen fließen in die weitere Entwicklung von
Betriebsanweisungen ein.
5 Analyse der Mensch-Maschine-Schnittstelle in der Messwarte
Für die Analyse der Mensch-Maschine-Schnittstelle müssen
detaillierte Informationen über die Aufgaben der Operatoren bereitgestellt werden. Es existieren zwar einige
Methoden zur Verbesserung der Operatorleistung in der
Messwarte, z. B. SAPAT (Situational Awareness Process
Analysis Technique) und GOMS (Goals, Operation, Methods
and Selection Rules), diese finden jedoch in der Prozessindustrie keine Anwendung [4] und liefern nicht die im
Folgenden beschriebenen Informationen, welche für eine
solche Analyse gebraucht werden.
In vorangegangenen Forschungsarbeiten wurde eine Analysemethode für Arbeiten in der Messwarte entwickelt, das
sogenannte Process Industry Tool for Operator Actions
Analysis – Control Room (PITOPA-CR) [7]. PITOPA-CR
ermöglicht eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwarten- und Kontrollaufgaben. Darauf aufbauend kann die
Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ beschrieben werden und anschließend können die notwendigen
Systemverbesserungen abgeleitet werden. Dabei werden
alle Aufgaben im Normalbetrieb sowie im gestörten Betrieb
analysiert. Darüber hinaus wird die systematische Einbindung des Human Factors in das Design des PLS, in die
Auslegung der Alarmsysteme sowie in die Messwartenkonfiguration ermöglicht. Mit PITOPA-CR können die fehlenden
Informationen über die Operatoraufgaben besonders während des gestörten Zustands identifiziert werden. PITOPACR bietet die analytische Basis für die Entwicklung des Unterstützungssystems und wird im Folgenden kurz erläutert.
Eine detaillierte Beschreibung befindet sich in [7, 8].
Ziel dieser Methode ist die Identifikation von notwendigen Systemverbesserungen, um zum einen die Anzahl der
Alarme zu reduzieren und zum anderen weitere Operatorfehler während des gestörten Betriebs bzw. während der
Durchführung von Korrekturmaßnahmen zu vermeiden.
Die Methode besteht aus drei eigenständigen Analysetechniken, die mit einer HAZOP-Analyse verknüpft werden:
die Control Room Task Analysis (CRTA), die Control Room
Abbildung 1. Struktur der Methode PITOPA-CR
Operator Actions Analysis (CROAA) und die Bewertung der
leistungsbeeinflussenden Faktoren (PIFs) in der Messwarte.
Abbildung 1 zeigt die Grundstruktur der entwickelten Analysemethode PITOPA-CR [7].
Die Durchführung der Untersuchung erfolgt in zwei Stufen.
In der ersten Stufe erfolgt eine Analyse des normalen
Betriebs. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt in der
nächsten Stufe eine Analyse des gestörten Betriebs. Für den
Normalbetrieb werden alle Operatoraufgaben auf mögliche
Fehlhandlungen sowie deren Konsequenzen hin untersucht
(CRTA). Unter Einbeziehung der HAZOP-Analyse können die
möglichen technischen sowie menschlichen Fehler und ihre
Konsequenzen identifiziert werden. Weiterführende Untersuchungen erfolgen nur für sicherheitskritische Aufgaben, d. h.
Aufgaben welche zu erheblichen Prozessstörungen und Parameterabweichungen führen können. Mit Hilfe der folgenden
Untersuchungen (CROAA und PIFs) können alle Aufgaben,
die verschiedene Bediener an gegebenenfalls verschiedenen
Orten durchzuführen haben, identifiziert werden und die
leistungsbeeinflussenden Faktoren quantifiziert werden.
Die nächste Stufe stellt die Analyse des gestörten Betriebs
dar. Dabei werden die möglichen Fehler, die Konsequenzen
und die sich ergebenden zusätzlichen Bedienhandlungen
der Operatoren nach Auftreten eines Alarms untersucht.
Abbildung 2 (nächste Seite) zeigt ein Beispiel eines CROAADiagramms für den gestörten Betrieb. Darin werden der
Durchführungsort der Aufgaben sowie die Kausalkette
„Ursache – Alarm – Konsequenz“ dargestellt. Somit können alle Fehler während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen identifiziert werden und die dazugehörigen
Alarme und Konsequenzen abgeleitet werden. Darüber
hinaus werden die Folgeaufgaben, die sich für den Operator aus der Störung ergeben, dargestellt und fließen in die
weitere Analyse mit ein.
163
Abbildung 2. Beispiel eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb
6 Alarmpriorisierung
7 Operatorunterstützungssystem
Zu viele Alarme und Alarmfluten, bei denen viele Folgealarme durch das Auftreten eines einzelnen Ereignisses
ausgelöst werden, sind eines der Hauptprobleme in der
modernen Prozessindustrie. In dieser Situation müssen Bediener ihre Konzentration nahezu ausschließlich auf die Behandlung von Alarmen lenken. Spielraum für eine proaktive
Überwachung und Führung der Anlage ist damit nicht mehr
gegeben. Aus diesem Grund sind für ein leistungsfähiges
Alarmmanagement die Alarmpriorisierung und die Alarmrationalisierung von entscheidender Bedeutung.
Verschiedene Vorschläge zum Priorisieren von Alarmen
werden in der Literatur beschrieben [9-11]. Diese Priorisierungen basieren auf den Konsequenzen der Alarme bei
einer falschen Reaktion und der benötigten Zeit zum Handeln (Dringlichkeit). Diese Kriterien reichen aber nicht aus,
um Alarme korrekt zu priorisieren, da z. B. ein Alarm mit
schweren Konsequenzen aber langer Eingriffszeit als harmlos
eingestuft werden würde. Daher wurden in vorangegangenen
Forschungsarbeiten die üblichen Priorisierungskriterien
um den Grad der Verantwortung des Bedieners erweitert.
Darüber hinaus wurde eine Priorisierungstechnik entwickelt,
mit der folgende drei Aspekte ausgewertet werden: Konsequenzen falscher bzw. unterlassener Antworten auf Alarme,
verfügbare Reaktionszeit und der Grad der Verantwortung
des Operators während der Prozessstörung. Für die Auswertung wird der mathematische Algorithmus k-NearestNeighbor (kNN) verwendet, welcher eine Klassifizierung von
Alarmprioritäten nach der Entfernungsberechnung zwischen
einem betrachteten Punkt (in diesem Fall ein bestimmter
Alarm) mit anderen Punkten ermöglicht. Eine detaillierte
Beschreibung dieser Priorisierungstechnik befindet sich in
[8,12]. Als Ergebnis dieser Priorisierungstechnik wird jedem
Alarm eine bestimmte Priorität zugeordnet, wobei folgende
Prioritäten vergeben werden: Priorität 1 = hoch; Priorität 2
= mittel und Priorität 3 = niedrig.
Der Begriff Operatorunterstützungssystem umfasst Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit von hochautomatisierten verfahrenstechnischen Anlagen durch Bereitstellung
von geeigneten Informationen für Operatoren bei der
Durchführung ihrer Aufgaben. Diese Informationen können
sowohl in Papierform als auch in digitaler Form vorgelegt
werden.
In Rahmen dieser Arbeit wurde ein Operatorunterstützungssystem konzeptioniert, das auf den Ergebnissen der
PITOPA-CR Analyse basiert. Das Konzept sieht drei Stufen
vor. Die erste Stufe beinhaltet die Entwicklung von Verbesserungsvorschlägen hinsichtlich der Arbeitsumgebung. Die
zweite Stufe stellt die Entwicklung von Arbeitsunterlagen
dar. Darin sind alle wichtigen Informationen zur Durchführung einer bestimmten Aufgabe im Normalbetrieb sowie
im gestörten Betrieb dargestellt. In der dritten Stufe findet
die Entwicklung von Alarmmatrizen und Ursachenmatrizen
statt, welche eine wichtige Basis für das gesamte Unterstützungssystem liefern.
164
7.1 Verbesserung der Arbeitsumgebung
Bevor das Operatorunterstützungssystem greifen kann,
müssen die Gestaltung der Aufgaben, das Anlagendesign
(inklusive PLS-Einrichtungen und Alarmsystem) sowie die
Qualifikation der Operatore analysiert und gegebenenfalls verbessert werden. Dafür bieten die Ergebnisse der
PITOPA-CR-Analyse eine gute Grundlage.
7.1.1 Aufgabengestaltung
Als ein Ergebnis der Control Room Operator Action Analysis (CROAA) können mögliche Arbeitsüberlastungen der
Operatoren während der Durchführung ihrer Aufgaben
identifiziert werden. Besonders während des gestörten
Betriebs müssen die Operatoren häufig zusätzlich zu ihren
Aufgaben im Normalbetrieb die Behandlung des Alarms
und der auftretenden Folgearbeiten parallel durchführen.
Der daraus resultierenden Überlastung kann hier durch
eine Verbesserung der Aufgabengestaltung, welche durch
die Umsetzung der Ergebnisse der CROAA erzielt wird,
entgegengewirkt werden.
bung (normaler oder gestörter Betrieb, betroffene Teilanlagen oder Apparate) und die Aufgaben des Operators. Hier
werden Informationen über die einzelnen Arbeitsschritte,
die benötigte Zeit und die Konsequenzen einer Fehlhandlung bereitgestellt.
7.1.2 Reduzierung der Alarme und Überprüfung der
PLS-Sicherheitseinrichtungen
Nach der bereits beschriebenen Alarmrationalisierung wird
hier die Priorisierungstechnik dazu verwendet, die einzelnen Alarme nach ihrer Priorität in einer Matrix gegenüberzustellen. Diese Alarmmatrix dient als Hilfestellung für den
Operator zur Einordnung der Wichtigkeit der Alarme und
somit als Entscheidungsgrundlage, welche Alarme zuerst
zu behandeln sind. Darüber hinaus wurde ein Ursachenkatalog entwickelt, aus dem die zu Grunde liegende Ursache des Alarms identifiziert werden und anschließend
die dazugehörende Arbeitsunterlage bereitgestellt werden
kann.
