ExzellenzTandem - Beuth Hochschule für Technik Berlin

Transcription

Praxisbericht zu Kooperationen von
Hochschule und Wirtschaft
ExzellenzTandem
Wissenstransfer im Dialog V
Herausgeber: Prof. Dr. Monika Gross | Prof. Dr. Sebastian von Klinski | Harald Joneleit
ExzellenzTandem
Wissenstransfer im Dialog V
Praxisbericht zu Kooperationen von Hochschule und Wirtschaft
Herausgeber: Prof. Dr. Monika Gross | Prof. Dr. Sebastian von Klinski | Harald Joneleit
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
06 – 08
Prof. Dr. Sebastian von Klinski
Wissenszuwachs für Hochschule und Unternehmen
ExzellenzTandems auf Bachelor- und Masterebene
10 – 13
Martin Schön, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Ing. Jörg Bauer
Entwicklung von Zertifizierungskriterien für ein Zertifizierungssystem der Variante
»Wohnungsbau und Bildungseinrichtungen«
14 – 18
M.Sc. (FH) Daniela Paul, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Ing. (FH) Carola Riedel
Corporate Process Responsibility in der Prozessindustrie: Einführung
eines CPR-Systems als Managementprozess am Beispiel des
Teilprozesses Wartung in der GIG pharmasite technology GmbH
19 – 24
Dipl.-Ing Eva Schneider, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Oec. Erhard Breisch
Aufbau eines Kennzahlensystems zur Messung von Nachhaltigkeit im Facility Management
25 – 29
Henrike Schroeder, Prof. Dr. rer. oec. Karoline Barthel, Jörg Petri
Kriterien und Methoden für ein nachhaltiges und mitarbeiterbezogenes Change
Management beim Wandel von Zellenbüros in Open Space Offices
30 – 33
M.A. Mirko Schaab, Prof. Dr. Martin Behne, Dipl.-Ing. Frank Vach
Umnutzung von Hochhäusern zu vertikalen Windparks
34 – 37
B.Eng. Tino Simsch, Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. (FH) Karsten Schomaker
Thermische Analyse der beheizten Fassade im Großen
Tropenhaus im Botanischen Garten Berlin
38 – 41
Islam Abdel-Mola, Prof. Dr.-Ing. Peter Hussels, Dr. Jörn Hoyer
Entwicklung einer Schaltung zur Verbesserung der
Signalausgangsqualität gekoppelter AMR-Sensoren
04
ExzellenzTandem
Wissenstransfer im Dialog
Inhaltsverzeichnis
ExzellenzTandems auf Promotionsebene
Felix Hart, Prof. Dr. Stephan Hinderlich, Dr. Hans Baumeister
44 – 47
Entwicklung neuer therapeutischer Antikörper für die Tumortherapie
M.Sc. Ali Hotait, Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann, Dr. Tilman Eichstädt
48 – 52
Geschäfts-/Einkaufsverhandlungen von Industriegütern:
Synthese von verhandlungstheoretischen Ansätzen und Bewertung
in ihrer Anwendung für die betriebliche Praxis
M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Ines Fortmeier, Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch, Dr. Karl-Heinz Schönborn
53 – 57
Extraktion von Gewebedaten aus 2-Photonen-Mikroskopiebildern und -Spektren
und Umsetzung in entscheidungsrelevante medizinische Informationen
M.Eng. Dipl.-Ing. (FH) Anja Buchholz, Prof. Dr. Ingeborg Beckers, Dr. Karl-Heinz-Schönborn
58 – 61
Konzeption und Entwicklung eines miniaturisierten Zwei-PhotonenMikroskops für die Anwendung in der Hautkrebsfrüherkennung
M.Eng. Johannes Schleusener, Prof. Dr. rer. nat. Ingeborg Beckers,
62 – 65
Dr. rer. nat Jürgen Helfmann
Erstellung und Evaluation eines kompakten Ramanspektroskopischen
Messkopfs zur Analyse von Präkanzerosen der menschlichen Haut
Praxisbericht zu einer neuen Kooperationsform von Hochschule und Berliner Wirtschaft
05
Vorwort
Wissenszuwachs für Hochschule und Unternehmen
−
Das Projekt »ExzellenzTandem« ist auf den
Wissenstransfer zwischen der Beuth Hochschule für Technik Berlin und kooperierenden
regionalen Unternehmen ausgerichtet. Für die
Dauer der Bachelor- oder Master-Abschlussarbeit oder für die Phase der Promotionsvorbereitung werden Tandems aus leistungsstarken
Studierenden oder Absolventen/innen und
Unternehmensmitarbeitern/innen gebildet,
die gemeinsam an der Lösung einer betrieblichen F&E-Aufgabenstellung arbeiten. Die
enge Einbindung des betreuenden Professors
06
ExzellenzTandem
und der betreuenden Professorin der Beuth
Hochschule ist der Schlüssel zum nachhaltigen Erfolg dieser Form des Wissenstransfers.
Gefördert wurde das Projekt »ExzellenzTandem« durch den Europäischen Sozialfond
über die Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Forschung. Mit der
vorliegenden Publikation wird der erfolgreiche Abschluss von zwölf F&E-Projekten des
vergangenen Jahres durch ExzellenzTandems
dokumentiert.
Vorwort
Die ExzellenzTandems fungieren häufig als
»Türöffner« zum Start in eine länger währende Unternehmenskooperation. Hierbei profitieren alle Beteiligten. Die Unternehmen finden innovative Lösungen für F&E-Aufgaben,
die sie mit eigenen Kapazitäten nicht lösen
können. Die Professorinnen und Professoren
erhalten Impulse für ihre anwendungsbezogene Lehre und für Drittmittelprojektanträge. Die
Studierenden sowie die Absolventinnen und
Absolventen wenden das exzellente Hochschulwissen unmittelbar in der Praxis an.
Den Autoren/innen der Beiträge danken wir für
den Einblick in die Vielfalt der aktuellen F&EAufgabenstellungen regionaler Unternehmen.
Vizepräsident für Forschung und
Hochschulprozesse der
Beuth Hochschule für Technik Berlin
07
08
ExzellenzTandem
ExzellenzTandems
auf Bachelorund Masterebene
09
Martin Schön, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Ing. Jörg Bauer
Entwicklung von Zertifizierungskriterien für ein
Zertifizierungssystem der Variante »Wohnungsbau und
Bildungseinrichtungen«
Projektbeschreibung
10
−
Das Projekt soll einen Beitrag für eine Weiterentwicklung zu einer schnelleren und preisgünstigeren Alternative der bereits bestehenden Zertifizierungen für Nachhaltiges Bauen
(NB) leisten.
durch die Zusammenarbeit mit den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Zertifizierung
Bau e.V. gewonnenen fachlichen und methodischen Kenntnisse und Erfahrungen flossen
in die Arbeit mit ein.
Die Vorgehensweise bei der Entwicklung des
Kriterienkataloges begann mit der Einarbeitung bei der Zertifizierung Bau e.V. an dem
Projekt »Bewerbung für die Anerkennung des
Zertifizierungssystems der Systemvariante
›Neubau von Büro- und Verwaltungsgebäuden
(Version 2009)‹», wobei ein grundlegendes
Verständnis für Nachhaltigkeit in der Immobilienbranche und deren Beurteilung erworben
wurde. Dabei wurde die für die Arbeit relevante Literatur kennengelernt und für grundlegende Ideen- und Entscheidungsfindungen
sowie einer Schwerpunktsetzung herangezogen. Hierzu gehörten neben einschlägigen
Normen und Richtlinien, die sich sowohl mit
dem Aspekt der Nachhaltigkeit als auch der
Zertifizierung beschäftigten, auch die bereits
bestehenden Zertifizierungskriterien für NB
vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und
Stadtentwicklung (BMVBS), der Deutschen
Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V.
(DGNB) sowie vorbereitende Arbeiten der Dr.
Hagener. Dabei wurden Anforderungen an das
NB stringent aus Schutz- und Handlungszielen
der ökologischen, ökonomischen, soziokulturellen sowie der technischen, standortqualitativen und der prozessqualitativen Nachhaltigkeit abgeleitet. Ein Schwerpunkt dabei lag bei
der Abwägung der Sinnhaftigkeit der einzelnen Kriterien für Wohn- und Bildungsimmobilien sowie der Möglichkeit diese möglichst effizient durchführen zu können. Anschließend
wurde nach den Normen DIN EN ISO 17000
und nach DIN EN 45011-45013 eine Struktur für
das Zertifizierungsprogramm entwickelt. Die
Als Ergebnis stellt die Arbeit Kriterien in Form
von Steckbriefen vor, mit deren Hilfe alle Beteiligten eines Bauvorhabens einen komfortablen Überblick über die Bedingungen für ein
entsprechendes Zertifikat für NB erhalten sollen. Gleichzeitig soll durch sie der Anreiz für
Bauherren und Eigentümer geschaffen werden, für künftige Gebäude aber auch für instandgesetzte Bestandsgebäude ein solches
Zertifikat zu verdienen. Im Bereich von Neubauten und Verwaltungsgebäuden wurden bereits vom BMVBS in Zusammenarbeit mit dem
DGNB etablierte Varianten entwickelt. Deren
Bewertungsgrundlagen und Methoden basieren in der Regel auf derzeitig gültigen deutschen Gesetzen, Richtlinien und Verordnungen sowie nationalen Normen und Leitfäden
für den Nichtwohnungsbau. Eine ebenso große Nachfrage für Bewertungsmöglichkeiten
nachhaltiger Eigenschaften im Bereich des
Wohnungsbaus und von Bildungseinrichtungen bedient das Projekt mit der Entwicklung
der Systemvariante »Wohnungsbau und Bildungseinrichtungen« (WBE) für NB. Die Inhalte der einzelnen Kriterien beziehen sich, wie
auch in der Variante »Neubau und Verwaltungsgebäude«, auf die:
ExzellenzTandem
»» Einsparung der Kosten während des gesamten Lebenszyklus
»» Schonung der Umwelt
»» Erhöhung der Rendite
»» Steigerung des Wohlbefindens und der Produktivität der Nutzer
−
Sinn des nachhaltigen Planens, Bauens und
anschließenden Betreibens ist es, den Immobilien langfristig ihren hohen Wert für Eigentü-
mer und Investoren ebenso wie für die Gebäudenutzer zu sichern.
Herr Schön wurde im Jahr 1978 in Berlin
geboren. Nach seinem Schulabschluss absolvierte er erfolgreich eine Ausbildung zum
Rohrleger im Tiefbau bei der Firma »Otto Möller Tiefbau GmbH«. Nach einem kurzen Gesellendasein verrichtete er im Jahr 1998 seine Wehrpflicht, während der er sich für einen
zweiten Bildungsweg entschied. Die Fachhochschulreife mit der Fachrichtung »Maschinen und Fertigungstechnik« erlangte er
am gleichnamigen OSZ in Berlin. Anschließend begann er einen Diplomstudiengang an
der TFH Wildau im Bereich Wirtschaftsingenieurwesen. Nach vier Semestern unterbrach
er das Studium. Nach einer Zeit als Logistiker im Bereich Eventmanagement absolvierte er das Studium Facility Management (FM)
an der HTW Berlin und der Beuth Hochschule. In dieser Zeit war er als freier Mitarbeiter im
Logistikbereich beschäftigt (Transport, Lagerung, Bereitstellung, Beschaffung und Verteilung von Gütern). Im Eventbereich war er unter anderem verantwortlich für die Steuerung
und Kontrolle von Projekten. Erfahrungen im
FM konnte er durch Tätigkeiten im Unternehmen b² re/novation GmbH in Zusammenarbeit mit der Capricornus GmbH für das Projekt
»Modernisierung der High-Deck-Siedlung« in
Berlin Neukölln gewinnen. Weitere Erfahrungen konnten durch die Zusammenarbeit mit
der Zertifizierung Bau e.V. erlangt werden. Seit
Mai 2011 ist Herr Schön als Immobilienmanager beim Märkischen Sozial- und Bildungswerk e.V. beschäftigt.
