Von klassischer Bionik zur Bionik im Management

Von klassischer Bionik
zur
Bionik im Management
Leonardo da Vinci
(1452 – 1519)
Universalgelehrter +
der erste „Bioniker“
• frühe Arbeiten über Vogelflug
• klassisches Werk „Sul volo
degli uccelli (Florenz, 1505)
Erster Entwurf eines Fallschirms um 1484
Sir Matthew Baker‘s Galeone von 1586
Baker-Galeone
Baujahr ca. 1586
Vorbilder: Dorschkopf und Makrelenschwanz
Der „Steinhuder Hecht“ – erstes U-Boot (1772)
nach Naturvorbild
Wilhelm Graf zu Schaumburg-Lippe beauftragt
1762 den Ingenieur und Militärschullehrer Jakob
Chrysostomus Praetorius mit dem Bau eines Unterwasserfahrzeugs
Praetorius lässt sich von Fischen inspirieren und
konstruiert ein Fahrzeug in der Form eines Hechts
mit Rückenflossen als Segeln und beweglicher
Schwanzflosse für die Unterwasserfahrt.
Die Jungfern-Tauchfahrt des „Steinhuder
Hecht“ findet 1772 im Steinhuder Meer
statt. An Bord sind 8 Mann Besatzung, die
Tauchfahrt dauert 12 Minuten.
Die Erfindung des Stacheldrahts durch Kelly
(1868)
US Patent #74,379, Feb.11,1868
Osage (Maclura pomifera)
Otto Lilienthal, Vorreiter der
Bionik in Deutschland, 1895
„Wenn die Schwalbe an unseren Fenstern vorbeisegelt, wenn die Lerche
als Punkt am Himmel steht und ihre Lebensfreude in die Luft hinaussingt,
dann erfasst eine Sehnsucht den Menschen: Er wünscht sich, aufzusteigen, frei wie ein Vogel über Felder und spiegelglatte Seen zu gleiten und
die Landschaft so zu genießen, wie es nur ein Vogel kann."
(Otto Lilienthal)
Der Flossenpropeller Zdenko, Ritter von Limbeck, 1904
„Gegenstand der Erfindung ist ein Flossenpropeller
für Schiffe, welcher an Stelle eines Schraubenpropellers am Hinterschiff angebracht ist und nach Art
der Schwanzflosse der Fische durch Ausschläge
nach Steuerbord und Backbord eine vorwärtstreibende Bewegung ausübt.“
Kais. Königl. Patentamt, Nr. 17173,
Klasse 65b vom 10.August 1904
K. Braun, Koordinator BioKoN Standort UdS
Naturorientierte Axial- und Radialventilatoren
Quelle: Ziehl-Abegg, 2007
OWLET
•Entwickelt mit bionischen Erkenntnissen
( Vorbild Eule) – völlig neuartige Flügelgeometrie
•Extrem leise
•Niedrigster Energieverbrauch
Cpro
•
•
•
Vorbild ist die aerodynamisch ideale
Form eines Wassertropfens + die
Flügelform des Space-Shuttle
Geringer Strömungswiderstand
Verringerung der Geräuschemission
Exzellente Akustik
extrem leise
Höchste Effizienz
schützt die Umwelt
Hohe Festigkeit
Quelle: Ziehl-Abegg
Wissenschaftler des MIT modifizierten die NanoTopografie eines Polymerfilms nach dem Vorbild
Geckofuss
•Veränderungen im Durchmesser der Nanokegel
•Veränderungen im Abstand dieser Erhebungen
•Veränderungen der Form
•Nanokegel erhalten Überzug aus oxidierten Dextranen
Das neu entwickelte Klebepflaster haftet auch unter
feuchten Bedingungen gut und eignet sich zum Einsatz im Körperinneren
Quelle: PNAS, Vol. 105
Seegurken als Vorbild für neues Nanokomposit
Seegurken können bei Gefahr ihre
weiche Haut in kürzester Zeit in eine harte Oberfläche verwandeln
Forschern der Case Western University ist es gelungen, ein Nanokomposit nach dem Vorbild der Seegurke
zu entwickeln
Quelle: Prof. Ch. Weder, Case Western University
Denkbare Einsatzmöglichkeiten:
Elektroden für künstl. Nervensystem
Mikroelektroden zur Behandlung von
Parkinson
Prothetik
Bionik im Management
Wirtschaft und Natur weisen erstaunliche Parallelen auf
Wettbewerb: Auf keinem Markt herrschen so harte Bedingungen wie in der Natur. Es
geht nicht nur ums Fressen und Gefressen werden. Das Prinzip der Konkurrenz herrscht
überall: um Futterplätze, Fortpflanzungspartner, Jagdreviere + Ruheräume
Organisation: ein zentrales Erfolgsprinzip in der Natur. Wölfe, Ameisen oder Delfine
schließen sich zusammen + vollbringen gemeinsam erstaunliche Leistungen. Dabei gibt
es vielfältige Organisationsformen – familiäre Rudel, multikulturelle Vogelschwärme,
variable Delfinteams, von Despoten geführte Affenhorden, hochkomplexe Bienenstaaten
Kundenansprache: Tiere + Pflanzen müssen äußerst trickreich werben, damit es mit der
Bindung eines passablen Fortpflanzungspartners klappt
Ressourcenmanagement: niemand muss so ökonomisch denken + handeln wie Tiere, die
im Winter, in Eis oder in der Wüste überleben wollen
Kooperation: der Zahnkärpfling schwimmt wie ein Zahnstocher durchs Maul des Krokodils + reinigt dessen Zähne. Dafür wird er nicht gefressen – und wird satt
Swarming – Logistik lernt von Ameisen
•Ameisen kennzeichnen Wege via
Pheromonen
•Nachfolgende Tiere verstärken
die Duftmarke + sichern so die
optimale Route
•Verteil-Parallele Algorithmen +
Optimierungsverfahren ermöglichten die Erstellung eines mathematischen Entscheidungsmodells
•Pheromone werden durch gewichtete Wahrscheinlichkeiten ersetzt
•In konkretem Fall CO2 um 20%
Quelle: Prof. J. Homberger, HFT Stuttgart
Das Sankt Galler Modell
„Kybernetik ist die Lehre von der Regulierung/
Steuerung und Kommunikation im Lebewesen
und in der Maschine“
Norbert Wiener
Die Funktionsweisen von Lebewesen
und Maschinen unterliegen
gemeinsamen Prinzipien
Ente des Jacques de Vaucanson, um 1738
Stafford Beer, 1926-2002
„We will seek the source of
effective organization in the
cybernetics of natural
processes – the brain itself.“
Matrioschka-Puppen als Vorbild für VSM:
jedes lebensfähige System besteht aus mehreren lebensfähigen Systemen + ist zugleich
selbst Teil eines lebensfähigen Systems
Viable System Model® (VSM): Self-Organizing Structures
Diagnose und Design von Organisationsstrukturen.