Bei der Durchführung der CROAA im gestörten Betrieb
wird jeder Alarm dahin überprüft, ob eine Operatoraktion erforderlich ist. Alarme, die vom System automatisch
beantwortet werden oder bei denen kein Handeln des Operators erwartet wird, werden nicht als Alarm definiert [9]
und aus der Alarmliste gestrichen. Damit kann die Anzahl
von Alarmen deutlich reduziert werden und der Gefahr von
Alarmfluten entgegengewirkt werden.
Darüber hinaus werden Alarme untersucht, bei denen kein
Eingreifen des Operators, sondern nur das Ansprechen von
PLS-Sicherheitseinrichtungen vorausgesetzt wird. Diese
Situationen können besonders kritisch sein, da die Operatoren darauf nicht vorbereitet sind und meistens keine
Arbeitsunterlagen dazu vorliegen.
7.1.3 Steigerung der Operatorqualifikation
Abhängig von der Komplexität der Anlage, dem Betriebszustand und der Auslegung des PLS werden verschiedene
Fertigkeiten der Operatoren verlangt. Die Ergebnisse der
CRTA ermöglichen die Identifikation aller sicherheitsrelevanten Aufgaben, mit Hilfe der Ergebnisse der PIFs-Analyse
können die für diese Aufgaben notwendigen Fähigkeiten
und Fertigkeiten der Operatoren ermittelt werden. Diese
Fertigkeiten können sowohl über Erfahrung als auch über
spezielle Trainings gewonnen werden. Basierend auf den
Ergebnissen der Untersuchung können spezifische Trainingsmaßnahmen abgeleitet werden.
7.3 Alarmmatrix und Ursachenkatalog
7.3.1 Erstellung einer Alarmmatrix
Im gestörten Betrieb führt das Ansprechen eines oder
mehrerer Alarme zu Operatorhandlungen. Beim gleichzeitigen Ansprechen mehrerer Alarme müssen die Operatoren
in kurzer Zeit entscheiden, welche Alarme eine höhere
Priorität haben.
Die Alarmmatrix dient zum Vergleich der Prioritäten der
anliegenden Alarme. In der Vergleichs-Zelle der Alarmmatrix wird entweder nur der Alarm mit der höchsten
Priorität oder es werden bei gleicher Priorität beide Alarme
angezeigt. Abbildung 3 stellt ein Beispiel einer Alarmmatrix
dar. Zwei Alarme TL1 (Priorität 2) und TL5 (Priorität 1)
stehen gleichzeitig an, der Vergleich dieser Alarme in der
Alarmmatrix zeigt, dass Alarm TL5 eine höhere Priorität hat
und daher in der Vergleichs-Zelle dargestellt wird.
7.2 Arbeitsunterlagen
Als Ergebnis einer Untersuchung mit PITOPA-CR stehen
u. a. Informationen über Durchführungsort und -zeit einer Aufgabe, mögliche Bedienfehler, deren Konsequenzen
und notwendige Arbeitsschritte zur Verfügung. Diese
Informationen fließen unter Berücksichtigung der oben
beschriebenen Anforderungen an die Arbeitsunterlagen in
die Gestaltung ein. Dieser Ansatz bietet erhebliche Vorteile
gegenüber üblichen Arbeitsunterlagen. Dabei ist zum einen
die Berücksichtigung der Arbeitsbelastung zu nennen,
welche ansonsten nicht in die Erarbeitung der Unterlagen
einfließt. Darüber hinaus kann aufgrund der Systematik
der Vorgehensweise eine Vollständigkeit der Unterlagen
gewährleistet werden, da alle Aufgaben im Normalbetrieb und Zusatzaufgaben im gestörten Betrieb betrachtet
werden.
Die Arbeitsunterlagen beinhalten eine Zustandsbeschrei-
Abbildung 3. Beispiel einer Alarmmatrix
7.3.2 Entwicklung eines Ursachenkatalogs
Ein Alarm kann aus verschiedenen Ursachen heraus
ausgelöst werden. Um die richtigen Gegenmaßnahmen
einleiten zu können, muss die zutreffende Ursache bekannt
sein. Diese kann anhand des Ursachenkatalogs identifiziert
werden. Dieser Katalog beinhaltet mögliche Ursachen eines
Alarms, die zugrundeliegenden Änderungen der Prozessparameter sowie die dazugehörigen Arbeitsanweisungen und
eine Referenznummer zum Auffinden dieser Anweisung.
165
Abbildung 4. Beispiel eines Ursachenkatalogs
Abbildung 4 stellt ein Beispiel eines Ursachenkatalogs dar.
Die Ursache des Alarms kann durch einen Vergleich der
im PLS beobachteten Parameteränderungen anhand der in
dem Ursachenkatalog angegebenen Parameteränderungen
identifiziert werden. Somit kann die richtige Arbeitsanweisung ermittelt werden. In der Arbeitsanweisung sind alle
für den Operator wichtigen Informationen zur korrekten
Durchführung der Aufgaben beschrieben.
weise jedoch nur wenig praktikabel. Aus diesem Grund ist
in einem anschließenden Forschungsprojekt eine digitalisierte Form des Operatorunterstützungssystems geplant,
die an das PLS angekoppelt werden kann. Diese geplante
Erweiterung ist in Abbildung 6 dargestellt. Dabei werden
bei auflaufenden Alarmen automatisch aus der Alarmmatrix
die Alarme der höchsten Priorität ermittelt und mit Hilfe
des Ursachenkatalogs für diese Alarme die Ursachen identifiziert. Die für diese Identifizierung notwendigen Abweichungen der Prozessparameter werden dabei aus dem PLS
bereitgestellt. Anschließend werden die benötigten Arbeitsunterlagen dem Operator direkt angezeigt.
Diese Automatisierung stellt eine erhebliche Entlastung
des Operators dar, da er bei der Ermittlung der Wichtigkeit
der Alarme und dem Erkennen der Ursachen unterstützt
wird und die Anweisungen nicht selbst auswählen muss.
Diese Informationen werden lediglich zur Überwachung
angezeigt. Das Unterstützungssystem kann somit das Situationsbewusstsein erheblich steigern.
7.4 Arbeitsweise des Operatorunterstützungssystems
Das Gesamtkonzept des Operatorunterstützungssystems ist
in zwei Entwicklungsstufen gegliedert. Die erste Entwicklungsstufe stellt ein manuelles Vorgehen dar (Abbildung
5). Dabei kann der Operator mit Hilfe der Alarmmatrix
zunächst die Alarme höchster Priorität ermitteln. Für diese
Alarme kann er dann gezielt mit Hilfe des Ursachenkatalogs
die Ursachen der Alarme identifizieren und bekommt einen
Hinweis darauf, welche die relevanten Arbeitsanweisungen
sind. Diese kann er anschließend den Arbeitsunterlagen
entnehmen und die richtigen Gegenmaßnahmen ergreifen.
Im Rahmen dieser Arbeit werden die Arbeitsunterlagen, die
Alarmmatrizen und die Ursachenkataloge zunächst in Papierform entwickelt. Für komplexe Anlagen mit einer hohen
Anzahl von Alarmen erscheint diese manuelle Vorgehens-
Abbildung 5. Aufbau des Operatorunterstützungssystems für die manuelle
Anwendung
166
Abbildung 6. Aufbau des Operatorunterstützungssystems für die automatisierte Anwendung
Darüber hinaus kann durch eine Rückkopplung der Alarme
höchster Priorität in das PLS dort die Anzeige Alarme niedriger Priorität unterdrückt werden und somit einer Alarmflut entgegengewirkt werden.
8 Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird das Konzept eines Operatorunterunterstützungssystems sowohl für den Normalbetrieb als
auch für den gestörten Betrieb vorgestellt. Ziel dieses
Unterstützungssystems ist es, Fehlhandlungen von Operatoren in allen Betriebszuständen durch die Bereitstellung
der benötigten Informationen zu reduzieren. Die analytische Basis bilden die Ergebnisse einer Untersuchung mit
PITOPA-CR. Basierend auf diesen Analyseergebnissen können vollständige Arbeitsunterlagen für den Normalbetrieb
sowie den gestörten Betrieb entwickelt werden und die
Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ identifiziert
werden. Darüber hinaus werden die Folgeaufgaben, die
sich für den Operator aus der Störung ergeben, dargestellt
und fließen in die weitere Analyse mit ein.
Wesentliche Elemente des Unterstützungssystems sind
Alarmmatrizen, Ursachenkataloge sowie Arbeitsanweisun-
gen. Mit Hilfe der Alarmmatrix werden zunächst die Alarme
höchster Priorität ermittelt. Für diese Alarme werden anschließend mit Hilfe eines Ursachenkatalogs die Ursachen
der Alarme identifiziert und die relevanten Arbeitsanweisungen bereitgestellt. Somit wird der Operator unterstützt,
die richtigen Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Durch den Einsatz eines solchen Unterstützungssystems
können zum einen die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie
die Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer
Anlagen deutlich erhöht werden und zum anderen kann
das Situationsbewusstsein des Operators gestärkt werden.
Literatur
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[5]
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Industries in the 21st Century: A Changing Need of
Process Safety Management for a Changing Industry,
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T. Kletz, P. Chung, S. Chaim, Computer Control and
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S. Hartwig, F. Binder, J.-H. Kim, M. Sturm, A. Rupp,
Der Einsatz von Arbeitsunterlagen für Operateure im
Regelkreis verfahrenstechnischer Anlagen mit rech-
nergestützten Prozessleitsystemen, Schriftenreihe der
Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin,
ISBN 3-86509-175-X, 2004.
[6] Erfahrungsberichte über Prüfung der Sachverständiger nach §29a Abs. 1 BImSchG, Unterausschuss
des Technischen Ausschusses für Anlagensicherheit
(TAA), 2002.
[7] K. Löwe, D.I. Widiputri, Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, SpringerVDI-Verlag, 11/2011.
[8] D.I. Widiputri, Incorporating Human Factors into
Process Plant Lifecycle: HF during Design and Operation of Process Plant, Dissertation, TU BergakademieFreiberg, 2011.
[9] Alarms Systems - A Guide to Design, Management
and Procurement -Publication No. 191, London: The
Engineering Equipment and Materials Users Association, ISBN: 085931 076 0, 1999.
[10] Arbeitsblatt NA 102: Alarm Management, Interessengemeinschaft, Automatisierungstechnik der Prozessindustrie, NAMUR 2003.