Martin Schön
Prof. Kai Kummert hat nach zehnjähriger
Berufspraxis in der Immobilienwirtschaft seit
Oktober 2007 die Professur für Facility Ma-
nagement (FM) an der Beuth Hochschule für
Technik Berlin inne. Als Forscher konzentriert er sich auf Methoden zur Integration von
Prof. Kai Kummert
−
Martin Schön,
Prof. Kai Kummert,
Dipl.-Ing. Jörg Bauer
11
Jörg Bauer
Unternehmensprofil
Nachhaltigkeitskriterien in Managementsysteme, Nachhaltigkeitsbewertungen für den Mittelstand sowie Nachhaltigkeit von FM-Dienstleistungen. Er ist Mitglied der Arbeitsgruppe
»Technische Qualität« sowie des Runden Ti-
sches für Nachhaltiges Bauen beim Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Daneben ist Herr Kummert Ausbilder
der Auditoren der DGNB e.V. und Gutachter.
Der 1965 geborene Jörg Bauer ist seit
2001 Mitarbeiter der Zertifizierung Bau e.V.
Er ist Referent für branchenbezogene Managementsysteme der Landesverbände des
ZDB (Zentralverbandes des Deutschen Bau-
gewerbes). Außerdem war er für den Aufbau
des Geschäftsbereiches »Nachhaltiges Bauen« sowie für die Entwicklung von dem Zertifizierungsprogrammen »Green Building« verantwortlich.
Als eingetragener Verein mit derzeit 17 Mitgliedern aus dem Bereich baugewerblicher
Organisationen verfügt die Zertifizierung Bau
e.V. über eine Satzung, die Zuständigkeiten
und Verantwortlichkeiten in der üblichen Form
festlegt.
Lage ist, in kompetenter Weise Begutachtungen durchzuführen.
−
−
Die Zertifizierung Bau e.V. wurde mit Beginn
des Jahres 1993 aufgrund der damaligen dynamischen Entwicklung im Bereich der Zertifizierung von Qualitätsmanagementsystemen
gegründet. Seitens der Gründungsmitglieder
wurde dabei der Bedarf für eine mit den Besonderheiten des Bauwesens vertraute Zertifizierungsstelle gesehen. Gerade im Zusammenhang mit der Zertifizierung wurde es als
wichtig angesehen, eine Stelle vorzuhalten,
die die Besonderheiten des Bauwesens kennt
und aufgrund ihrer Branchenkenntnis in der
12
ExzellenzTandem
Ziel war es auch, eine Zertifizierungstelle für
andere sich abzeichnende Entwicklungen im
Bereich der Zertifizierungen wie zum Beispiel
im Arbeitsschutz, im Umweltbereich oder der
Personalzertifizierung vorzuhalten. Die heutige Leistungspalette der Zertifzierung Bau e.V.
bestätigt die damaligen Einschätzungen.
Zur Sicherstellung der Neutralität, Unabhängigkeit und Kompetenz wurde die Zertifizierung Bau e.V. im Jahr 1996 erstmals bei der
TGA akkreditiert und gehört damit zu den ersten branchenspezifischen Zertifizierungsstellen in Europa, die sich ausschließlich auf
einen Bereich – in diesem Fall das Bauwesen – konzentrierten.
Entwicklung von Zertifizierungskriterien für ein
Zertifizierungssystem der Variante
„Wohnungsbau und Bildungseinrichtungen“
Prof. Kummert, Beuth Hochschule Berlin, Dipl. Ing. Bauer, Zertifizierung Bau e.V., Martin Schön
Ö K O LO G I E
HINTERGRUND
ERGEBNIS
Wohnungsbau und Bildungseinrichtungen sind
im Hinblick auf Nachhaltiges Bauen noch die
Ausnahmen in der Immobilienwirtschaft. Diese
Arbeit dient als Weiterentwicklungspotenzial
für eine schnellere und preisgünstigere
Alternative der bereits bestehenden
Zertifizierungen für nachhaltiges Bauen.
ÖKONOMIE
HERANGEHENSWEISE
Ökonomie
S O Z I O K U LT U R
Ökonomie
Soziokultur
Technik
Prozess
Standort
TEcHNIK
PROZESS
S TA N D O R T
Bezugnehmend auf das klassische Drei Säulen
Modell der Nachhaltigkeit werden die definierten
Dimensionen auch in diesem System übernommen.
Ziel der ökologischen Qualität ist der Schutz der
Umwelt und der natürlichen Ressourcen. Inhalte
der ökonomischen Qualität sind die Senkung der
Lebenshaltungskosten und eine möglichst hohe
ökonomische Effizienz. In der soziokulturellen
Qualität werden die Aspekte Gesundheitsschutz der
Gebäudenutzer, Behaglichkeit, Nutzerzufriedenheit
und menschengerechtes Umfeld betrachtet. Die
Prozessqualität, die technische Qualität und die
Standortqualität beeinflussen als
Querschnittsqualitäten alle Teilaspekte der
Nachhaltigkeit.
Der entwickelte Katalog ist im Vergleich zum
etablerten BNB verschlangt worden. Durch die
Aufschlüsselung der einzelnen Kriterien wurde
einerseits ein Bedarf an zusätzlichen Kriterien
ermittelt und gedeckt, dennoch, und das war die
Intention der Arbeit, wurde mit dem entwickelten
Kriterienkatalog eine schlanke und schnell zu
realisierende Variante für den Wohnungsbau und
Bildungseinrichtungen (WBE) entwickelt.
Es wird zwischen obligatorischen und freiwilligen
Kriterien unterschieden. Obligatorische Kriterien
müssen in dem Bauvorhaben berücksichtigt
werden. Es ist aus der Sicht der Nachhaltigkeit
erstrebenswert möglichst hohe Punktzahlen in
diesen Kriterien zu erreichen, aber ein Projekt wird
erst dann vom Anerkennungsverfahren
ausgeschlossen, wenn es in einem der
obligatorischen Kriterien null Punkte erzielt.
FA Z I T
„Nachhaltiges Bauen“ muss als eine sich ständig
weiterentwickelnde Maßnahme zur Umsetzung
nachhaltiger Ziele begriffen werden, in der die
Vorgaben zur Bewertung nachhaltigen Bauens auf
den aktuellen Stand des technisch Möglichen
ausgelegt werden. Von der Weiterentwicklung des
technisch Umsetzbaren ist auszugehen.
Demzufolge werden sich Normen und Richtlinien
diesen Weiterentwicklungen anpassen und eine
Aktualisierung der Kriteriensteckbriefe erfordern.
Ziel der Kategorien ist die Qualitätssicherung in den
Prozessen der Bauplanung, der Bauausführung, der
Gebäudebewirtschaftung, in der Gebäudetechnik
und auch in der Standortwahl des Objekts. Als
Orientierung wurde das bereits 2009 entwickelte
BNB vom BMVBS herangezogen.
13
Themen fü
 Einhalt
Themen
fü
verbind
 Einhalt
Weitere
An
verbind
• Integrati
An
•Weitere
Veranker
•• Integrati
auferleg
•• Veranker
Nachhalt
•• auferleg
Managem
•integriert
Nachhalt
M.Sc. (FH) Daniela Paul, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Ing. (FH) Carola Riedel
Corporate Process Responsibility in der
Prozessindustrie: Einführung eines CPR-Systems als
Managementprozess am Beispiel des Teilprozesses
Wartung in der GIG pharmasite technology GmbH
−
onsibility in der Prozessindustrie
onsibility in der Prozessindustrie
Mitarbei
• Managem
•integriert
Berücksi
sensibilis
• Mitarbei
• Ziele
und
Berücksi
sensibilis
• Ziele und
Schritte de
• Identifika
Schritte
• Analyseded
••Untersuch
Identifika
• Analyse d
•Untersuch
Erforderni
• Wahrneh
Erforderni
• regelmä
••Kommun
Wahrneh
• regelmä
einandersetzen und technology
überprüfen, wie sie dieMit der
aktuellen Wirtschaftsentwicklung
m BeispielProjektbeschreibung
des Teilprozesses
Wartung
in der GIG pharmasite
GmbH -
•Kommun
se in ihre Prozesse einarbeiten können. Des
kommt der unternehmerischen Verantwortung
Weiteren müssen Verantwortung für ihr Haneine immer größere Bedeutung zu. Es stellt
2
a Paul1, Prof. Dipl.-Kfm. Kai Kummert1, Dipl.-Ing. Carola Riedelsich
deln beziehungsweise für die Folgen ihrer unnicht mehr nur die Frage, wie sich effizihschule für Technik Berlin, Luxemburger Str. 10, 13353 Berlin entes Wirtschaften und nachhaltiges Verhalternehmerischen Entscheidungen gegenüber
ogie & Gebäudemanagement GmbH, Hallerstr. 3-6, 10587 Berlin
1
1
2
Mitarbeitern, Gesellschaft, Umwelt wie auch
a Paul , Prof. Dipl.-Kfm. Kai Kummert , Dipl.-Ing. Carola Riedelten erfolgreich miteinander verbinden lassen,
hschule für Technik Berlin, Luxemburger Str. 10, 13353 Berlin sondern es gewinnt vielmehr die Einsicht an
dem wirtschaftlichen Umfeld übernehmen.
ogie & Gebäudemanagement GmbH, Hallerstr. 3-6, 10587 Berlin
Bedeutung, dass das unternehmerische HanEntscheidet sich ein Unternehmen zur Eindeln an Anforderungen
der Stakeholder und
GIG pharmasite technology
GmbH
führung eines CPR-Systems muss es grundeinzuhaltenden Prinzipien ausgerichtet sein
• Vergabe von Sekundärprozessen an externe Dienstleister erfordert in auftraggebender Prozessindustrie von
legende Prinzipien
einhalten,
auf denen die
muss,
um
langfristig
erfolgreich
zu
sein.
Auftragnehmerorganisationen
wie der GIG pharmasite neben entsprechender
Produkten
und Dienstleistungen,
GIG
pharmasite technology GmbH
und
Prozessverantwortung eines Unternehmens
Nachweise über eine Prozesssicherheit und -güte
aufbaut und die Anforderungen sowie VerSeitdem
gelangt
die mehr
unternehmerische
Ver•Klassisches QM-System
wird
als
ausreichend
erachtet
wienicht
der GIG
pharmasite
neben
entsprechender Produkten und Dienstleistungen,
twortung
für
• Steigerun
und
pflichtungen der einzelnen Stakeholder erantwortung
immer mehr
in-güte
den Vordergrund.