Angenommen, eine Organisation funktioniert so robust, flexibel und
anpassungsfähig wie ein Mensch funktioniert. Das ist keine Utopie, sondern
schon heute Realität.
Für die Entwicklung des VSM wurde aus allen biologischen Organismen
genau das herauskristallisiert, was ihre Lebensfähigkeit ausmacht.
Diese Control-Struktur ist wie auch das menschliche Zentralnervensystem in der Lage, größte Komplexität und Dynamik zu beherrschen.
Es lässt sich auf jede existierende Organisation anwenden und bringt sie zum
Funktionieren.
Von der Metapher zum Modell
Funktionsweise
des menschlichen
Nervensystems
Quelle: Stafford Beer, ‚Brain of the Firm‘, 1972.
Charakteristische
Funktionen & Steuerungsleistungen des menschlichen
Nervensystems
Viable System
Model (VSM)
Fünf Funktionen sind für die Lebensfähigkeit einer Organisation notwendig:
1.
2.
3.
4.
5.
Operieren (Zweck erfüllen)
Koordinieren
Optimieren
Aufklären
Werte setzen
Sensibilitätsmodell nach Vester
Den viel zitierten Begriff des «vernetzten Denkens» hat der Biokybernetiker
Prof. Dr. Dr. hc. Frederic Vester geprägt. Mit seinem Sensitivitätsmodell
können in vielen Problembereichen Lösungsstrategien für systemgerechtes
Planen und Handeln entwickelt werden.
Anwendungsgebiete
- Unternehmensstrategien
- Management
- Technisches Consulting
- Mediation und Konfliktlösung
- Risikomanagement
- Verkehrsplanung
- Entsorgungs- und Stromwirtschaft
- Kommunal-, Stadt- und Regionalplanung
- Wissenschaft, Forschung und Ausbildung
Die Syntegration
5 Personen
... diskutieren 1 Thema
30 Personen arbeiten an
12 Themen
Die Teilnehmer arbeiten dabei in 3 verschiedenen
Rollen:
•Team-Mitglied (in zwei Gruppen)
•Kritiker (in zwei weiteren Gruppen)
•Beobachter (in vier weiteren Gruppen)
„Don‘t fight forces –
use them“
R. Buckminster Fuller
Bei der wirksamen Umsetzung von Strategien und Projektergebnissen bedient man sich eines
bionisch inspirierten „Workshop Designs“ , basierend auf dem Strukturprinzip der Kieselalge.
Dieses Kommunikationsdesign – das in der Architektur bei den geodätischen DomkuppelKonstruktionen von Buckminster Fuller ebenfalls „Pate“ gestanden hat – ist in seiner Wirksamkeit geeignet, das in Köpfen verteilte Wissen innerhalb kürzestmöglicher Zeit zu Umsetzungsergebnissen zu verdichten.
Man könnte dies auch genetischen Code wirksamer Kommunikation bezeichnen.
Evolutionäres Innovationsmanagement
Beispiel aus biologischem System
Mutations-Selektions-Prinzip als Optimierungsstrategie
Anwendung auf technisches System
Evolutionäre Experimentieranordnung zur Optimierung des Wirkungsgrades einer Düse
nach nur 200 Schritten (davon 45 erfolgreich)
wird der Wirkungsgrad einer Düse um 55%
verbessert
Evolutives Innovationsmanagement schafft
- dem Prinzip der Evolution folgend schnellere, schlankere + wirksamere Erneuerungsprozesse
Fazit:
Die Bionik eröffnet eine völlig neue
Dimension für
wirksames Management:
Sie ermöglicht die Anwendung der Ergebnisse, welche die Natur in
einem jahrmillionen dauernden Trial und Error Prozess an optimierten
Ergebnissen entwickelt hat.
Diese Ergebnisse sind immer optimal und weisen den höchsten
Wirksamkeitsgrad auf.
Es gilt die Einsicht: Man kann die Natur nicht verbessern!
Wir sollten daher zur Lösung der komplexen Probleme im Management
dieses Reservoir nutzen!