[11] D. Rothenberg, Alarm Management for Process Control, USA: Momentum Press, ISBN-10: 1606500031,
2009.
[12] K. Löwe, D.I. Widiputri, Considering Human Factors in
Alarm Management, Systems” 8th European Congress
of Chemical Engineering, Berlin 2011.
(erschienen in: Chemie Ingenieur Technik 2012, 84, No. Ir,
2027-2034 © 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
Weinheim, www.cit-joumal.com )
167
5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying
objects on a table
Physiological, Motion and Psychological Measurement
By Prof. Dr. Harald Loose, Katja Orlowski, Angelina Thiers and Laura Tetzlaff
(Eingereichter Beitrag zum 14.th International Workshop on Research and Education in Mechatronics, Wien, 6.-7. Juni 2013)
Abstract
“There is a strong belief that stoop lifting is ‘bad’ and squat
lifting is ‘good’.” In this paper the hypothesis that ‘the
squat lifting technique is more ergonomic, healthy and less
exhausting’ than the stoop lifting technique are investigated. As an example a real life task was chosen: lifting and
putting a beer crate into a car trunk. For this study eight
healthy subjects were evaluated. The test persons had to
lift a load for ten minutes. During the lifting task the heart
and the respiration rate, the muscle activity of nine muscles as well as the motion of the whole body were measured. At the same time, psychological data were collected
in a questionnaire. Both the physiological and psychological
data revealed differences between the lifting techniques.
The squat technique was deemed more exhausting. A
higher strain of the back muscles was measured during the
stoop lifting. In addition, following the exercise, a greater
and prolonged discomfort in the back muscles was documented.
Keywords: Bio-Mechatronics, Stoop and squat load lifting,
Physiological and Motion Measurement, Signal analysis,
Load estimation
I. Introduction
The purpose of this study is to determine differences in effectiveness, health benefits and fatigue when using various
lifting techniques. Analyzing psychological as well as physiological data should show the differences between squat
and stoop lifting.
In everyday life, heavy lifting and moving of loads are
equally as responsible for an increased stress of the back
as wrong postures during lifting [1, 2]. The often suggested squat lifting is done by bent knees and erected back. In
contrast, the stoop lifting is characterized by straight legs
and a bent back. To prove the suspected superiority of the
squat lifting technique different studies have been made.
Revuelta et al. [3] as well as Straker and Duncan [4] were
able to show that using the squat lifting leads to a higher
heart rate response than the stoop lifting. A different
physical strain of the lifting techniques was also confirmed
by analyzing the muscle activity. Besides different activity and fatigue patterns, recorded datasets showed that a
168
heavy pressure caused a change in the lifting technique
from squat to stoop [5, 6, 7].
In the community “there is a strong belief that stoop
lifting is ‘bad’ and squat lifting is ‘good’.” [8]. Dieen et
al. [9] gave a review of biomechanical studies on lifting
techniques concluding that both techniques have positive
and negative effects. Straker [8, 10] published a research
review regarding both techniques for lifting low-lying
objects. In the first paper different criteria of evaluation
from about 80 references were discussed. The second
paper showed that there is no technique with clear validity
summarizing psychophysical, physiological, biomechanical,
performance and clinical aspects. The current recommendations for avoiding back pains consist primarily of guidelines for a correct lifting technique: keep the load close;
use a secure grip and a stable base as well as a smooth
movement of moderate pace [10]. A biomechanical study
of the kinematics of the lower extremity joint, the lumbar
lordosis, based on three-dimensional motion analysis, and
the measured EMG is described in [11]. No significant differences in the maximum lumbar joint movements between
the two techniques were found. However, the advantages
of squat lifting in terms of effectiveness and positive health
benefits have not been sufficiently proven [7]. A first overview of our investigation is given in [12, 13].
II. Methods and Materials
This chapter describes the experimental setup (task,
phases and selection of subjects) and the measurements
(equipment, parameters, sensors, data acquisition and
analysis).
A. Experimental Setup
After preliminary tests, some discussions and a literature
review, the task to do for each test subject was defined
as follows: lifting a crate of bottles, putting it on a table,
taking it again and placing it on the ground. Male subjects
handled a full filled crate, females a half filled one.
Task. Figures 1 and 2 show half a cycle of the task the
subjects need to repeat at least five times per minute for a
period of ten minutes. Each cycle starts and ends upstanding. Then the subject takes the crate of 15 kg for males
and 8.4 kg for females respectively, lifts it up to a posi-
tion in front of the stomach, puts it on the table (height:
0.72 m) and reverse. While using the stoop technique the
legs are stretched during the whole procedure. During
the squat technique the upper part of the body is more or
less upright, the legs bent. Before and after the lifting the
subject stands upright for one minute for sensor calibration
and to acquire vital parameters during the rest.
Figure 1. Stoop technique – half of the cycle.
Figure 2. Squat technique – half of the cycle.
Phases. Before starting the practical part of the course,
the experiment was scheduled and standardized to exclude
as many random failures as possible during the preparation
of the subject (Figure 3). The sequence is split into four
phases. During the first phase (25 minutes) the subject
is prepared for the experiment. The electrodes are tested
and the maximum voluntary contractions of determined
muscles are captured in the second phase (35 minutes).
The experiment starts immediately after the configuration of the involved equipment and software. After one
minute rest the subject begins to execute the exercise (10
minutes) and rests again for one minute. Then the protocol
is continued and the data are saved (21 minutes). During the wrap-up phase (16 minutes) the blood pressure is
measured and the subject is interviewed to capture his/her
subjective impression of the task. All phases take about
98 minutes per subject. Therefore one day is needed to
process eight subjects in one technique. The second technique was executed one week later.
The first questionnaire was completed immediately after
the lifting task. The second was completed on a daily basis
at home over a period of seven days. The content included
questions regarding the effort and discomfort in general
and in special parts of the body. Using an eleven-point
answer scale, the test persons had to judge from 0 (no
effort/discomfort) to 10 (very high effort/discomfort). The
statistical evaluation was performed by using mean values
to compare the two lifting techniques.
Test subjects. Eight young and healthy volunteers were
enlisted as test subjects in this study: four male and four
female subjects of normal weight, between 18 and 26
years old and with a height of 160 to 188 cm (average
173.5, SD 8.6 cm). All were without back pain symptoms
and gave their written consent to participate after being
informed about the experiment.
B. Measurements
Vital and motion parameters. To answer the three hypotheses, data about the physiological state of the subject,
his/her muscle activities and the motion of the body were
captured. The ECG, pulse and blood pressure measurements are standard approaches to evaluate the behavior
of the heart: the heart rate, its variability and adaptability
to constant or rising loads. Changes in the respiration rate
and surface temperature reflect the rising demand of oxygen and the heat build-up during lifting of high load. EMGs
are used to estimate the activities of various muscles or
groups of muscles. The RGB video and the skeleton stream
of the KINECT sensor [14] are captured to estimate the
executed lifting process.
Equipment and Data Acquisition. In this investigation
various devices and sensor systems are used to observe
the execution as well as the vital parameters of the test
person. The data acquisition from all devices, running
on five computers, is synchronized manually by starting
the software on demand. The data are sampled with five
different rates: 30 Hz on the KINECT (RGB video, depth
and the skeleton stream), 256 Hz for respiration, temperature and filtered EMG from ProComp Infiniti [15], 1024
Hz SHIMMER-EMG, 2048 Hz from ProComp Infiniti ECG
and EMG and 3125 Hz from the NEUROWERK-EMG. The KINECT, the ProComp Infiniti encoder and the NEUROWERKEMG sensors are connected by wire. The data of the SHIMMER sensors [16] are sent wirelessly. The data acquisition
process is observed in real time using the original software
(running plots, RGB video stream). All data are transferred
sequentially to the host PC and converted into integer formats to save storage on memory and hard discs.
Figure 3. Workflow of the experiment
The skeletal tracking of the KINECT immediately delivers
the 3D-positions of 20 points on a fictive skeleton. Our
software called KinectStreamer is connected to the device
and receives the skeleton data stream as well as the RGB
and the depth streams.
Sensors and their placement. All available sensor
systems are used to get a maximum of information about
169
the physiological state of the test subject. Both ECG sensors are applied ventral. The KINECT sensor is placed 2.5
m right of the subject, so the optical axis is perpendicular
to the sagittal plane of the test person. Muscular contraction data were collected for nine muscles. The EMG was
recorded from the following trunk and extremities muscles:
M. gastrocnemius medialis and lateralis, M. biceps femoris,
M. vastus lateralis, M. rectus femoris, M. gluteus maximus,
M. erector spinae, M. trapezius ascendes and M. biceps
brachii.
their characteristics over the 10 minute long experiment
while the test subject processed more than 50 lifting cycles. We explain results obtained from observation, measurements and psychological aspects. Later in this section
we discuss results related to one (average) lifting cycle.
A. Observation
All the information about the subjects and their individual
characteristics (gender, age, height, fitness, performance,
impression, pain, pulse, blood pressure before and after
the experiment), the number of executions per minute
counted by one examiner as well as abnormalities during the measurement (loss of electrodes, interruption of
software) were documented in a file. In table 1 some of
these data are presented. 50% of the subjects are female,
only one does not work out regularly. The pulse measured
immediately after the squat technique is for most of the
subjects higher than after the stoop lifting - a first indication that squat lifting is more exhausting or less familiar.
Table 1. Selected data of the subjects
Gender (f – female, m – male, regular sport activities, their pulse (beats per
minute) immediately before and after the experiment and the number of
repetitions
Figure 4. Placement of the EMG electrodes [17]
The muscles were chosen based on their function to
carry out the defined motion sequences. Ag/AgCl surface
electrodes were applied after a standard skin preparation
considering the recommendations from the SENIAM project
[18].