Nachweise
über eine
Prozesssicherheit
und
• Steigerun
•Nachweis eines
CPR-Systems
begründet
bessere
Vertrauensbasis, auf dessen Grundlage größere Outsourcing-Projekte
•• Steigerun
ökonomis
kennt.
Bei
der
Einführung
eines
CPR-Systems
Unternehmen
richten
ihre
Handlungen
hierverfolgt
werden
können wird als nicht mehr ausreichend erachtet
•Klassisches
QM-System
•• Steigerun
Gewährle
twortung für
• ökonomis
geht es darum, dass die GIG pharmasite innerbei besonders nach ethischen Werten aus
• Gewährle
•Effizienzsteigerung
und Mitarbeitermotivation
nach
innen und Wettbewerbsvorteile
am Markt
nach
außen
•Nachweis eines CPR-Systems
begründet
bessere
Vertrauensbasis,
auf
dessen
Grundlage
größere
Outsourcing-Projekte
halb
ihrer
Prozesse
Verantwortung
gegenüber
und übernehmen
eine unternehmerische
Ververfolgt
werden
können
•Generierung von Innovationen
und Angebotder
nachhaltige
Dienstleistungen
den betreffenden Akteuren übernimmt. Liegt
antwortung hinsichtlich
Unternehmen•Effizienzsteigerung
und
Mitarbeitermotivation
nach
innen
und Wettbewerbsvorteile
am Umsetzung
Markt nachdes
außen
die Verantwortung für die
Syssprozesse und gegenüber den von diesen
•Generierung von Innovationen
und
Angebot nachhaltige
tems zwar bei der Geschäftsführung, hängt die
Betroffenen. Die
Unternehmen
müssen dieDienstleistungen
AnMotivation das System einzuhalten stark von
forderungen ihrer Stakeholder kennen lernen,
der Zusammenarbeit mit den wichtigsten Anrespektieren und sich gezielt mit diesen ausPrinzipien des CRP
m Beispiel des Teilprozesses Wartung in der GIG pharmasite technology GmbH -
Einführung eines CPR-Systems
Einführung eines CPR-Systems
ungen des CPR-Systems
Gesetzestreue
Gesetzestreue
//konformität
konformität
Prinzipien des CRP
Einhaltung
Einhaltung
anerkannten
anerkannten
Richtlinien,
Richtlinien,
Leitlinien
Leitlinien
und und
NormenNormen
Achtung
Achtung
der
der
jeweiligen
jeweiligen
Kundenanforderungen
Kundenanforderungen
Qualitätsverpflichtung
twortung
Transparenz
Transparenz
Rechenschaftspflicht
ungen des CPR-Systems
twortung
Prinzipien des CPR: Eigene
Darstellung in Anlehnung
an »Hardtke und Kleinfeld«
Auseinandersetzen mit
Unternehmensverantwortung
Identifizierung und
Verpflichtung des Managements
Identifizierung und
inführung eines
CPR-Systems
(2010), Seite
38.
Managementprozess
der Integration eines CPR-Systems
inführung eines
CPR-Systems
14
ExzellenzTandem
• Wahrnehmung der
Integration als strategisches und operatives Managementthema
Managementprozess
• strategische Integration
• Wahrnehmung
der Integration
und operatives
•
Einbindungals
derstrategisches
Prozessverantwortung
in dieManagementthema
bestehenden Führungs-, Entscheidungs- und
operativen Strukturen des Unternehmens
Forderungen des CPR-Systems
Gesetzestreue
Gesetzestreue
//konformität
konformität
Prinzipien des CRP
Einhaltung
Einhaltung
anerkannten
anerkannten
Richtlinien,
Richtlinien,
Leitlinien
Leitlinien
und und
NormenNormen
Achtung
Achtung
der
der
jeweiligen
jeweiligen
Kundenanforderungen
Kundenanforderungen
dlich!
ion in bestehende Managementsystem, Unternehmensgrundsätze und Unternehmensziele
nforderungen
bei Einführung
rung der gesetzten
CPR-Maßnahmen im gesamten Unternehmen
ion in
bestehende
Managementsystem,
Unternehmensgrundsätze
Unternehmensziele
gten
Ziele
und Verpflichtungen
müssen der
betriebswirtschaftlichenund
Logik
des Unternehmens
rungUnternehmenssicherung
der gesetzten CPR-Maßnahmen
im gesamten und
Unternehmen
tige
muss berücksichtigt
gesichert sein
Prinzipien des CRP
Transparenz
Transparenz
tung grundlegender Prinzipien jedoch für alle Unternehmen
ür die Einführung eines CPR-Systems frei wählbar
dlich!
tung
grundlegender
Prinzipien jedoch für alle Unternehmen
nforderungen
bei Einführung
ür die Einführung eines CPR-Systems frei wählbar
gten
und
Verpflichtungen
müssen der betriebswirtschaftlichen
Logik des Unternehmens
mentZiele
muss
gesamte
Wertschöpfungskette
aufzeigen, in welche die unternehmerische
werden
soll und wo kritische Punkte
liegen
tige
Unternehmenssicherung
und gesichert sein
iter
müssen
sich mit dem
selbst auferlegtenaufzeigen,
Anspruch in
identifizieren
ment
muss gesamte
welche die unternehmerische Prozessverantwortung
werden soll
und wo kritische
Punkte liegen um Mitarbeiter für mögliche Interessenskonflikte zu
ichtigung
verschiedener
Interessensgruppen
sieren
iter müssen sich mit dem selbst auferlegten Anspruch identifizieren
d
entsprechenden
Maßnahmen
müssen für alle
klar
erkennbar
sein
ichtigung
verschiedener
Interessensgruppen
um
Mitarbeiter
für
mögliche Interessenskonflikte zu
sieren
d entsprechenden Maßnahmen müssen für alle klar erkennbar sein
Identifizierung und
Identifizierung und
Schritte der Einführung eines CPR-Systems
Managementprozess
Schritte der Einführung eines
CPR-Systems
er Vorbereitung
• Wahrnehmung der Integration als strategisches und operatives Managementthema
Managementprozess
ation der Stakeholder und deren Anforderungen
er
derVorbereitung
Unternehmensprozesse
ation der
der Einflussgrößen
Stakeholder undund
deren
Anforderungen
hung
Schnittstellen
zwischen Stakeholder und Unternehmensprozess
• Wahrnehmung
der Integration
und operatives
•
Einbindungals
derstrategisches
der Unternehmensprozesse
hung der Einflussgrößen und Schnittstellen zwischen Stakeholder und Unternehmensprozess
isse einer erfolgreichen Umsetzung
•
Integration
Geschäftspolitik
Einbindung in
derdie
in die und
bestehenden
Führungs-, Entscheidungs- und
operativen
des Unternehmens
•
FestlegungStrukturen
einer CPR-Strategie
•
Integration
in
die
und
Geschäftspolitik
• operative Integration
hmung des Systems als ein nicht starres System, ständige Änderungen und Anpassungen erforderlich
isse einer
erfolgreichen
Umsetzung
äßige
Evaluation
der festgelegten
Ziele und Maßnahmen
Festlegung einer
••
Integration
in alleCPR-Strategie
Unternehmensprozesse und -strukturen und in das vorhandene
Managementsystem
hmung des
als ein nicht
starres
System,
ständige
Änderungen
nikation
derSystems
Ziele, Maßnahmen
und
Ergebnisse
nach
innen und
außen und Anpassungen erforderlich
äßige Evaluation der festgelegten Ziele und Maßnahmen
nikation der Ziele, Maßnahmen und Ergebnisse nach innen und außen
Reporting
•
Integration in alle Unternehmensprozesse und -strukturen und in das vorhandene
Managementsystem
Reporting
CPR-Verständnis
Vision
CPR-Verständnis
Stakeholder-Bezug
Vision
Leitwerte
Stakeholder-Bezug
Mission
Leitwerte
Evaluation
Evaluation
Wartung
Mission
Maßnahmeumsetzung
Wartung
Maßnahmeumsetzung
Geschäftspolitik
Geschäftspolitik
Integration in Prozesse und
Strukturen
Strukturen
Identifikation CPR-relevanter
Handlungs- und
Spannungsfelder
Handlungs- und
Spannungsfelder
Erfolgsfaktoren eines CPR-Systems
Managementprozess der
CPR Integration: Eigene
Darstellung in Anlehnung an
»Hardtke« (2010), Seite 329.
ng der Mitarbeiterzufriedenheit durch dessen Integration und Beteiligung sowie einer intensiveren Förderungen durch Schulungen und Weiterbildungen
ng der Kundenzufriedenheit durch bessere Wahrnehmung und Integration derer Anforderungen in die Unternehmensprozesse
ng
der
Mitarbeiterzufriedenheit
durch dessen
Integration bestehender
und Beteiligung
sowieund
einer
intensiveren
Förderungen
Schulungen und Weiterbildungen
sche
Erfolgsfaktoren
wie Auftragswachstum
(Ausweitung
Aufträge
Generierung
neuer
Aufträge durch
und Kunden)
wortung ein strategisches wie auch operatives
spruchsgruppen ab. Daher müssen die beManagementthema ist, welches Bestandteil
deutendsten Stakeholder des Unternehmens
eistung einer hohen Leistungsqualität durch kontinuierliche Prozessüberprüfung und –verbesserung, Mitarbeiterschulungen und zusätzliche Kontrollen der Leistungsdurchführung
der Unternehmensstrategie sein muss, um die
identifiziert und analysiert werden. Durch eieingegangene Verantwortung bei allen Entnen regelmäßigen Dialog mit ihnen können
scheidungen zu berücksichtigen.
Trends hinsichtlich Verbesserung des Umweltschutzes oder Leistungsqualität, UmweltanforWichtig ist, dass CPR von der Geschäftsfühderungen oder Anforderungen seitens der Starung, von den Mitarbeitern sowie von den
keholder frühzeitig identifiziert und umgesetzt
Kunden und weiteren Stakeholdern nicht als
werden. Hieraus abgeleitete Handlungsfelder
ein starres System verstanden wird. Abweizeigen Schwerpunkte, an denen die GIG pharchungen, welche Maßnahmen nach sich ziemasite ihre CPR-Aktivitäten ausrichten muss.
hen, dürfen auftreten. Ebenso sind ständige
Änderungen und Verbesserungen erforderlich.
Im nächsten Schritt müssen die Unternehmensprozesse aufgeschlüsselt werden, um
Mittels dieser Maßnahmen gelingt es der Gedie jeweiligen Anforderungen an diese erkenschäftsführung, die Mitarbeiter direkt in das
nen und darlegen zu können, welchen EinCPR-System zu integrieren, wodurch sie sich
fluss sie auf einzelne Stakeholder haben wie
für den Erfolg des Systems mit verantwortlich
auch umgekehrt. Anschließend erfolgt die Unfühlen und dadurch bereit sind, zu einem potersuchung der im bestehenden QM- und UMsitiven Ergebnis beizutragen.