Signal analysis. The primary analysis of each signal is
processed by programs written in the MATLAB® environment. First of all, the quality and completeness was
checked by visual inspection of generated plots. Some
signals were corrupted because of failures in data transmission, motion artifacts or software errors. That data was
excluded from further investigation. In a second step signals were filtered and smoothed using band pass filters to
reduce high frequency noise and to exclude low frequency
drifts, e.g. a band-pass filter from 15 to 500 Hz [19] and
a notch filter with a blocking frequency of 50 Hz were applied to the EMG signal. Statistical parameters like maximal
or mean amplitude were calculated over the whole time,
over an interval of seven seconds (the average length of a
lifting cycle) or over ten detected lifting cycles. Transformation of the EMG signal from the time to the frequency
domain was achieved by the Fast Fourier Transformation
over signal segments of 512 ms [20, 21]. The FrequencyAnalysis included the computation of the median frequency
and the total power [19, 21, 22].
III. Experimental Results
In this section selected results are presented to allow a
preliminary answer to the question which lifting technique
is preferable. First we focus on the change of all signals or
170
No.
Gender
Sports
Pulse before/after
No. of repetitions
counted
Stoop
Squat
Stoop
Squat
01
f
yes
68/108
76/112
73
59
02
f
yes
84/116
80/120
52
80
03
m
yes
84/120
72/132
78
54
04
f
yes
80/132
76/132
91
104
05
m
yes
72/88
64/96
54
96
06
m
no
72/120
92/136
66
94
07
f
yes
68/107
60/132
76
70
08
m
yes
76/116
64/140
78
94
μ
4:4
7:1
76/110
73/125
71
81
The number of repetitions does not give any indications
about the effectiveness of one or the other technique
because it was controlled by the subjects. They had to
perform more than 5 repetitions per minute.
B. Electrocardiogram (ECG)
The ECG was captured in parallel using the ProComp
Infiniti encoder and SHIMMER ECG sensor. Both sensors
recorded similar data. Figure 5 shows the heart rate of two
subjects over all repetitions. Obviously the heart rate rises
rapidly at the beginning of the execution (no warm up).
Then the increase becomes moderate and after the lifting
was stopped, it falls rapidly, which is an indicator for the
good fitness of the subject. The curves of subject 1 are
below the corresponding curves of subject 6, the only one
not working out regularly.The slower decrease of the heart
rate at the end (last 1.5 minute) supports this fact. More
important, the heart rate during the squat lifting is at all
times higher than that during the stoop technique. That
indicates the squat lifting technique is more exhausting
than the stoop technique.
load lifting leads to a fatigue in the back muscle. The
figure indicates a higher participation of the back muscle
in the stoop technique. The measurements point out that
the values reflect the strain in the suspected body areas.
The relative measurements in stoop present a threefold
higher effort in the M. erector spinae than in the M. rectus
femoris. The latter is producing twice as high values as M.
erector spinae.
Figure 7. M. erector spinae – Maximum amplitudes in stoop and squat
Figure 5. Change of the heart rate of subject 1 (blue) and 6 (red) over time
using the stoop (full) and squat (dashed) technique.
C. Electromyogram (EMG)
For the comparison of the course of the maximum amplitude of the M. rectus femoris in stoop and squat the
measured values of all subjects were averaged. Figure 6
shows the changes in the maximum amplitude (normalized
values) of the M. rectus femoris throughout the lifting task.
A comparison of the stoop and squat values illustrates the
higher strain of the M. rectus femoris in squat lifting. On
average, using squat technique produces threefold greater
voltage values than using stoop technique. That corresponds to the characteristic that in squat the load is lifted
by stretching the knees instead of using the back.
Fatigue is defined in muscle physiology as a state when
a subject can no longer maintain a required force [19].
Hence, the maintenance demands an increasing recruitment of motor units [22]. Figure 8 shows the course of the
total power for one subject over all repetitions:
(1)
where SPD is the power density spectrum, ETP the total
power.
The difference between the absolute values for both
techniques is obvious. For the total power in stoop nearly
static values were recorded while it is steadily increasing in
squat. Both observations indicate a higher strain in M. rectus femoris during squat lifting. Additionally, the course of
the total power illustrates the fatigue of the muscle when
using squat lifting.
To analyze the muscle activities during one lifting an algo-
Figure 6. M. rectus femoris – Maximum amplitudes in stoop and squat
The visualization of the averaged values (normalized
values) of the M. erector spinae is shown in figure 7. Both
techniques have the average rise of the values over time
in common. This observation supports the assertion that
Figure 8. M. rectus femoris - Total power in stoop and squat
171
rithm to calculate the average cycle was developed:
1. the sampled EMG signals are filtered using a Butterworth band-pass filter from 30 to 150 Hz,
2. the envelope of the signals is calculated using a RMSalgorithm over intervals of 0.2 s overlapping each other
10%,
3. inspecting the RMS-curves of the four most interesting
muscles, the M. biceps brachii was specified for the
detection of activities,
4. a threshold of 75% of the mean value is chosen to
segment the RMS-signal into two activity and two rest
intervals for one lifting (figure 9),
5. this segmentation was applied to the other three muscles and
6. finally, the average for the four normalized intervals was
determined over all repetitions.
In figure 9 the result of step 4 of the algorithm is represented. The excellent work of the segmentation is visible.
D. Psychological Data
The immediately conducted survey of all test persons after
lifting shows that the subjective general effort and discomfort, the load in quadriceps and hamstrings in squat lifting
are higher than in stoop, while the subjective exertion in
low and upper back is contrary (figure 11). It is several
times higher in stoop than in squat lifting. The information
gathered from the interviews presents the expected results
in dependency to the described motion sequences of the
lifting techniques.
Figure 11. Comparison of the general discomfort in stoop and squat
Figure 9. Activity detection in EMG for m. biceps brachii in squat, the curve
and a zoomed segment
The average curves of the EMG of the four muscles for both
lifting techniques, using the segmentation of the M. biceps
brachii, are shown in figure 10. The activity level of the M.
erector spinae and M. biceps brachii are comparable for
both techniques with a trend towards a higher activity in
stoop while the M. vastus lateralis and M. rectus femoris are
more involved in squat. Both show the expected behavior.
The assessment of general discomfort one day after the
lifting tasks shows similar values to those obtained immediately after the lifting. The comparison of the course of
the complaints differs. The discomfort on the first days
after using the squat technique decreases. In contrast, the
complaints in the back after using stoop are still growing
on the second day. Compared to the squat technique, the
pain level in the lower back is over ten times higher in
stoop. The progression of the general pain levels shows
a faster regeneration after using squat technique. On the
third day after the lifting task the comparison of the general pain shows lower values for the squat lifting for the
first time. On the fourth day after using the squat technique, the test person reported scarcely any complaints.
The values of the subjective pain in the back after using
stoop are comparatively high.
E. Motion
Figure 10. Average EMG over all repetitions for subject 01 in stoop (blue)
and squat (red)
The skeletal tracking of the KINECT sensor [14, 23] immediately delivers the 3D-positions
of 20 points on a fictive skeleton
(center of joints). In this paper
only the points of the middle
and the right half are evaluated,
i.e. the x-, y- and z-coordinates
of 12 points: center of the hip,
chest, neck, head, shoulder,
elbow, wrist, hand, hip, knee,
ankle and foot (figure 12).
Figure 12. KINECT Skeleton
View with named joints
172
Every lifting consists of six stages (figures 1 and 2):
1. to grip the crate (to stoop down or to squat),
2. to lift it up and to crook the arms,
3. to put it on the table, to rest and to take it away,
4. to set it on the floor (to stoop down or to squat),
5. to get up without the load and
6. to rest upstanding.
To analyze the motion activities during one lifting an algorithm to calculate the average cycle was developed:
1. a Kalman filter [24-26] is applied to the sampled positions to approximate them as well as their velocities
needed for the segmentation, at the transition points
from stage 1 to 2 and 4 to 5 the vertical position of the
head is in local minima which is found using the MATLAB
function findpeaks (minimum height is set to 1.5 times
of the absolute minimum and the minimum distance to
2 s),
2. the other transition points are detected moving to left
or right searching for the first maximum and a velocity
approximately equal to zero (Fig. 13),
3. the period of each individual stage is calculated from
transition points and added up to the period of each
cycle, the average cycle time is calculated (Fig. 14),
4. normalizing each individual cycle the average motion is
determined.
Figure 14. Averaged cycle time over all repetitions in stoop and squat
Figure 15. Average motion cycle over all repetitions for subject 01 in stoop
(blue) and squat (red)
Figure 13. Detection of cycle points over all repetitions Vertical motion of
the head for subject 01 using the stoop (full) and squat (dashed) technique.
In figure 13 the detected transition points are marked in
the curves of vertical motion of the head and its velocity, respectively. Figure 14 summarizes the result of the
segmentation into individual repetitions in terms of the
average period for each subject and over all subjects. The
average period in stoop is greater than in squat over all
subjects which indicates a better performance of squat, especially taking into consideration that the squat technique
was used a week after stoop.
Figure 15 shows the average motion of selected points of
the skeleton which are characteristic for both techniques.
The presented motion starts at stage 2 (lifting the crate)
and finishes with stage 1 (gripping the crate). The updown-motion (U->D) of the head, used for the segmenta-
tion, is similar for both techniques. The left-right-motion
(L->R) is the horizontal motion in the sagittal plane while
the forward-backward motion is perpendicular to this plane.
The horizontal motion of the shoulder as well as its motion relatively to the hip is significantly greater in stoop.
The horizontal motion of the knees in the sagittal plane,
out of it as well as the flexion of the knee, is significant
in squat while there is only a small backward motion in
stoop. The flexion of the hip and the elbow is similar for
both techniques, although it is greater in squat. The flexion
of the ankle seems to be similar for both techniques but
it is contrarily: In squat the tibia moves forwards and in
stoop backwards. These results coincide qualitatively with
expectations.
The measurements of the 9 DoF-Shimmer sensors are not
considered here.
IV. Load Analysis
The static load analysis is exemplary done for subject 01
and it is based on the data of the average motion (figure
15). The initial position of stage 2 is estimated as the
instant when the load – the torque about the back P and
173
the knee PK – is maximal. That situation as well as the
length and masses used in the static analysis are shown in
figure 16, where M is the mass of the trunk, head, neck,
and arms, m the mass of the crate, L the torsion arm of
the centre of mass of the torso, lm the torsion arm of the
crank, lm the torsion arm of the knee.
(3)
In table 3 the data, the torques TP and TPK, calculated
without and with load m as well as the relationship of the
torques without and with load are collected.