System festgelegten Prozesse, Ziele und Verantwortlichkeiten auf Konformität mit dem
Als Erfolgsfaktoren der CPR-Einführung sind
CPR-System.
folgende zu sehen:
Nach diesen Voruntersuchungen, ist das Sys»» Steigerung der Kundenzufriedenheit durch
tem ins Unternehmen als auch in den Prozess
bessere Wahrnehmung und Integration der
selbst zu integrieren. Hierbei ist zu beachten,
Anforderungen in die Unternehmensprozesse
dass die unternehmerische Prozessverant-
ng der Kundenzufriedenheit
durch bessere
Wahrnehmung
und
Integration derer Anforderungen
in die Unternehmensprozesse
eistung
einer hohen Leistungsqualität
durch
kontinuierliche
Prozessüberprüfung
und –verbesserung,
Mitarbeiterschulungen und zusätzliche Kontrollen der Leistungsdurchführung
sche Erfolgsfaktoren wie Auftragswachstum (Ausweitung bestehender Aufträge und Generierung neuer Aufträge und Kunden)
15
Daniela Paul
»» ökonomische Erfolgsfaktoren wie Auftragswachstum (Ausweitung bestehender Aufträge und Generierung neuer Aufträge und
Kunden)
»» Gewährleistung einer hohen Leistungsqualität durch kontinuierliche Prozessüberprüfung und -verbesserung, Mitarbeiterschulungen und zusätzliche Kontrollen der
Leistungsdurchführung.
Vor ihrem Studium absolvierte Daniela Paul
bereits eine Ausbildung als Kauffrau in der
Grundstücks- und Wohnungswirtschaft und
arbeitete anschließend ein Jahr in der Wohnungsverwaltung. Anschließend begann sie
ihr Bachelorstudium an der HAWK Holzminden in Immobilienwirtschaft und -management.
der WISAG Facility Management GmbH & Co.
KG in Berlin im Vertrieb. Im März 2010 wechselte sie in den Bereich Asset Management
und fing bei der der Corpus Sireo AG als Werkstudentin an. Für die Masterarbeit begann sie
bei der GIG Technologie & Gebäudemanagement GmbH, wo sie im Bereich Qualitätsmanagement eingesetzt und im Wesentlichen für
die Zertifizierung der GIG pharmasite technology GmbH & Co. KG verantwortlich war.
−
2011 schloss sie ihr Masterstudium an der
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
und der Beuth Hochschule für Technik Berlin
im Studiengang Facility Management (FM) erfolgreich als Master of Science ab. Praktische
Berufserfahrung sammelte Daniela Paul bei
Prof. Kai Kummert
Carola Riedel
16
−
−
Seit August 2011 ist Daniela Paul bei der 2COM
GmbH & Co. KG als Junior Consultant in den
Bereichen Management Performance, Cost
Performance und Building Performance tätig.
Prof. Kai Kummert hat nach zehnjähriger
Berufspraxis in der Immobilienwirtschaft seit
Oktober 2007 die Professur für Facility Management (FM) an der Beuth Hochschule für
Technik Berlin inne. Als Forscher konzentriert er sich auf Methoden zur Integration von
Nachhaltigkeitskriterien in Managementsysteme, Nachhaltigkeitsbewertungen für den Mit-
telstand sowie Nachhaltigkeit von FM-Dienstleistungen. Er ist Mitglied der Arbeitsgruppe
»Technische Qualität« sowie des Runden Tisches für Nachhaltiges Bauen beim Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Daneben ist Herr Kummert Ausbilder
der Auditoren der DGNB e.V. und Gutachter.
Carola Riedel hat an der Ingenieurschule
in Wildau studiert. 1998 absolvierte sie eine
Qualifizierung zum Facility Manager und ist
seitdem in FM-Unternehmen tätig. Sie konnte
umfangreiche Erfahrungen insbesondere im
Vertrieb und in der Implementierung von Qualität- und Umweltmanagement-Systemen sam-
meln. In der GIG Unternehmensgruppe ist sie
für die Stabsfunktionen Unternehmensaufbau
und Produktentwicklung verantwortlich.
ExzellenzTandem
Auch durch den Kostendruck im FM-Markt sind
alle führenden FM-Unternehmen, so auch die
GIG, auf der Suche nach innovativen Ideen.
Verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte werden durch Frau Riedel gesteuert.
Aktuelles Beispiel ist die Untersuchung zum
Thema Corporate Process Responsibility (CRPSystem) in der Prozessindustrie mit dem Ziel
der Generierung von positiven Effekten auf
den Geschäftserfolg, die Reputation und Attraktivität als Arbeitgeber bei gleichzeitiger
Minimierung der wirtschaftlichen Risiken der
betreffenden Unternehmen.
Die GIG wurde 1998 in Berlin von Herrn Torsten Hannusch, als inhabergeführtes Unternehmen, gegründet. Seit der Gründung ist das Unternehmen mit Schwerpunkt im Bereich des
technischen Facility Management im Raum
Berlin/Brandenburg und seit 2006 bundesweit
tätig. Zu ihrem anfänglichen Aufgabenspektrum zählten der Bau und das Betreiben von
technischen Anlagen in Büro- Gewerbe- und
Wohnimmobilien. Mit dem Wachstum des Unternehmens, kamen weitere Dienstleistungen
wie Ingenieurleistungen, Engineering und infrastrukturelles Gebäudemanagement hinzu.
Bereichen der chemischen und pharmazeutischen Produktion, werden hohe Ansprüche an
die Dienstleister gestellt. Um diesem gerecht
zu werden, profiliert sich die GIG weiter und
wächst.
−
Die Holding der GIG Unternehmensgruppe mit
Hauptsitz in Berlin, Hallerstr. 3-6, 10587 Berlin vereint nunmehr acht Spezial-Gesellschaften für unterschiedliche Nutzer. Gerade in der
Kundengruppe der Prozessindustrie, in den
Unternehmensprofil
In dem Tätigkeitsgebiet, Management von Industrieimmobilien bzw. Immobilien für überregionale Unternehmen, erbringt die GIG unter anderem logistische- und Laborleistungen.
Durch aktive Mitarbeit und Zusammenarbeit
der GIG in verschiedenen Organisationen,
Ausschüssen und Verbänden wie zum Beispiel
der GEFMA , VDI und in Fach- und Hochschulen
wie zum Beispiel der Beuth Hochschule, Fachhochschule Giessen Friedberg ist sie in der
Lage, sich Veränderungen zu stellen und sie
mit zu tragen sowie die Entwicklung von Nachwuchs zu fördern und voran zu treiben.
M.Sc. (FH) Daniela Paul,
Dipl.-Ing. (FH) Carola Riedel,
Prof. Kai Kummert
17
Corporate Process Responsibility in der Prozessindustrie
Corporate Process Responsibility in der Prozessindustrie
- Einführung eines CPR-Systems als Managementprozess am Beispiel des Teilprozesses Wartung in der GIG pharmasite technology GmbH - Einführung eines CPR-Systems als Managementprozess am Beispiel des Teilprozesses Wartung in der GIG pharmasite technology GmbH M.Sc. Daniela Paul1, Prof. Dipl.-Kfm. Kai Kummert1, Dipl.-Ing. Carola Riedel2
1
Beuth Hochschule für Technik Berlin, Luxemburger Str. 10, 13353 Berlin
GIG Technologie & Gebäudemanagement GmbH, Hallerstr. 3-6, 10587 Berlin
M.Sc. Daniela Paul1, Prof. Dipl.-Kfm. Kai Kummert1, Dipl.-Ing. Carola Riedel2
2
Gründe für die Einführung eines CPR-Systems
1
2
GIG Technologie & Gebäudemanagement GmbH, Hallerstr. 3-6, 10587 Berlin
pharmasite
technology GmbH
Gründe für die EinführungGIGeines
CPR-Systems
Allgemein
•Bedeutung der unternehmerischen Verantwortung nimmt mit aktueller Wirtschaftsentwicklung zu
Allgemein
•Fokus
der Unternehmen liegt nicht mehr allein an der erfolgreichen Verbindung von effizienten Wirtschaften und
wie der GIG pharmasite neben entsprechender Produkten und Dienstleistungen,
GIG
pharmasite technology GmbH
Nachweise über eine Prozesssicherheit und -güte
•Klassisches QM-System wird als
mehr
ausreichend
erachtet
wienicht
der GIG
pharmasite
neben
entsprechender Produkten und Dienstleistungen,
Nachweise
über eine
Prozesssicherheit
und
-güte Vertrauensbasis, auf dessen Grundlage größere Outsourcing-Projekte
•Nachweis eines
CPR-Systems
begründet
bessere
nachhaltigem
Verhalten
•Bedeutung
der
unternehmerischen Verantwortung nimmt mit aktueller Wirtschaftsentwicklung zu
•Unternehmen
richten ihre
Handlungen
nach
ethischen
Werten aus und
übernehmen
unternehmerische
Verantwortung
für
•Fokus
der Unternehmen
liegt
nicht mehr
allein
an der erfolgreichen
Verbindung
von effizienten
Wirtschaften
und
ihre Prozesse gegenüber
nachhaltigem
Verhalten den von diesen Betroffenen
verfolgt werden
können wird als nicht mehr ausreichend erachtet
•Klassisches
QM-System
•Wahrnehmungrichten
der Stakeholderanforderungen
und die Einhaltung
nimmt
zu
•Unternehmen
ihre Handlungen nach ethischen
Werten ausvon
undPrinzipien
übernehmen
unternehmerische
Verantwortung für
ihre Prozesse gegenüber den von diesen Betroffenen
•Effizienzsteigerung
und Mitarbeitermotivation
nach
innen und Wettbewerbsvorteile
am Markt
nach
außen
•Nachweis
eines CPR-Systems
begründet bessere
Vertrauensbasis,
auf dessen Grundlage
größere
Outsourcing-Projekte
verfolgt werden
können
•Generierung
von
Innovationen und Angebot nachhaltige Dienstleistungen
•Wahrnehmung der Stakeholderanforderungen und die Einhaltung von Prinzipien nimmt zu
•Effizienzsteigerung und Mitarbeitermotivation nach innen und Wettbewerbsvorteile am Markt nach außen
•Generierung von Innovationen und Angebot nachhaltige Dienstleistungen
Einhaltung
Einhaltung
anerkannten
anerkannten
Richtlinien,
Richtlinien,
Leitlinien
Leitlinien
und und
NormenNormen
•• auferlegten
und
Verpflichtungen
müssen der betriebswirtschaftlichen
Logik des Unternehmens
ManagementZiele
muss
gesamte
aufzeigen, in welche die unternehmerische
werden
soll und wo kritische Punkte
liegen
•integriert
Nachhaltige
Unternehmenssicherung
und gesichert sein
Prinzipien des CRP
Gesetzestreue
Gesetzestreue
//konformität
konformität
•• Integration
bestehende
Managementsystem,
Unternehmensziele
auferlegten in
Ziele
und Verpflichtungen
müssen der
betriebswirtschaftlichenund
Logik
des Unternehmens
der gesetzten CPR-Maßnahmen
im gesamten und
Unternehmen
•• Verankerung
Nachhaltige Unternehmenssicherung
gesichert sein
Achtung
Achtung
der
der
jeweiligen
jeweiligen
Kundenanforderungen
Kundenanforderungen
verbindlich!in bestehende Managementsystem, Unternehmensgrundsätze und Unternehmensziele
• Integration
Anforderungen
bei Einführung
•Weitere
Verankerung
der gesetzten
CPR-Maßnahmen im gesamten Unternehmen
Prinzipien des CRP
Transparenz
Transparenz
 Einhaltung grundlegender Prinzipien jedoch für alle Unternehmen
Themen
für die Einführung eines CPR-Systems frei wählbar
verbindlich!