Obviously, the mechanical stress on the back is much
greater in stoop than in squat (150% − 200%) while the
relationship on the knee is better (120% − 140%). Dynamic effects are not considered. Holding the crate in the
critical position (figure 16) the stress in the back grows up
to 140 − 190% relatively to stoop and squat without load.
Table 3. Static Analysis of the Maximum Load for Subject 01
Figure 16. Static load analysis in stoop (left) and squat (right)
Selected anthropometric data of our test subjects and a
standard human adapted from Winter [27] are collected in
table 2.
Table 2. Selected Anthropometric Data of a Standard Human
unit
female
male
kg
60
75
%
49,7
49,7
head and neck
%
8,1
8,1
arm
%
5
5
thigh
%
10
10
M (trunk, head, neck, and arms)
kg
40,7
50,9
M (thighs)
kg
12
15
height
cm
175
187
trunk, head, neck, and arms
%
62,6
62,6
thigh
%
43,3
43,3
cm
62
70
thigh
cm
63
66
cm
39
44
thigh
cm
27
29
mass
BM (body mass)
mass/BM
trunk
centre of mass/segment length
segment length
centre of mass
The torque about the critical points P – the joint in the
back – and the knee PK are calculated on the static load
determined by the mass of the torso and of the thighs plus
the mass of the crate:
(2)
174
unit
stoop
squat
stoop
squat
M
kg
40,7
40,7
40,7
40,7
MS
kg
12,0
12,0
12,0
12,0
m (load)
kg
8,4
8,4
15,0
15,0
L
cm
26
14
26
14
lm
cm
52
35
52
35
la
cm
3
22
3
22
TP torque without load
Nm
105
55
105
55
TP torque with load
Nm
148
84
181
106
TPK torque without load
Nm
108
81
108
81
TPK torque with load
Nm
151
110
185
132
TP with load/TP without load
%
141
152
173
194
TPK with load/TPK without load
%
140
136
171
164
V. Discussion
The segmentation algorithms applied to EMG and motion
data as well as the calculation of the average behavior
work from sufficient to excellent.
Summarizing chapters III and IV, preliminary answers to
the three aspects of the hypotheses – exhaustion, healthiness and ergonomics – can be formulated.
A. Performance of one lifting
Considering the measurements of muscles activities and of
motion, it can be stated that the results were as expected:
• The activity level of the M. erector spinae and M. biceps
brachii are comparable for both techniques with a trend
towards a higher activity in stoop.
• The M. vastus lateralis and M. rectus femoris are more
involved in squat.
• The average period in stoop is greater than in squat
over all subjects which indicate a better performance of
squat.
• For both techniques the up-down-motion of the head,
the flexion of the hip, the elbow and ankle are similar,
but in squat the tibia moves forwards and in stoop backwards.
• The horizontal motion of the shoulder is significantly
greater in stoop as well as its motion relatively to the
hip.
• In squat the horizontal motion and the flexion of the
knees are significant with a small backward motion only.
The simple static analysis of the critical position in both
techniques shows:
• In stoop the mechanical stress on the back is much
greater (150% − 200%), the relationship on the knee is
better (120% − 140%).
• Holding the crate the stress in the back and in the
knees, respectively, grows up to 140 − 190%. The difference is more significant in squat.
B. Performance over all repetitions
Considering objective and subjective observation as well as
pulse, ECG and EMG over all repetitions, it can be stated:
• squat lifting has a higher performance (number of repetitions) and is more healthy from the point of back pain
(load on erector spinae, discomfort on the back),
• stoop lifting is less exhausting (pulse, heart rate) and
more comfortable for the subject (general discomfort),
but they are more familiar with this technique.
VI. Conclusion
This paper investigated the hypothesis that the squat
lifting technique is more ergonomic, healthy and less
exhausting on a real life example of a combined motion of
lifting and putting a beer crate into a car trunk. The experimental study was not able to show a significant benefit for
one of the lifting techniques. The belief, that stoop lifting is
‘bad’ and squat lifting is ‘good’, could not be confirmed or
disproved. Indicators preferring the stoop technique were
found as well as aspects preferring the squat technique.
To continue studying both lifting techniques the developed
algorithms will be automated (no tuning of parameters),
using local segmentation techniques, local determination of thresholds, segmentation of each EMG-signal and
averaging over each stage of motion. Further information
about acceleration and angular velocities should be evaluated. The load analysis of the mechanical stress in the
back and the knees should include dynamic aspects. The
stress should be addressed to the specific muscles involved
in stoop or squat. Furthermore different loads or various heights of the table might be considered. The results
should be statistically proofed.
Acknowledgement
We like to thank all lecturers, students, test subjects and
participants taking part in the study and preparing partial
results: T. Schrader, M. Bläsing, K. Sens, T. Meißner, A.
Nachtigal, N. Hofmann, M. Wallmann.
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5.10 Thermal effects due to focused light from glass
fronts
By Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann, Prof. Dr. Michael Vollmer
Abstract
Modern skyscrapers often have curved shapes as well as
shiny reflective glass fronts which allow for appreciable
reflection of sun light. As a consequence, light may be
focused which can cause undesired thermal effects. One
example, having become famous as the skyscraper death
rays, had led to a preliminary scientific study of the optics
of such curved glass buildings which was presented at
the research session of Inframation 2011. Meanwhile the
problem has been studied in more detail and the present
paper will give an easy to understand overview of the general problem, its consequences and the solution. In detail,
we first describe and visualize under which circumstances
large buildings can behave as convexly shaped curved mirrors and what consequences are to be expected. Second
we will summarize experimental findings of the temperature increase in respective focal areas and how IR imaging
can be used to study this problem.
(Nachdruck von: Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Thermal effects due to focused light from glass fronts. Inframation 2012, Proc. Vol 13)
the term is used for the geometrical feature which results
while projecting the light onto a plane. In general the
caustics represent locations where the irradiance is higher
with regard to adjacent locations!
The shape of caustics are well defined and characteristic
for the geometry of the reflecting surfaces. General theoretical treatments of caustics for various geometries can
be found in the literature. Here we will summarize some
findings for cylindrical mirror sections since these resemble the situations encountered in some modern buildings.
More information and additional references can be found
in [2,3].
Theoretically, a cylindrical mirror (figure 1, after [3]) is
described by its height h, its radius of curvature R, its
segment width, and the direction of the optical axis. For
incident light which is parallel to the optical axis, a focal
line is found at a distance of R/2 (in projection plane it is
denoted as focal point F). Incident light is characterized by
its zenith angle δ (or its respective solar elevation angle s=
90°-δ) and the azimuth angle φ with respect to the optical
axis of the mirror.
1 Introduction
Skyscrapers are masterpieces of architecture, with many of
the modern versions having curved building fronts involving architectural glass which yields shiny glass fronts. This
leads to spectacular views and fascinating sights from the
distance, however, reflections of sun light can cause disturbing and blinding light spots. Those from curved buildings
can lead to focal areas – also denoted as caustics – where
large irradiance occurs which can lead to undesired thermal
effects [1]. Based on initial investigations already presented
at Inframation 2011 [2] we here present a summary of the
respective effects from a more extensive research [3].
2 Parameters for Curved Surface Mirrors
Roughly speaking reflecting surfaces can be divided into
those who give perfect images and those who don‘t.
A mirror is said to produce ideal (or perfect) images if all
of the incident parallel light passes through a single point
after being reflected by the mirror. This holds for some aspherical mirrors such as parabolic ones, but it does not for
spherical or cylindrical mirrors. For the latter case one may
define a so called caustic which is the three dimensional
enveloping curve or surface of reflected light rays. Mostly
Figure 1. Schematic geometry for the reflection of light from a half cylindrical mirror as top view (left), and in three dimensional perspective (right). F
denotes the focal point for paraxial rays. Relevant parameters of the mirror
are radius of curvature R, height h and orientation α of its axis with respect
to the south direction. Additional parameters for the direction of the incident
light of the sun are the sun azimuth angle φ and either sun elevation s or the
complimentary zenith angle δ (δ = 90°-s).
3 Simulations and Experiments for Half
Cylindrical Mirrors
For simplicity, we first assume light with azimuth angle 0°,
i.e. which is incident in the plane defined by the light direction and the optical axis as indicated by Fig. 2 (after [3]).
If the zenith angle δ is too small (high sun elevation) the
177
focal point cannot be reached by any reflected light. The
focal point can be reached for the first time with increasing
δ if the condition h • tan δcrit=R/2 is fulfilled. This defines,
for given geometry (h, R), the respective zenith angle δcrit
which is special for cylindrical mirrors as will be seen below
when discussing the respective caustics.
with some experimental results. The angle of observation
was different in order to avoid blocking the sun light with
the camera, still the caustics are qualitatively very similar
to the simulation.
Figure 3. Comparison of simulations (top) and experimental results (lower
rotated images) using sun light shining on a half cylindrical mirror (h = 9.2cm,
R = 6.2cm) for approximately the same solar angles.
Figure 2. Geometries (top) and respective caustics (bottom) of a half cylindrical
mirror for increasing zenith angle δ For small δ (left), no focus or caustic is
formed; at the critical condition, the focal point is reached for light reflected
from the top of the mirror; for larger δ, the focal point is reached by light
reflected from lower building.
4 Caustics for Realistic Sun Elevation and
Azimuth for Various Las Vegas Summer
Days
The caustics of cylindrical mirrors have been studied theoretically using the freeware program “persistence of vision
raytracer” (POV) [4] as well as experimentally using half
cylinders (here h=9.2cm, R=6.2cm) whose surfaces were
covered by mirror foil with (wavelength dependent specular) reflectivity R≈0.65 to 0.7 in the visible spectral range.
Figure 2/bottom shows some results from the simulations
with a vertically oriented half cylinder and parallel light (in
the experiments sun light was used, therefore the light
source will be denoted as sun from now on) being incident
with azimuth angle φ = 0° and varying sun elevation s =
90° -δ (δ is the zenith angle defined in figure 1). A section
of the three dimensional caustic is projected on the two dimensional horizontal surface at the bottom of the cylinder.
Depending on the height of this surface, different parts of
the caustic are monitored.