 Einhaltung
grundlegender
Prinzipien jedoch für alle Unternehmen
Weitere
Anforderungen
bei Einführung
Themen für die Einführung eines CPR-Systems frei wählbar
Mitarbeiter müssen
sich mit dem
selbst auferlegtenaufzeigen,
Anspruch in
identifizieren
• Management
muss gesamte
welche die unternehmerische Prozessverantwortung
werden soll
und wo kritische
Punkte liegen um Mitarbeiter für mögliche Interessenskonflikte zu
•integriert
Berücksichtigung
verschiedener
Interessensgruppen
•sensibilisieren
Mitarbeiter müssen sich mit dem selbst auferlegten Anspruch identifizieren
und entsprechenden
Maßnahmen
müssen für alle
klar
erkennbar
sein
• Ziele
Berücksichtigung
verschiedener
Interessensgruppen
um
Mitarbeiter
für
mögliche Interessenskonflikte zu
sensibilisieren
• Ziele und entsprechenden Maßnahmen müssen für alle klar erkennbar sein
Identifizierung und
Identifizierung und
Schritte der Einführung eines CPR-Systems
Managementprozess
Schritte der Einführung eines
CPR-Systems
Schritte der Vorbereitung
• Wahrnehmung der Integration als strategisches und operatives Managementthema
Managementprozess
• Identifikation der Stakeholder und deren Anforderungen
•Schritte
Analyseder
derVorbereitung
Unternehmensprozesse
• Wahrnehmung
der Integration
und operatives
•
Einbindungals
derstrategisches
• Identifikation der
der Einflussgrößen
Stakeholder undund
deren
Anforderungen
•Untersuchung
Schnittstellen
zwischen Stakeholder und Unternehmensprozess
• Analyse der Unternehmensprozesse
•
•Untersuchung der Einflussgrößen und Schnittstellen zwischen Stakeholder und Unternehmensprozess
Erfordernisse einer erfolgreichen Umsetzung
•
• Wahrnehmung des Systems als ein nicht starres System, ständige Änderungen und Anpassungen erforderlich
Erfordernisse
erfolgreichen
Umsetzung
• regelmäßigeeiner
Evaluation
der festgelegten
Ziele und Maßnahmen
••Kommunikation
Wahrnehmung des
als ein nicht
starres
System,
ständige
Änderungen
derSystems
Ziele, Maßnahmen
und
Ergebnisse
nach
innen und
außen und Anpassungen erforderlich
• regelmäßige Evaluation der festgelegten Ziele und Maßnahmen
•Kommunikation der Ziele, Maßnahmen und Ergebnisse nach innen und außen
Reporting
Integration
Geschäftspolitik
Einbindung in
derdie
in die und
bestehenden
Führungs-, Entscheidungs- und
operativen
des Unternehmens
FestlegungStrukturen
einer CPR-Strategie
•
Integration in die Unternehmensgrundsätze und Geschäftspolitik
• operative
Integration
Festlegung einer
••
Integration
in alleCPR-Strategie
Unternehmensprozesse und -strukturen und in das vorhandene
Managementsystem
•
Integration in alle Unternehmensprozesse und -strukturen und in das vorhandene
Managementsystem
Reporting
CPR-Verständnis
Vision
CPR-Verständnis
Stakeholder-Bezug
Vision
Leitwerte
Stakeholder-Bezug
Mission
Leitwerte
Evaluation
Evaluation
Wartung
Mission
Maßnahmeumsetzung
Wartung
Maßnahmeumsetzung
Geschäftspolitik
Geschäftspolitik
Strukturen
Strukturen
Handlungs- und
Spannungsfelder
Handlungs- und
Spannungsfelder
• Steigerung der Mitarbeiterzufriedenheit durch dessen Integration und Beteiligung sowie einer intensiveren Förderungen durch Schulungen und Weiterbildungen
• Steigerung der Kundenzufriedenheit durch bessere Wahrnehmung und Integration derer Anforderungen in die Unternehmensprozesse
der
Mitarbeiterzufriedenheit
durch dessen
Integration bestehender
und Beteiligung
sowieund
einer
intensiveren
Förderungen
Schulungen und Weiterbildungen
•• Steigerung
ökonomische
Erfolgsfaktoren
wie Auftragswachstum
(Ausweitung
Aufträge
Generierung
neuer
Aufträge durch
und Kunden)
•• Steigerung
der Kundenzufriedenheit
durch bessere
Wahrnehmung
und
Integration derer Anforderungen
in die Unternehmensprozesse
Gewährleistung
einer hohen Leistungsqualität
durch
kontinuierliche
Prozessüberprüfung
und –verbesserung,
Mitarbeiterschulungen und zusätzliche Kontrollen der Leistungsdurchführung
• ökonomische Erfolgsfaktoren wie Auftragswachstum (Ausweitung bestehender Aufträge und Generierung neuer Aufträge und Kunden)
• Gewährleistung einer hohen Leistungsqualität durch kontinuierliche Prozessüberprüfung und –verbesserung, Mitarbeiterschulungen und zusätzliche Kontrollen der Leistungsdurchführung
18
ExzellenzTandem
Dipl.-Ing Eva Schneider, Prof. Kai Kummert, Dipl.-Oec. Erhard Breisch
Aufbau eines Kennzahlensystems zur Messung
von Nachhaltigkeit im Facility Management
−
Das Thema Nachhaltigkeit hat in den letzten
Jahren einen bedeutenden Stellenwert in der
Gesellschaft erreicht. Nachhaltigkeitsrelevante Aspekte, wie beispielsweise die Vorzugsnutzung von regenerativen Energien und die
Schonung der natürlichen Ressourcen sind zu
politischen Leitthemen geworden, welche zunehmend Eingang in die Unternehmensstrategie von Großkonzernen, aber auch kleinen
und mittelständischen Unternehmen haben.
Es findet eine strategische Ausrichtung der
Unternehmensdarstellung an den Forderungen der Gesellschaft statt. Gerade das Erkennen einer gesellschaftlichen Verantwortung
und die Verankerung in den Unternehmensleitlinien, deuten auf ein ganzheitliches Umdenken von Unternehmen in Hinblick auf ihre
Wirtschaftsstrategie hin.
Nachhaltigkeitskette umsetzen zu können.
Ein wesentliches Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Facility Management (FM) -Branche. Der FM-Markt ist zu einem bedeutenden
Dienstleistungsmarkt herangewachsen, und
richtet sich größtenteils an Unternehmen aller
Branchen, für die Bewältigung der unternehmensspezifischen Unterstützungsprozesse.
Durch die Ausrichtung auf die unternehmerischen Sekundärprozesse nimmt das Facility
Management einen wesentlichen Bestandteil
innerhalb der Nachhaltigkeitsstrategie von
Unternehmen ein.
Nahezu parallel zu der Entwicklung des Megatrends Nachhaltigkeit, erfährt auch das
Schlagwort »Greenwashing« eine zunehmende Medienpräsenz. Ab wann handelt ein Unternehmen nachhaltig und welche Nachweise müssen dazu erbracht werden? Zwar dient
der von Unternehmen veröffentlichte Nachhaltigkeitsbericht als geeignetes Medium, jedoch ist dieser weder standardisiert, noch mit
vergleichbaren Werten untermauert. Diese Erkenntnisse machen deutlich, dass eine übergeordnete Konformitätsbewertung für das
Thema Nachhaltigkeit in Unternehmen erforderlich ist.
Auf dem Immobiliensektor gelten nachhaltige
Gebäudezertifikate als wegweisend. Die Bauund Immobilienbranche, bei der das Fachgebiet Facility Management angesiedelt ist, erfährt den Nachhaltigkeitstrend vorwiegend
in der Nachfrage nach Green Buildings. Innerhalb der letzten Jahre ist dafür ein eigener
Markt entstanden. Allerdings werden hierbei
bislang wesentliche Komponenten des Facility Managements ausgeklammert. Das Fehlen
von konkreten und FM-spezifischen Kennzahlen und Leitfäden verhindert die Transparenz
und mindert die Vergleichbarkeit auf dem FMMarkt. Es wird eine Zertifizierung zur Messung
von Nachhaltigkeit eigens für das Facility Management notwendig, welche die Lücke zwischen dem Bau- und Immobilienmarkt und
der Sekundärprozessunterstützung von Unternehmen schließt.
Eine wesentliche Schwierigkeit besteht jedoch in der branchenübergreifenden Vernetzung von Unternehmen. So sind häufig bereits
innerhalb eines Prozesses mehrere Unternehmen beteiligt. Einzelne Unternehmen müssen
ihre Nachhaltigkeitsziele an ihre Geschäftspartner weitergeben, um eine lückenlose
Im Rahmen des ExzellenzTandems wurde ein
Kennzahlenmodell zur Messung von Nachhaltigkeit im Facility Management entwickelt,
welches die Kernelemente der Nachhaltigkeit
im Sinne der Triple-Bottom-Line – Ökonomie,
Ökologie und Soziokultur – mit den Brancheneigenschaften des Facility Managements ver-
Projektbeschreibung
19
bindet. Eines der wesentlichen Ziele bestand
darin, in enger Kooperation mit Unternehmen
aus der freien Wirtschaft, ein System zu erschaffen, das auf hohe Akzeptanz der Branche stößt und eine Umsetzung in der Praxis
erlaubt. Hierzu wurden nachhaltigkeitsrelevante und praxisnahe Kennzahlen ermittelt,
welche durch klare Definitionen einheitliche
Bezugsgrößen bilden und während der unternehmerischen Anwendung fortlaufend einen
Einblick in die Unternehmensprozesse ermöglichen.
Bei der Ermittlung der Kennzahlen wurde in
zwei verschiedene und unterschiedlich zu behandelnde Kennzahlenarten unterschieden:
Management- und Prozesskennzahlen. Die
Managementkennzahlen werden auf übergeordneter Unternehmensebene gemessen
und verfügen damit über eine vorwiegend
strategische Ausrichtung. Prozesskennzahlen hingegen besitzen eine vorwiegend operative Ausrichtung. Auch der Anwendungsfokus ist dementsprechend kleiner und bezieht
sich auf die tatsächliche Prozessgestaltung
und -durchführung. Für den Aufbau eines
Kennzahlensystems zur Messung von Nachhaltigkeit im FM dienen Managementkennzahlen dementsprechend als übergeordnete
Messung von Nachhaltigkeitszielen in Unternehmen, im Gegensatz dazu bilden Prozesskennzahlen einen konkreten Praxisbezug und
verankern die Nachhaltigkeitsziele direkt in
den angewendeten Prozessen.
Die Zusammenstellung geeigneter Managementkennzahlen basierte auf einer empirischen Untersuchung in Zusammenarbeit mit
dem Forschungsprojekt RoSS – Return on Sustainability System. Dabei wurden die im Vorfeld analysierten Managementkennzahlen
20
ExzellenzTandem
von Experten der FM-Branche nach Relevanz
bewertet. Aus dieser Befragung resultierten 15
Kennzahlen – fünf pro Nachhaltigkeitsdimension –, welche in der weiteren Forschung intensiver betrachtet wurden.