If the sun would be in the zenith, there could be no reflection at all. For increasing zenith angle (from left to right)
the respective shadow from the cylinder can be seen. For
small δ<δcrit, the reflected light starts to move away from
the vertex into the direction of the focal point (left). Once,
the zenith angle δ has reached the value for the condition
h•tanδcrit = R/2, the focal point is formed (middle). For
still larger δ<δcrit, i.e. lower sun elevations, the irradiance within the focal point decreases as a circle starts to
form around the focus, spreading the light into a larger
area. Comparing the three images visually, the one with
δcrit, producing the focal point seems to have the largest
irradiance within a small area. This is supported by a more
detailed study [3], i.e. for any cylindrical mirror, there is
an optimum condition close to the critical angle where the
irradiance within the focal area, defined by the intersection
of the caustics with the respective plane of observation, is
highest.
Figure 3 (after [3]) shows a comparison of two simulations
Similar to figure 2, caustics for a large variety of mirror parameters were computed (see [2,3]). Here we just want to
discuss mirror building caustics during the course of certain
summer days. There are a variety of possible programs
available to compute the exact sun position as function of
location on earth, date and time, e.g. [5]. Figure 4 depicts
as an example three sun paths, i.e. plots of sun elevation
s as function of time or azimuth angle. For the examples
June 21st, July 14th, and August 9th 2011 were chosen for
a location in Las Vegas. Obviously, sun elevation can reach
quite large values for at least 2 hours with respective changes of more than 80° of the azimuth angle.
As an example for the caustics, figure 5 shows the results
of the POV simulation for the sun path of July 14th. A
cylinder segment with optical axis pointing in the south
direction is illuminated by parallel light and the angle of
incidence varies as for July 14th from figure 4.
The sun elevation was above 70°, i.e. close to the critical
178
Figure 4. Theoretical sun path diagrams for three different dates in Las Vegas.
a
b
c
Figure 5: Caustics for cylinder segment mirror for the sun path of a Las Vegas summer day (July 14th) at times 12.30 pm (a), 12.46 pm (b), and 1 pm (c) for sun
path according to figure 4.
condition of 71.5° for a cylinder segment with R=113 and
h=169. It can therefore be expected that the much larger
changes in azimuth will have a more pronounced effect on
the caustic than the rather small changes of elevation.
Figure 5 qualitatively shows that the half hour around local
noon from 12.30 pm (with φ=-15.2°) to 1 pm (φ=12.3°)
shows strong changes of the caustic pattern with quite
large irradiances. Earlier and later times (not depicted)
show much smaller irradiances due to the spread of radiation onto a larger focal area as well as due to the reduced
incident power onto the mirror.
5 Quantitative Estimates
In order to quantitatively estimate the changes of irradiance in the focal areas with respect to normal illumination
of a horizontal surface, some quantitative simulations with
the commercial optical simulation software Zemax [6] as
well as some measurements with a cylindrical mirror model
have been performed.
The theoretical model was scaled 1:1000 with regard to a
realistic large building, i.e. in the simulation mirror dimensions were given in mm. The light source was modeled as
parallel light with a total power of 1 W within a circular
area of 50 mm radius. The irradiance on a horizontal plane
in front of the mirror is computed quantitatively. For the
plot of the caustic and irradiance due to the reflected as
well as unperturbed light rays hitting the surface, a total of
five million light rays within the light circle were followed
using ray tracing procedures.
Figure 6 depicts results for a section of a cylindrical mirror
with radius of curvature of 160 mm and a width of the
Figure 6. Left: 2-dim plot of the caustic of a cylinder segment mirror with R=
113, w=50 and h=169 for φ=0° with solar elevation s=69.7° giving maximum
irradiance. Right: 3-dim plot of the same data (numbers in W/cm2), illustrating
the extremely sharp and pronounced maximum.
illuminated section of about Rsun=50 mm. The azimuth
angle was φ=0° and the sun elevation was at the condition
of maximum irradiance.
Figure 6 illustrates that for azimuth angle φ=0°, the maximum irradiance on a horizontal projection plane at the lower end of the cylindrical mirror change does not occur for
sun elevation s=90°-δcrit, but rather at a somewhat smaller
elevation, here of 69.7°. This is understandable since the
condition for δcrit means that just the light hitting the upper
part of the mirror is able to reach the focal point. For lower
sun elevation, more parts of the mirror can contribute to
reflected light irradiance within the focal area (more details
on influence of incidence angle on irradiance, see [3]). We
found a maximum irradiance which is about a factor of 100
higher than the respective irradiance on the same surface
without reflection from the mirror. The three dimensional
plot (right) gives just another representation of the maximum irradiance condition, to better visualize the dramatic
focusing effect.
If – as usual in reality – azimuth and zenith angle change during a day, the caustics shift and the irradiance patterns and
maximum values change yielding either single or double peak
structures (see figure 7). Respective simulations resulted in
enhancement factors of typically larger than 20 for time scales
of several hours. For any given critical value of irradiance,
figure 7 then allows to define the critical times of the day. The
respective solar angles then define the focal areas in front of
the mirror, which may give rise to irradiation problems.
Figure 7. Maximum irradiances computed with ZEMAX within the caustic of
a cylinder segment mirror with R=113, w=50 and h=169 for the sun path
diagrams of Fig. 4. The absolute maximum for August 9th corresponds to an
irradiance enhancement of 98 (further details, see text).
179
6 Experiments
So far we have studied caustics and areas with large irradiance due to reflected light from cylindrically shaped mirrors. The respective phenomena have become famous for
one building in particular, the Vdara in Las Vegas (e.g. [1],
see Fig. 8). Due to the focussing of sun light by the huge
mirror-like building surface, focal spots in the pool area in
front of the building were formed, which were reported to
cause sun burn and melting of plastic bags.
Figure 8. Photo from the Vdara hotel in Las Vegas
In order to investigate the thermal effects due to light
focusing of such a building, we prepared a building model
with a scale 1:200 (figure 9). The model was made of a
wire mesh structure. A mirror foil with typical specular reflection between 65 and 70% in the visible spectral range
was attached to the structure, creating portions of cylindrical mirrors. The caustic and respective thermal effects can
be observed on the horizontal plate at ground level of the
structure. This horizontal area can be covered by piece of
paper indicating a pool area or whatever is needed.
This model was used with sun light for clear skies in June
2011 in Brandenburg. Fig. 9/right shows an example of
the observed caustics. Depending on sun elevation and
azimuth angle, each of the two mirror segments contribut-
ed differently. All of the observed caustics were consistent
with the theoretical simulations.
The enhancement of irradiance in the focal areas lead to
observable thermal phenomena. We used various different projection planes, e.g., a horizontal white, wooden
board, black paper or plastic foil. Figure 10 depicts results
recorded with a LW IR camera. Within seconds the surface
temperature of the wooden board was rising by more than
30°C. The maximum observable temperature rise and the
time constant depend on the irradiance which is available,
the ability to absorb sun radiation of the objects, the heat
capacity and heat conductivity of the objects as well as
their ability to loose energy via conduction, convection and
radiation [7, 8]. The effect can be optimized, e.g. by using
black cardboard or plastic foil. Fig. 10 also depicts results
for these materials obtained with our building model. The
1.5 cm thick wooden bottom plate reached temperatures
of up to 110°C after a few minutes. This maximum occurred when the caustics of the two front mirrors overlapped.
The temperature of a thin sheet of black paper rose to
more than 250°C within seconds! A black plastic foil could
not even reach equilibrium temperatures before starting
to melt within seconds already below 200 °C. It is also not
advisable to have skin exposed for a long duration within
these focal areas. Keeping in mind, that reflected sun light
also includes UV radiation, it is obvious that intense irradiation in such focal areas can also cause enhanced tanning
and therefore a much shorter time scale for getting a sun
burn.
A final experiment with the building model tried to explore the irradiance effect regarding modification of organic
material. Figure 11 (after [3]) shows the set up: a small
thermal mass pan was made of aluminum foil with black
paper (high absorption coefficient) at the bottom. Then a
fresh egg was put into the pan and placed into the focal
area of the mirror. It could be demonstrated that within a
few minutes, the egg parts within the focal area were fried
whereas adjacent regions were still raw.
plate
foil
Figure 9. Set up of laboratory model with approximate scale 1:200 with regard
to the Vdara building complex together with IR camera illuminated by the sun
(left) and example for caustics observed on the horizontal bottom plate of the
structure (right).
180
paper
Figure 10: Examples of thermal effects due to building model at high
sun elevation. Black paper and black
plastic foil were getting very hot
within seconds, with the foil melting. The temperature range had to
be changed up to 500°C for these
measurements! Testing the focal spot
with a hand only worked for several
seconds before the experimenter
decided to stop the test.
Figure 11: The building model even allowed frying an egg which was placed in
the focal area (a). Close up view (b).
7 Conclusions
We have investigated caustics and respective enhancement of irradiance on horizontal surfaces due to reflection
of sun light with cylindrically shaped mirrors. Qualitative
simulations with the ray tracing program POV easily depict
the critical areas with high irradiance as a function of
the relevant parameters mirror radius, height, width, and
orientation as well as sun elevation and azimuth. Quantitative ray tracing analysis with the program ZEMAX shows
that the maximum irradiance for a chosen specific geometry can be a factor of about 100 larger than for normal
conditions without reflections. Such large irradiances can
cause thermal or photochemical effects which are easily
detectable in experiments. Besides visual images, infrared
thermal imaging was used to detect the thermal effects
within areas of high irradiance. Wooden plates can heat up
above 100°C within minutes and paper can easily get very
hot well above 200°C within seconds. Similarly plastic bags
can melt in the focal areas. Skin exposure also leads to
temperature rises beyond the point of feeling comfortable.
Even eggs may be fried. The enhancement of irradiance
depends on the sun elevation and azimuth angle and thus
changes during the year but also during a day.
We expect the occurrence of this optical phenomenon to
increase. This is not only due to the desire of appealing
appearance but also to the increasing importance of energy efficiency of buildings. The latter promotes the use of
architectural glass with typical reflectivities >20% in the
visible spectral range. Therefore we recommend that - for
new buildings - one should make a careful analysis of
sun paths and building orientation in advance and maybe
change the orientation of the whole assembly accordingly.
For existing buildings, one may reduce the specular reflectivity of the mirrors, e.g. by increasing the diffuse scattering contribution by making the mirror surfaces rough or
adding a rough foil. Finally there is the additional option
to provide shade regions in the critical areas.
References
[1] http://www.dailymail.co.uk/news/article-1315978/LasVegas-hotel-death-ray-leaves-guests-severe-burns.html
[2] K.-P. Möllmann, M. Vollmer, M. Winburn, Optics of glass
fronts of buildings: the science of skyscraper “death
rays”, Inframation Proc. Vol. 12, 79-92 (2011)
[3] M. Vollmer, K.-P. Möllmann, Caustic effects due to sun
light reflections from skyscrapers: simulations and
experiments, Eur. J. Phys. 33, 1429–1455 (2012)
[4] http://www.povray.org/
[5] www.calsky.com
[6] Zemax is a professional optical simulation software,
available from http://www.zemax.com/
[7] M. Vollmer, K.-P. Möllmann, Infrared Thermal Imaging: Fundamentals, Research and Applications, Wiley
(2010)
[8] M. Vollmer, Newton´s law of cooling revisited, Eur. J.
Phys. 30, 1063-1084 (2009)
181
5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule
Von Prof. Dr. Friedhelm Mündemann, Sylvia Fröhlich, Oleg Ioffe, Franziska Krebs
Abstract
In diesem Beitrag wird anhand einer Analyse kritischer
Studienverläufe, mitgebrachtem Vorwissen und semesterbegleitenden Kenntnis-Checks im 1. Studiensemester die
Problematik verringerten Vorwissens für ein InformatikStudium an der Fachhochschule Brandenburg beschrieben.
Studienanfänger/innen sind sich beim Übergang Schule Hochschule kaum bewusst, dass sich vieles ändert:
• Die Zeittaktung des Lebens (Semesterstruktur)
• Die Selbstbestimmtheit des Lebens
• Die Stoffdichte des zu Lernenden
• Die Abstraktheit des zu Lernenden
Studienanfänger/innen haben bei Aufnahme eines Studiums oft keine verlässliche Rückmeldung darüber, wie
ihr eigener Stand in Bezug auf die Anforderungen eines
Studiums ist — insbesondere im Bereich der studiengangsspezifischen mathematischen Vorkenntnisse. In der Folge
verzeichnen Hochschulen eine große Zahl von Studienabbrecher/innen schon im/nach dem ersten Semester.
Vor Beginn des Projektes „Kompetenzbrücken“ wurde
im WS 2011/12 eine Analyse „schwerer Fächer“ in den
Informatik-Studiengängen für die Jahrgänge 2006 – 2011
durchgeführt, um zu ermitteln, in welchen Modulen Studierende seit Einführung der gestuften Studienstruktur am
häufigsten in Schwierigkeiten kamen. Analysiert wurden
alle Kohorten von 2006 bis 2011 für 6.432 Prüfungsereignisse von Studierenden des FB Informatik und Medien der
Fachhochschule Brandenburg. Untersucht wurden 1.268
problematische Studienverläufe, davon
ENB
Prüfung endgültig nicht bestanden
864
2VEx
nach 2. Versuch selbst exmatrikuliert
61
3VBest
3. Versuch notwendig, aber bestanden
373
Probleme in Fächern des 1. Semesters traten auf in Mathematik 1 (# = 180), Algorithmen und Datenstrukturen
(# = 170), Programmierung 1 (# = 159), Informatik und
Logik (# = 141). Um einen erfolgreichen Studieneinstieg
zu ermöglichen, werden diese Fächer über KompetenzChecks als Rückmeldung an die Studierenden unterstützt,
begonnen mit der Entwicklung von Mathe-Checks. Das Eingangskompetenzprofil wurde aus einer fachbereichspezifischen Mathematikaufgaben-Sammlung abgeleitet, deren
sichere Beherrschung Studienvoraussetzung ist und als
Eingangs-Test angeboten. Erhoben wurden Vorkenntnisse
in Mathematik zu Studienbeginn, Daten zu Herkunftsland
und vorlaufender Schulausbildung. Test 1 und 2 umfassten
als fachliche Gebiete
• Rechenregeln (+, –, *, /): für natürliche Zahlen, für
rationale Zahlen (= Brüche)
• Teilbarkeitslehre: Divisionsregeln durch 2, 3, 5, 9 und 10,
182
Primzahlen, Primfaktoren und Primfaktorzerlegung, ggT
(größter gemeinsamer Teiler), Division der natürlichen
Zahlen mit Rest
• Terme: Polynomdivision ohne und mit Rest, Lösen von
linearen Gleichungen und Ungleichungen
• Umkehrfunktion
• Umrechnungen von Einheiten: Stunden/Minuten/
Sekunden, Allgemeine Einheitsgrößen
• Ablesen von Koordinaten aus dem Koordinatensystem
• Begriffe „mindestens“ und „höchstens“ (Allgemeinwissen)
• Berechnung geeigneter Quadratzahlen mit Hilfe von
binomischen Formeln
Im WS 12/13 wurden semesterbegleitend 5 Mathe-Tests
durchgeführt (Test 1 und Test 2 enthielten genau dieselben
Fragen!). Die Jahrgangsstärke betrug 193 Studierende, von
denen 163 im 1. Fachsemester immatrikuliert waren.
Zeitliche Abfolge / Themen
#TN
Pflicht?
Online-Test 1: mitgebrachte Mathe-Kompetenzen
(MATH-Bridge, DFKI)
88
ja
Papier-Test 2: mitgebrachte Mathe-Kompetenzen
85
ja
Papier-Test 3: Mengenlehre, Relationen, Funktionen,
Abzählbarkeit
84
ja
Papier-Test 4: Analysis
51
nein
Papier-Test 5: Teilbarkeitslehre, modulare Arithmetik,
Kombinatorik
32
nein
Klausur:
91
davon 1. Fachsemester
79
Welche Themen machten den Studierenden bei den Eingangstests Probleme (%-Angaben: richtige Lösungen)?
• Koordinaten ablesen
96 %
• Grundrechenarten
94 %
• Allgemeinwissen
93 %
• Bruchrechnung (rationale Zahlen)
87 %
• Teilbarkeit (Zahlentheorie)
81 %
• Umstellungen (gesamt)
79 %
• binomische Formeln
57 %
• Quadratzahlen
55 %
• Terme
47 %
• Umkehrfunktionen
43 %
Welche Themen machten den Studierenden bei den Tests 3
bis 5 Probleme?
• Mengenlehre
63 %
• Konvergenz von Folgen
37 %
• Modul-Arithmetik
36 %
• Kombinatorik
33 %
• Differenzierbarkeit von Funktionen
19 %
• Relationen
2%
Als Zusatzangebote wurden 8 Tutorien eingerichtet. Im
Mittel erschienen 5 Studierende zu den einzelnen Tutori-
enterminen, von den Erschienenen hat im Mittel nur eine(r)
später die Klausur bestanden. Das Tutorien-Angebot
scheint also als „Quick-Fix“ keinen Erfolg zu versprechen.
„Lessons learnt“
• Klausurergebnis korreliert mit Vorkenntnissen
• Vorwissen schwankt studiengangsspezifisch
• Vorwissen ist nicht sehr stabil
• Tutorien brachten kaum Verbesserungen
• Studierende „alter“ Jahrgänge fallen deutlich eher durch
die Klausur
• Alles war ein riesiger Aufwand ...
Für die Diskussion
Unterscheiden wir zwischen Studierwilligkeit und Studierfähigkeit! Es zeigt sich, dass heute nicht mehr alle Bewerber/innen um einen Studienplatz auch fähig sind, ein
Studium erfolgreich zu starten und abzuschließen, weil
ihnen geeignete Vorkenntnisse fehlen.
Am 28.1.2013 erfolgte die Weitergabe der Mathe-Checks
an Gymnasien im Land Brandenburg, um an der Schnittstelle zum Studium Transparenz über die MathematikStudienanforderungen zu schaffen. Die Testergebnisse
des Eingangstests lassen klare Wissens- und Fertigkeitseinschränkungen bei den Studienanfänger/innen erkennen. Hier ist noch zu klären, inwieweit diese Lücken auf
geänderte Lehrpläne von Schulen zurückzuführen sind.
Sollte diese Vermutung zutreffen, so kann dies die Konsequenz haben, dass in naher Zukunft Hochschulen ein
Abitur nicht mehr als uneingeschränkten Hochschulzugang
anerkennen können, da in der (zeitlich und inhaltlich eng)
gestuften Studienstruktur für die Hochschulen kein Raum
bleibt, Kenntnis- und Fertigkeitslücken ohne Überschreitung der „vorgeschriebenen“ zulässigen studentischen
„work load“ auszubessern.
183
5.12 Zum Stand der International Financial Reporting
Standards
Von Prof. Dr. Joachim S. Tanski
1 IFRS als kapitalmarktorientierte Rechnungslegung
2 IFRS als regelbasierte Rechnungslegung
Neben der traditionellen Rechnungslegung, die in Deutschland seit Jahrzehnten durch das Handelsgesetzbuch geprägt ist, hat sich vor allem im anglo-amerikanischen Raum
die sog. kapitalmarktorientierte Rechnungslegung entwickelt. Die beiden wichtigsten Vertreter dieser kapitalmarktorientierten Rechnungslegung sind die
• International Financial Reporting Standards (IFRS),
welche vom International Accounting Standards Board
(IASB) für eine internationale Klientel entwickelt werden,
und die
• General Accepted Accounting Principles (GAAP), welche
vom Financial Accounting Standards Board (FASB) für die
USA entwickelt werden, weshalb dieses Regelwerk häufig
auch US-GAAP abgekürzt wird.
Die kapitalmarktorientierte Rechnungslegung hat als
Hauptinformationsgruppe die Anteilseigner (Aktionäre)
im Blickfeld, weshalb die Informationsbereitstellung über
das Vermögen eines Unternehmens zur langfristigen Erwirtschaftung von Cashflows und Gewinnen im Mittelpunkt
stehen. Tatsächlich weitet sich der Anwendungsbereich
der kapitalmarktorientierten Rechnungslegung auch in
kapitalmarktferne(re) Unternehmen aus. Dies liegt u.a.
daran, dass
• immer mehr kleinere Unternehmen z.B. als Töchter von
Großunternehmen auf IFRS-Basis zum Konzernabschluss
zuliefern müssen oder dass
• in Ländern wie Deutschland mit einer starken Fremdkapitalfinanzierung über Banken1 ebenfalls die IFRS bei
jedem börsennotierten Unternehmen anzuwenden sind.