Für die Analyse der Prozesskennzahlen wurden übergreifende Prozessphasen – Vertriebsphase,
Einrichtungsphase,
Durchführungsphase und Abschlussphase – im
Auftragszyklus einer Dienstleistungsvergabe herausgearbeitet und auf vorhandene Prozesskriterien untersucht. Ein Abgleich mit den
Schutzzielen der Nachhaltigkeit lieferte hierfür geeignete Nachhaltigkeitsindikatoren. Die
nachfolgende Abbildung verdeutlicht dies.
Auf dieser Datenbasis wurden 15 Prozesskennzahlen entwickelt, welche in gemeinsamer Diskussion mit den Unternehmensvertretern des Tandempartnerunternehmens auf die
Anzahl von neun – drei pro Nachhaltigkeitsdimension – begrenzt wurden.
Die Unternehmensvertreter, Erhard Breisch
und Robert Krüger, des Tandempartnerunternehmens Remondis GmbH & Co. KG haben
sich hierbei als hervorragende Diskussionspartner in der Kennzahlenauswahl erwiesen.
Durch das Interesse an dem Forschungsthema, wie auch durch ihre Erfahrungswerte in
Hinblick auf den Umgang und die Umsetzung
von Kennzahlen, ergab sich eine interessante
und vielschichtige Zusammenarbeit.
Alle zur Diskussion gestandenen Kennzahlen
wurden auf Aussagekraft, Messmethode, geeignete Messpunkte, logischer Berechnungsweg und die Verfügbarkeit der Daten geprüft.
Der Gesamtumfang des Kennzahlensystems
umfasst 24 nachhaltigkeitsrelevante Kennzahlen und zeichnet sich durch eine Ausgewo-
Dipl.-Ing Eva Schneider,
Dipl.-Oec. Erhard Breisch
und Prof. Kai Kummert
genheit in den drei Nachhaltigkeitsdimensionen aus. Die nachfolgende Abbildung liefert
einen Überblick über die gewählten und im
Rahmen dieser Masterarbeit untersuchten
Kennzahlen.
In der Zusammenstellung der ermittelten
Kennzahlen zu einem Kennzahlensystem fand
eine Prüfung der Kennzahlen auf mögliche
Problemfelder in der Umsetzung statt. Hierbei
wurden alle ermittelten Kennzahlen auf eine
bereits vorhandene Anwendung innerhalb der
Remondis GmbH & Co. KG geprüft und Schnittstellen zur praktischen Umsetzung herausgearbeitet.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass der
Weg zu einer Nachhaltigkeitszertifizierung für
die FM-Branche noch weit ist. Durch den Auf-
bau dieses Kennzahlensystems zur Nachhaltigkeitsmessung im Facility Management wurde der Nachhaltigkeitsbeitrag sowohl auf der
Auftraggeberseite, wie auch auf der Auftragnehmerseite konkret benennbar, messbar
und bewertbar gemacht. Jedoch ist dies erst
ein erster Schritt in Richtung eines zukünftigen Zertifizierungssystems speziell für die FMBranche. Um eine Zertifizierung zu erreichen,
müssen Vergleichswerte der Kennzahlenergebnisse erforscht werden, welche eine konkrete Aussage über die erhobenen Kennzahlenergebnisse ermöglichen und damit eine
Bewertung erreichen. Dies setzt allerdings
eine intensive branchenspezifische Betrachtung von Unternehmen voraus und erfordert
eine kontinuierliche und langjährige Messung
der Nachhaltigkeitskennzahlen.
21
Eva Schneider
Prof. Kai Kummert
Erhard Breisch
Unternehmensprofil
22
−
−
Dipl.-Ing. Eva-Cristina Schneider studierte zuvor Architektur und Stadtplanung an
der Universität Stuttgart und schloss im Jahr
2007 ihr Studium erfolgreich als Diplom-Ingenieur ab. Als Projektleiterin im Bereich Facility Management der Automobilzuliefererindustrie war sie verantwortlich für Neubau
und Sanierung von Industrie- und Sonderbau. Im Rahmen ihres Masterstudiums Facili-
ty Management an der HTW Berlin, sowie der
Beuth Hochschule für Technik Berlin spezialisierte sie sich auf Nachhaltigkeitsaspekte im
FM und dessen Messung mit Hilfe von Kennzahlensystemen. Seit 2010 unterstützt sie den
Fachbereich Architektur und Gebäudetechnik
der Beuth Hochschule für Technik Berlin im
Rahmen von Forschung und Lehre.
Herr Dipl.-Kfm. Kai Kummert ist seit Oktober 2007 Professor für Facility Management in
der Immobilienwirtschaft an der Beuth Hochschule für Technik Berlin. Zuvor war er zehn
Jahre in verschiedenen Führungspositionen
im privaten und öffentlichen Immobilienmanagement tätig. Von 2002 bis 2006 war Prof.
Kummert Leiter des Referats Immobilienmanagement der Berliner Polizei und führte die
320 Mitarbeiter zählende Organisation zum
Gewinn des 7. Internationalen Speyerer Qualitätswettbewerbs der Deutschen Hochschule für Verwaltungswissenschaften Speyer. Zuletzt war er Referent für Facility Management
bei der Berliner Senatsverwaltung für Finanzen.
Seit 2008 ist er Leiter des Kompetenzzentrums
Bau-, Immobilien- und Facility Management.
Seine Forschungsschwerpunkte sind Nachhaltigkeit und Managementsysteme. Er ist Mitglied der Arbeitsgruppe »Technische Qualität« beim Bundesministerium für Verkehr, Bau
und Stadtentwicklung, des Runden Tisches
für Nachhaltiges Bauen beim Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
und Mitglied im Arbeitskreis Nachhaltigkeit
bei der Gesellschaft für immobilienwirtschaftliche Forschung (gif e.V.). Des Weiteren bildet
Herr Prof. Kummert Auditoren der Deutschen
Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V. aus
und ist als Gutachter beschäftigt.
Der Diplomökonom Erhard Breisch ist in
der Remondis GmbH & Co. KG als Vertriebsleiter für die neuen Bundesländer tätig. Er entwickelt und begleitet in der Unternehmensgruppe insbesondere Großprojekte und neue
Dienstleistungen. Zuvor war er als Qualitätsmanagement-Beauftragter verantwortlich für
die Einführung von Qualitätsmanagement-
Systemen und leitete die Remondis-Niederlassung Berlin. In seinem beruflichen Werdegang beschäftigte er sich mit der Ausbildung
von Führungskräften für den nationalen und
internationalen Bereich, unter anderen der
Managerweiterbildung für Osteuropa im Rahmen des EU-Programms TACIS.
Remondis GmbH & Co. KG ist eines der
weltweit größten Unternehmen der Wasser-
und Kreislaufwirtschaft und mit über 500
Standorten im 27 Ländern auf drei Kontinen-
−
−
ExzellenzTandem
ten präsent. Wesentliches Unternehmensziel
sind professionelle Dienstleistungen zur wirtschaftlichen und effizienten Nutzung natürlicher Ressourcen. Mit dieser Intension engagiert sich Remondis in der Wasserversorgung
und -aufbereitung, gewinnt und vermarktet
Rohstoffe aus Abfällen, entwickelt innovative
Recyclingprodukte und hält alternative Energieträger bereit. Mit dem gleichen Engagement übernimmt das Unternehmen auch das
schadstoffreduzierte Beseitigen der Rest- und
Gefahrstoffe, die sich auf stofflichem Wege
weder ökologisch noch ökonomisch sinnvoll
verwerten lassen. Remondis setzt sich dafür ein, natürliche Ressourcen nachhaltig zu
schonen und Stoffkreisläufe umfassend zu
schließen, damit auch künftige Generationen eine lebenswerte Zukunft vorfinden. Das
im Projekt RoSS zu entwickelnde Kennzahlensystem soll deshalb aktuelles Handeln, die eigene Investitionsstrategie und Technologieentwicklung von Remondis begleiten sowie
fortschrittliche Maßstäbe im Sinne der Nachhaltigkeit im Marktgeschehen setzen.
23
Aufbau eines Kennzahlensystems zur Messung
von Nachhaltigkeit im Facility Management
Bearbeiterin: Eva-Cristina Schneider
Tandempartner: Erhard Breisch, Remondis AG
Prüfer: Prof. Kai Kummert
Das Thema Nachhaltigkeit hat in den letzten Jahren
einen bedeutenden Stellenwert in der Gesellschaft
erreicht. Nachhaltigkeitsrelevante Aspekte erhalten zunehmend Eingang in die Unternehmensstrategie von Großkonzernen, aber auch von kleinen
und mittelständischen Unternehmen. Es findet eine
strategische Ausrichtung der Unternehmenspolitik
an den Forderungen der Gesellschaft statt.
Auch die Immobilienbranche registriert diese Auswirkungen. Mehr als 70 % der Befragten einer im
Rahmen von RoSS - Return on Sustainability System durchgeführten Nachhaltigkeitsstudie erkennen ein hohes Potenzial von nachhaltigem Handeln
in den Bewirtschaftungsprozessen.
Das Forschungstandem
Das Forschungsziel
Vor diesem Hintergrund ist auch die Forderung der
Branche zu verstehen, die eine unabhängige Zertifizierung von FM-Prozessen wünscht, um eine übergeordnete Konformitätsbewertung zu erreichen.
Die Zielsetzung der Forschungsarbeit war eine
transparente Gestaltung für eine FM-spezifische
Kennzahlenmessung im Sinne der Nachhaltigkeit.
Durch die Bildung eines Nachhaltigkeitssystems,
welche alle beteiligten Akteure einer Auftragsvergabe im Facility Management integriert, wurde ein
Modell geschaffen, dass das Potenzial besitzt, sich
langfristig zu verselbständigen.
Im Rahmen des ExzellenzTandems wurde daher ein
Kennzahlenmodell zur Messung von Nachhaltigkeit
im Facility Management entwickelt, welches die Kernelemente der Nachhaltigkeit im Sinne der TripleBottom-Line mit den Brancheneigenschaften des
Facility Managements verbindet. Ein Schwerpunkt
innerhalb der Forschung bestand in der Anwendbarkeit der Ergebnisse in der Praxis. Das Tandemunternehmen Remondis GmbH & Co. KG hat sich
hierbei als hervorragender Diskussionspartner erwiesen. Durch die Erfahrungswerte in Hinblick auf
die Anwendung von Kennzahlen, ergab sich eine
interessante und vielschichtige Zusammenarbeit.
Entwicklung eines Nachhaltigkeitsmodells
mit mehreren Akteuren
Einbindung von Kennzahlen in das
Nachhaltigkeitssystem
Methodik & Vorgehensweise
Bei der Ermittlung der Kennzahlen wurde in zwei
verschiedene und unterschiedlich zu behandelnde Kennzahlenarten unterschieden: Managementund Prozesskennzahlen.
Die Zusammenstellung geeigneter Managementkennzahlen basierte auf einer empirischen Untersuchung in Zusammenarbeit mit dem Forschungsprojekt RoSS. Dabei wurden die im Vorfeld analysierten
Managementkennzahlen von Experten der FMBranche nach Relevanz bewertet. Aus dieser Befragung resultierten 15 Kennzahlen – fünf pro Nachhaltigkeitsdimension.
Für die Analyse der Prozesskennzahlen wurden
übergreifende Prozessphasen – Vertriebsphase,
Einrichtungsphase, Durchführungsphase und Ab-
24
Hierzu wurden nachhaltigkeitsrelevante und praxisnahe Kennzahlen entwickelt, welche durch klare Definitionen einheitliche Bezugsgrößen bilden
und während der unternehmerischen Anwendung
fortlaufend einen transparente Darstellung der Unternehmensprozesse ermöglichen. Speziell für die
FM-Branche wurden die in Unternehmen angewendeten Prozesse analysiert, um branchenspezifische Kennzahlen zu erhalten.
Analyse von Nachhaltigkeitsindikatoren
innerhalb der Prozessphasen
Forschungsergebnisse
schlussphase – im Auftragszyklus einer Dienstleistungsvergabe untersucht. Ein Abgleich mit den
Schutzzielen der Nachhaltigkeit lieferte hierfür geeignete Nachhaltigkeitsindikatoren. Auf dieser Datenbasis wurden 15 Prozesskennzahlen entwickelt,
welche in gemeinsamer Diskussion mit den Unternehmensvertretern des Tandempartnerunternehmens auf die Anzahl von neun – drei pro Nachhaltigkeitsdimension – begrenzt wurden.
Alle zur Diskussion gestandenen Kennzahlen wurden auf Aussagekraft, Messmethode, geeignete
Messpunkte, logischer Berechnungsweg und die
Verfügbarkeit der Daten geprüft. Der Gesamtumfang beträgt 24 nachhaltigkeitsrelevante Kennzahlen und zeichnet sich durch eine Ausgewogenheit
in den drei Nachhaltigkeitsdimensionen aus.
ExzellenzTandem
Die Darstellung zeigt eine Übersicht der gewählten
Kennzahlen für das Nachhaltigkeitssystem.
Henrike Schroeder, Prof. Dr. rer. oec. Karoline Barthel, Jörg Petri
Kriterien und Methoden für ein nachhaltiges und
mitarbeiterbezogenes Change Management beim
Wandel von Zellenbüros in Open Space Offices
−
Die Literatur der Masterarbeit zum Thema Change Management ließ die Schlussfolgerung zu, dass nur 15 bis 30 Prozent aller Change Management Projekte erfolgreich
abgeschlossen werden. Eine Untersuchung
des amerikanischen Beratungsunternehmens
Prosci nannte fehlendes Bewusstsein für die
Veränderung, Angst vor dem Unbekannten,
fehlende Jobsicherheit und fehlende Unterstützung des Topmanagements als Hauptgründe für das Scheitern von Change Management Projekten. Im Rahmen der Masterarbeit
wurde daher untersucht, welche Aspekte für
ein erfolgreiches Change Management wichtig sind und welche Besonderheiten beim Umzug aus herkömmlichen Zellenbüros in Open
Space Offices für das Change Management
bestehen. Zellenbüros sind durch ihre guten
Bedingungen für Privatsphäre, konzentriertes
Arbeiten und Individualität bei Mitarbeitern
sehr akzeptiert. Jedoch fördern sie gleichfalls
Isolation und behindern die Kommunikation und Gruppenarbeit von Mitarbeitern. Bei
der modernen Büroform Open Space wird diesen Nachteilen entgegen gewirkt und sowohl
spontane und geplante Kommunikation, als
auch die optimale Arbeitsumgebung für verschiedene Tätigkeiten im Arbeitsalltag wählen zu können, ermöglicht. Jedoch ist diese
moderne Büroform bei Mitarbeitern weniger
akzeptiert, da sie durch ihre offenen Strukturen und gemeinsam gelegenen Arbeitsplätzen
an die Nachteile der Großraumbüros der 70er
Jahre erinnert. Des Weiteren erfordern Open
Space Offices auch die Veränderung des Arbeitsalltags der Mitarbeiter. Beispielsweise
bedeutet die Förderung von Kommunikation
gleichfalls die Notwendigkeit von Rücksichtnahme und akustischen Maßnahmen im Open
Space, um andere Mitarbeiter nicht zu stören.
Die Möglichkeit unterschiedliche Arbeitsbe-
reiche nutzen zu können, impliziert eine Koordination und Organisation durch die Mitarbeiter die – optimal technisch ausgestatteten
– unterschiedlichen Raumangebote entsprechend reservieren und nutzen zu können.
Durch die Qualität, Quantität und die Tiefe
der angestrebten individuellen Veränderung
wird beim Wandel von Zellenbüros zu Open
Space Offices ein ganzheitliches Change Management notwendig – ein normales Umzugsmanagement reicht nicht mehr aus. Das
Change Management beinhaltet sowohl eine
detaillierte Analyse der Ist-Situation, eine darauf aufbauende ganzheitliche Planung der
Soll-Situation, sowie eine offene und ehrliche
Kommunikation, als auch die Beteiligung der
betroffenen Mitarbeiter. Die Mitarbeiter sind
die wichtigsten Personen im Change Management, da sie schlussendlich das geplante Projekt umsetzen müssen. Da das Projektteam
über Monate Zeit hat sich mit Open Space auseinander zu setzen, muss auch den Mitarbeitern hierfür die notwendige Zeit und der notwendige Raum gelassen werden. Wie bereits
erläutert, müssen die Mitarbeiter ihre bisherige Gewohnheiten und Werte ändern, die ihnen bislang Sicherheit gaben und Menschen
seit jeher als Instinktersatz und Entlastungsstrategie dienten. Da kein Mensch gerne seine Gewohnheiten ändert und Veränderungen
eher skeptisch gegenüber steht, sind Widerstände gegen die neue Büroform Open
Space natürlich und sogar wichtig. Würden
diese Widerstände ausbleiben, wäre es vielmehr ein Zeichen dafür, dass die Mitarbeiter
nicht an die anstehende Veränderung glauben. Gibt es jedoch Widerstände bei den Mitarbeitern dient dies als Zeichen dafür, dass
sie sich in einer Veränderungsdynamik befinden und sich mit der neuen Büroform auseinandersetzen. An diesem Punkt des Change
Projektbeschreibung
25
Rückzugsmöglichkeiten
für
konzentrierte
Einzelarbeit geschaffen.
[Staniek, BürobauAtlas, 2005]
Quelle: http://www.gws-online.de
ch
• Nutzung allgemeiner Ressourcen
• keine individuelle Steuerung
adenraster
• variable Flächennutzung und Strukturanpassung
• (teilweise) fehlende Privatheit
r Ausbau
• Integration von Mitarbeitern
• (teilweise) hohe akustische, visuelle und
akt
• Kombination aus Kommunikation und Isolation
olfaktorische Belastung
• Treffpunkte
für spontane
Kommunikation
Management
ist es wichtig
den Mitarbeitern
beiter selbst.
Hierdurch
sollte
gleichfalls eine
• hoher
technischer
Aufwand
Einbeziehung der Mitarbeiter in die Planung
• Durchgangsbereiche
erfolgen. Beispielsweise durch sogenannte
Feedback-Schleifen, Teilnahme an Gruppenrunden oder Meinungsforen im Intranet.
bestmöglichst die neue Arbeitssituation zu er• Präsenzinformation
läutern und ihnen beispielsweise durch Be-
• kurze
Wege/ schnelle Entscheidungen
suche von Referenzbüros mit Open Space die
• hohe
Mitarbeiterflexibilität
neue
Arbeitsumgebung zu zeigen. Des Weite-
n und systematischen
kultur und individuellem
Management (2004), S.
higkeit der Organisation
ren sollten die Einwände und VerbesserungsWie der Ablauf eines entsprechenden Change
vorschläge der Mitarbeiter systematisch aufManagements gestaltet
werden
kann, zeigt
genommen
und
in
die
Planung
einbezogen
Die Abbildung zeigt sowohl die Formen der Kommunikation
der neuen
Büroform,
die Arten der
die nachfolgende Abbildung aus dem Buch
werden. Schließlich werden diese InformatiBeteiligung, als auch die Schritte des Veränderungsprozess der Mitarbeiter. Alle Komponenten sollten
»Flexible Arbeitswelten – so geht’s!« von Dieonen dort abgefragt wo die praktische Erfahaufeinander
aufbauen,
sich kennt
nichtdie
widersprechen
auf und
die Stephan
Bedürfnisse
ter Boch
Zinserder
ausbeteiligten
dem Jahr Personen
rung ist
und niemand
gewünschte und
2007.
optimale
Arbeitssituation besser als die Mitarausgerichtet
sein.
Management (2008), S.
auftauen
ess, welcher „…unter
verändern
stabilisieren
erhalten
aus / Becker / Fischer,
Strategie-Interviews
Strategiemit
Interviews mit
Unternehmensleitung
Unternehmensleitung
on Zellenbüros in Open
sondern zusätzlich der
hkeit unterschiedliche
iche Schnittstellen für
Kick-off
Großveranstaltung
ivität, Produktivität und
ese neuen – räumlich
nteraktion und Mobilität
n. Dies erfordert für das
– darauf abgestimmte –
NutzerWorkshops,
Gruppenmeeting
kräften
Widerstand
Veränderungsbereitschaft
Chancen u.
Chancen
u.Risiken
Workshops
Risiken
Workshops
r und akustischer Sicht
Interviews
mitmit
Interviews
Führungskräften
Führungs-
Verabschieden
von Spielregeln
und Guidelines
ProjektabschlussMeetings
Roadmap zur
Einführung
Infomarkt,
Infotage
Projekt-Homepage, FAQs, Mailings
lte Gewohnheiten des
d dienen seit jeher als Flexible Office
kontinuierliche bilaterale Gespräche des Projektteams mit: Führungskräften, Personalorganisation,
Betriebsrat, Fachkräften (Arbeitssicherheit, etc.)
von Umzügen in Open
Die Literatur der Masterarbeit zum Thema Change Management ließ die Schlussfolgerung zu, dass nur
de sind jedoch sowohl
15 bis 30
% aller Veränderungsprojekte
erfolgreich
abgeschlossen
Gründe hierfür
Change
Management werden.
durch die Häufige
Analyse, PlaKommunikation
der neuen Büroform, die
Ar-
ung und Annahme der
nung,Angst
Kommunikation
Beteiligung hoch,
der Beteiligung,
als auchfür
die die
Schritte
des
waren: ten
fehlendes
Bewusstsein
Veränderung,
vor demund
Unbekannten,
fehlende Job-
ie Mitarbeiter primär
Sicherheit, fehlende Unterstützung. Diesen Faktoren kann durch eine entsprechende ganzheitliche
auseinandersetzen zu
einen entscheidenden
Managements zeigt die
ble Arbeitswelten – so
ist.
Die Abbildung stellt sowohl die Formen der
Zusammenfassend ist der Aufwand beim
aber lohnend. Es muss daher durch das UnVeränderungsprozesses der Mitarbeiter dar.
ternehmen und das Projektteam ein Weg geAlle Komponenten sollten aufeinander aufAnalysebauen,
und Planung,
offene und und
ehrliche
und die
Beteiligung
funden werden, dieser
Anforderung
mit der
ei- Mitarbeiter
sich nichteine
widersprechen
auf Kommunikation
nem
vertretbaren
Aufwand
an
Personal,
Zeit
die
Bedürfnisse
der
beteiligten
Personen
im
entgegengewirkt werden. Der hierfür notwendige Aufwand für das entsprechende Projektteam des
und Kosten gerecht zu werden. Besonders
Change Management ausgerichtet sein.