Das IASB hat aber nun selbst den Pfad der Kapitalmarktorientierung verlassen und eine geringfügig ausgedünnte,
jedoch weiterhin sehr umfassende IFRS-Fassung für kleine
und mittlere Unternehmen, KMU (small and medium
entities, SME) herausgegeben, die in weiten Bereichen
mit der „normalen“ IFRS-Fassung identisch ist. Ob ein
so weit reichendes Verbinden der Rechnungslegung von
Großunternehmen und Kleinunternehmen sinnvoll ist, darf
grundsätzlich bezweifelt werden; noch mehr mangelt es
an einer Nützlichkeit von Kleinunternehmer-IFRS für diese
Unternehmen und der mit ihnen verbundenen Personen.2
Dies führt auch zu einer weitreichenden Ablehnung in der
Praxis.3
Weltweit wird zwischen regelbasierten (rule-based) und
prinzipienbasierten (principle based) Standards unterschieden.4 Gill erklärt die Regelbasierung so, dass ein
Vater seinem Kind eine exakte zeitliche Vorgabe (z. B.
23 Uhr) für die abendliche Heimkehr macht und dazu 15
„präzise“ Ausnahmeregeln (z.B. für schlechtes Wetter,
wobei offen bliebe, was die Merkmale dafür wären) für
eine abweichende Zeit definiert, bei Prinzipienorientierung
würde dieser Vater seinem Kind allein aufgeben, zu einer
angemessenen Zeit zuhause zu sein.5 Aus solchen Überlegungen wird gefolgert, dass die US-GAAP als regelbasiertes Standardwerk anzusehen seien, während die IFRS die
Prinzipienorientierung verkörpern. Dies wird gerne auch
mit dem Umfang der Standards untermauert6, da die regelbasierten US-GAAP 25.000 Seiten, die IFRS aber „nur“
2.700 Seiten umfassen, also nur knapp 11 % der US-GAAP.
Bei diesen Überlegungen wird übersehen, dass diese Unterscheidung aus dem anglo-amerikanischen Raum kommt,
also aus einem Gebiet, in dem Kenntnisse über kontinental-europäische Rechnungslegung, insbesondere auch die
HGB-Rechnungslegung, als weitgehend abwesend betrachtet werden müssen. Wer nur die US-GAAP und die IFRS
betrachtet, kann möglicherweise zu der oben dargelegten
Schlussfolgerung gelangen. Bezieht man das HGB jedoch in
die Überlegungen ein, so ergibt sich ein anderes Bild. Die
HGB-Gesamtfassung des BilMoG umfasst in einem schlichten Ausdruck 93 Seiten. Der reine Rechnungslegungsteil
würde dann wohl formatiert ca. 60 Seiten haben, also nur
2,2 % des IFRS-Umfangs (oder 0,2 % der US-GAAP). Der
Seitenumfang als Indikator spricht also dafür, dass es sich
beim HGB auf jeden Fall um eine Prinzipienorientierung
handelt. Zu berücksichtigen ist auch, dass die IFRS vergleichsweise jung sind und jährlich kräftig und hemmungslos wachsen. „Wie ein Blick auf die Grundsatzregelung in
IAS 8.10 zeigt, sind die IFRS eben nicht die Anwendung
allgemeiner Regeln, die dann deduktiv auf Einzelfälle angewendet werden, sondern sie stellen einen Flickenteppich
von Einzelregelungen dar, die gewissermaßen induktiv die
jeweils engen Einzelfragen behandeln und sich in Details
verlieren.“7
Die oben dargestellte Regel für das heimkehrende Kind zu
4
5
1
2
3
Vgl. hierzu Gerum/Mölls/Shen (Rechnungslegung).
Vgl. ausführlich und zutreffend begründet Schildbach/Grottke (IFRS for
SMEs).
Vgl. Grottke/Späth/Haendel (Vorteil).
184
6
7
Nachfolgendes verändert entnommen aus Tanski (Bilanzrechtsmodernisierung) S. 18f.
Gill (IFRS).
So beispielsweise Thomas, James: Convergence: Businesses and Business
Schools Prepare for IFRS, in: Issues in Accounting Education, 3/2009,
S.369-376, hier S. 371.
Bartsch (Finanzmarktkrise) S. 97.
einer „angemessenen“ Zeit zuhause zu sein, beschreibt in
Wahrheit die Sprache des HGBs. In den IFRS würde zwar
wohl auch zunächst die Ermahnung einer „angemessenen“
Zeit zu finden sein, die dann jedoch um 15 Fälle mit umfangreichen, aber auslegungsbedürftigen Ausführungen zur
verbindlichen Interpretation der „Angemessenheit“ ergänzt
sind.8 Auch insoweit sind die IFRS näher an den US-GAAP
als am HGB. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass aufgrund des Konvergenzprojektes eine Übereinstimmung
von IFRS und US-GAAP angestrebt wird. Auch dies könnte
eine noch stärkere Hinwendung der IFRS zu einer Regelbasierung zu Folge haben.9
Die praktische Auswirkung einer Regelorientierung besteht
darin, dass sich hieraus häufig größere bilanzpolitische
Spielräume ergeben, in dem Geschäftsvorfälle so gestaltet
werden, dass sich gezielt bestimmte Regeln anwenden
lassen (oder deren Anwendung eben ausscheidet). Der
Standardsetter reagiert darauf gerne mit weiteren Regeln
und schafft so einen Regelüberfluss (rule-overload).10
accounting rules that anticipate future income and that
overstate income and assets, and greater emphasis on
ensuring appropriate implementation and on standards
that require bad news to be recognized when it becomes
known.“19
Zusammenfassend kann man mit Luttermann feststellen:
„Insgesamt fehlt den IFRS ein stimmiges, systematisch
umgesetztes Konzept. Sie sind ein fallgetriebener, ständig
geänderter Flickenteppich (‚rules based approach’) ohne
Bewertungskonzept, wie die Finanzkrise dramatisch offenbart. Vermeintliche Vorteile der IFRS ggü. dem HGB zeigen
sich dünn, während die gravierenden Mängel belegt sind.
Bis hin zu weithin verkannten Minderheitsvoten des IASB
bei der sog. Standardsetzung, die faktisch viele Wahlrechte (authoritative support) bieten.“20 „Lassen wir uns
mit IFRS [...] weiter auf Scheinwelten ein, auf Willkür und
Hoffnungswerte? Rechnungslegung ist ein Rechtsakt, kein
marketingmäßig betreibbares Geschäftsmodell. [...] Die
Rechenschaft erfordert Fakten und faktenbasierte Bewertung.“21
3 Kritik an den IFRS
Schon früh tauchten – bis heute nicht ausgeräumte –
Bedenken auf, dass die internationale Rechnungslegung
bessere Aussagen bzw. Informationen liefern könne11 und
dass wohl nur die sinnvolle internationale Harmonisierung
der Rechnungslegung eine Begründung für die IFRS (damals noch IAS) liefern kann.12 Diese Bedenken basieren
nicht zuletzt darauf, dass die IFRS weder ein geschlossenes
Rechnungslegungskonzept erkennen lassen13, noch dass
diese Standards eine Konstanz im Zeitablauf haben14.
Insbesondere die Finanzkrise zum Ende des ersten Jahrzehnts ließ den Verdacht aufkommen, dass beispielsweise
die starke Fokussierung auf die Fair-Value-Bewertung
(in den IFRS) zu einer Verschärfung dieser Finanzkrise
führt;15 diese Bedenken konnten bis jetzt nicht ausgeräumt
werden.16 Ein weiteres Problem des Fair Value ist die
Tatsache, dass dieser (im Rahmen einer Bilanzanalyse)
nur schwer interpretierbar ist.17 Bei einem Vergleich der
Konzernrechnungslegung stellt Küting fest, dass „das
IFRS-System – im Vergleich zu den HGB-Normen – mit den
Begriffen ‚komplexer’, ‚aufwendiger’, ‚unverständlicher’ und
‚weniger nachvollziehbar’ belegt werden“ muss.18 „These
standards should be reconsidered, with less emphasis on
8
Der Bilanzpraktiker greift angesichts der wortreichen Interpretationen
dann gerne auf die konkreten Grenzwerte der US-GAAP zurück.
9
Dem steht nicht entgegen, dass die SEC durchaus zu etwas mehr Prinzipienorientierung anstrebt.
10
Vgl. ausführlich Tanski (Bilanzpolitik) S. 22f.
11
Vgl. z.B. Schildbach (Fair value accounting).
12
So z.B. Tanski (Rechnungslegung) S. 92 ff.
13
Vgl. Ballwieser (Konzeptionslosigkeit).
14
Zur Zeit der Manuskripterstellung für dieses Buch entwickelt das IASB
neue Regelungen u.a. für die Leasingbilanzierung und die Erfassung
von Kundenerträgen; beide Änderungen basieren auf unterschiedlichen
Überlegungen, ohne dass sich dazu jedoch das Rahmenkonzept geändert
hätte.
15
Arbeitskreis „Steuern und Revision“ im BWA.
16
Schildbach (Fair Value).
17
Vgl. Wagenhofer (Fair Value-Bewertung) S. 34 f.
18
Küting (Konzernrechnungslegung) S. 2830.
19
20
21
Kothari/Lester (Role) S. 350.
Luttermann (Bilanzregeln) S. 350.
Luttermann (Bilanzregeln) S. 355.
185
Die Suche nach Wissensgebieten oder nach Zukunftsfeldern erleichtert das zielgenaue Finden von Projekten, Publikationen oder Wissenschaftlern.
Search by knowledge areas or future fields facilitate to find targeted projects, publications, or researchers easily.
Forschungsprojekte sind wie Publikationen über verschiedene Suchmöglichkeiten zu erschließen.
As the scientific publication, research projects can be opened by various search options.
ISSN: 1861-3462

Forschungsbericht 2011 – 2012 - Zentrum für Gründung und Transfer

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