Change Managements ist sehr hoch, aber lohnend zugleich. Es muss daher durch das betroffene
Unternehmen und das Projektteam ein Weg gefunden werden, dieser Anforderung mit einem
ExzellenzTandem
vertretbaren
Aufwand an Personal, Zeit und Kosten gerecht zu werden.
26
bei Change Management Projekten mit einer hohen Anzahl an beteiligten Personen ist
es schwierig auf die individuellen Bedürfnisse der Mitarbeiter und Führungskräfte einzugehen, die Beteiligung der Mitarbeiter zu koordinieren und die Informationskaskade und
Feedback-Schleifen zu bearbeiten. Außerdem
ist es schwierig das zunächst geplante Projektziel einzuhalten und trotzdem die Wünsche der Mitarbeiter und der Führungskräfte bestmöglich zu berücksichtigen und in die
Planung mit einzubeziehen.
Henrike Schroeder begann 2006 mit dem
Bachelorstudiengang »Facility Management«
(Bachelor of Science) an der Beuth Hochschule für Technik Berlin und an der Hochschule für
Technik und Wirtschaft Berlin (HTW). Während
des Studiums absolvierte sie zahlreiche Praktika, unter anderem bei der Deutschen Bahn
und dem Deutschen Bundestag. Von 2008 bis
2011 arbeitete sie als studentische Mitarbeite-
rin bei der Bayer HealthCare Pharmaceuticals
im Bereich Flächenmanagement am Standort
in Berlin-Wedding. Im April 2009 schloss sie
ihr Bachelorstudium erfolgreich ab. Anschließend begann sie den Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen an der Beuth Hochschule für Technik Berlin und beendete diesen
erfolgreich im September 2011.
Henrike Schroeder
Prof. Dr. rer. oec. Karoline Barthel (Jahrgang 1964) absolvierte das Studium der Arbeits- und Organisationspsychologie an der
Technische Universität Berlin. Danach war sie
als wissenschaftliche Assistentin am Institut
für Betriebswirtschaft der Technische Universität Berlin tätig und promovierte 1998. Seit
1992 ist sie Trainerin in verschiedenen Bereichen der Arbeits- und Organisationspsychologie. Von 2001 bis 2005 war sie tätig im Bereich
Personalentwicklung des internationalen Konzerns Bombardier Transportation, in der Entwicklung, Betreuung und Evaluation der betrieblichen Weiterbildung. Seit 2005 ist sie
Prof. Dr.
Karoline Barthel
−
−
Henrike Schroeder,
Prof. Dr. Karoline Barthel
und Jörg Petri
27
Jörg Petri
Unternehmensprofil
28
−
−
Professorin für Personalmanagement, Unternehmenskommunikation und Arbeits- und Or-
ganisationspsychologie an der Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Herr Jörg Petri machte seinen Abschluss
zum Diplomingenieur für Chemietechnik an
der Technischen Universität Dortmund. Seit
1987 arbeitet er für die Schering AG beziehungsweise heutige Bayer HealthCare Pharmaceutical. Nach seiner Tätigkeit als Projektingenieur übernahm er von 1996 bis 1999
die Leitung der Betreuungseinheit Physikalischer Betrieb und Energiewesen des Schering-
Standortes Charlottenburg. Von 1999 bis 2001
leitete er den Stab der Hauptabteilung Technik des Werkes in Bergkamen und übernahm
2001 die Leitung des firmeneigenen Kraftwerkes am Standort Berlin. Seit 2005 ist er an diesem Standort Leiter des neu gegründeten Bereiches Facility Management und Vertreter des
Unternehmens im IFMA-Arbeitskreis »Gebäude-Benchmarking«.
Die Bayer HealthCare Pharmaceuticals entstand 2006 durch die Übernahme der Schering AG durch die Bayer AG. Bayer HealthCare
Pharmaceuticals beschäftigt weltweit mehr
als 38 000 Mitarbeiter in über 100 Ländern,
mit zahlreichen Tochterunternehmen. Im Jahr
2010 erzielte sie einen Umsatz von rund elf
Milliarden Euro. Der größte Standort der Bayer HealthCare Pharmaceuticals ist das Werk in
Berlin (Wedding).
Als forschendes Pharmaunternehmen fokussiert Bayer HealthCare Pharmaceuticals in
Berlin die Kernbereiche Onkologie, Women’s
Healthcare, Diagnostische Bildgebung, Primary Care und Spezial Therapeutika.
ExzellenzTandem
Aktuell sind in Berlin 5300 Mitarbeiter in den
Bereichen: Forschung, Entwicklung, Produktion und Verwaltung beschäftigt.
Kriterien und Methoden für ein nachhaltiges und mitarbeiterbezogenes
Change Management beim Wandel von Zellenbüros in Open Space Offices
Henrike Schroeder , M. Sc.
Prof. Dr. rer. oec. Karoline Barthel
Prof. Dr. Antje Ducki
Unter dem Begriff Zellenbüro wird die Aneinanderreihung von
Einzel-
und
Mehrpersonenbüros
entlang
der
Open
Fassade
wird
als
definiert.
eine
Im
Art
Rahmen
des
der
Masterarbeit wurde die Büroform Open Space
werden können. Man unterscheidet Zellenbüros sowohl in
darauf aufbauend als Weiterentwicklung der
Einzelbüros und Mehrpersonenbüros, als auch in Standard-
Quelle: http://www.bbr.bund.de
Space
Gruppenbüros
verstanden, die über einen gemeinsamen Flur erschlossen
offenen
Gruppenbüro-Variante
welche
platzangebot des Business-Clubs kombiniert
Unterschied zwischen dem Standard- und Komfortzellenbüro
mit
dem
gesehen,
und Komfortzellenbüros. In der Regel befinden sich zwischen
zwei und fünf Personen in einem Mehrpersonenbüro. Der
heterogenen
Arbeits-
wird. Auf einer flurlosen und weitgehend
Quelle: http://www.tiranabusinesspark.com
sind versetzbare Wände. Diese lassen eine schnelle und
stützenfreien Bürofläche wird demnach ein
flexible Änderung der Raumstruktur zu. Die Abbildung auf der
umfangreiches Angebot an Gemeinschafts-
linken Seite zeigt einen Mustergrundriss einer Zellenbüroetage.
zonen für Kommunikation, sowie individuellen
Rückzugsmöglichkeiten
für
konzentrierte
Einzelarbeit geschaffen.
• hohe Konzentration
• hoher Flächenverbrauch
• Nutzung allgemeiner Ressourcen
• keine individuelle Steuerung
• hohe Individualität/ Privatheit/ Vertraulichkeit
• Abhängigkeit von Fassadenraster
• variable Flächennutzung und Strukturanpassung
• (teilweise) fehlende Privatheit
• hoher Sicherheitsaspekt
• unflexibler technischer Ausbau
• Integration von Mitarbeitern
• (teilweise) hohe akustische, visuelle und
• Besprechungen am Arbeitsplatz möglich
• mangelnder Sichtkontakt
• Kombination aus Kommunikation und Isolation
• hohe Nutzerakzeptanz
• schlechte Integration
• Treffpunkte für spontane Kommunikation
• hoher technischer Aufwand
• Präsenzinformation
• Durchgangsbereiche
olfaktorische Belastung
• kurze Wege/ schnelle Entscheidungen
• hohe Mitarbeiterflexibilität
Der Begriff Change Management beschreibt alle Aktivitäten „… des geplanten und systematischen
Die Abbildung zeigt sowohl die Formen der Kommunikation der neuen Büroform, die Arten der
Wandels, der durch die Beeinflussung der Organisationsstruktur, Unternehmenskultur und individuellem
Beteiligung, als auch die Schritte des Veränderungsprozess der Mitarbeiter. Alle Komponenten sollten
Verhalten zu Stande kommt …“. [Kraus / Becker / Fischer, Handbuch ChangeManagement (2004), S.
aufeinander aufbauen, sich nicht widersprechen und auf die Bedürfnisse der beteiligten Personen
16] Ziel des Wandels stellt meist die gleichzeitige Verbesserung von Leistungsfähigkeit der Organisation
ausgerichtet sein.
und der Qualität des Arbeitserlebens dar. [vgl. Doppler / Lauterburg, Change Management (2008), S.
89] Hierbei handelt es sich um einen ganzheitlichen und langfristigen Prozess, welcher „…unter
auftauen
verändern
stabilisieren
erhalten
größtmöglicher Beteiligung der betroffenen …“ Personen stattfinden sollte. [Kraus / Becker / Fischer,
Handbuch ChangeManagement (2004), S. 16] Die Besonderheit beim Umzug von Zellenbüros in Open
Space Offices besteht darin, dass nicht nur die Arbeitsumgebung verändert wird, sondern zusätzlich der
Arbeitsalltag. Die Mitarbeiter haben im Open Space sowohl die Möglichkeit unterschiedliche
Arbeitsbereiche für unterschiedliche Tätigkeiten zu nutzen, als auch zahlreiche Schnittstellen für
spontane oder geplante Kommunikation zur Verfügung. Hierdurch soll die Kreativität, Produktivität und
der Informationsaustausch der Mitarbeiter untereinander gefördert werden. Diese neuen – räumlich
bedingten – Möglichkeiten haben jedoch auch Nachteile. Durch die geförderte Interaktion und Mobilität
der Mitarbeiter, müssen die Open Space Offices aus organisatorischer, räumlicher und akustischer Sicht
optimal auf die Mitarbeiter und deren Tätigkeiten geplant und abgestimmt werden. Dies erfordert für das
Change Management ein hohes Ausmaß an Analyse der Ist-Situation und eine – darauf abgestimmte –
sorgfältige Planung der Soll-Situation. Des Weiteren müssen die Mitarbeiter alte Gewohnheiten des
Arbeitsalltags teilweise ablegen. Gewohnheiten geben Menschen Sicherheit und dienen seit jeher als
Instinktersatz und Entlastungsstrategie. Daher kommt es bei der Ankündigung von Umzügen in Open
Strategie-Interviews
Strategiemit
Interviews mit
Unternehmensleitung
Unternehmensleitung
Kick-off
Großveranstaltung
Interviews
mitmit
Interviews
Führungskräften
Führungs-
kräften
NutzerWorkshops,
Gruppenmeeting
Widerstand
Veränderungsbereitschaft
Chancen u.
Chancen
u.Risiken
Workshops
Risiken
Workshops
Verabschieden
von Spielregeln
und Guidelines
ProjektabschlussMeetings
Roadmap zur
Einführung
Infomarkt,
Infotage
Projekt-Homepage, FAQs, Mailings
kontinuierliche bilaterale Gespräche des Projektteams mit: Führungskräften, Personalorganisation,
Betriebsrat, Fachkräften (Arbeitssicherheit, etc.)
Die Literatur der Masterarbeit zum Thema Change Management ließ die Schlussfolgerung zu, dass nur
Space Offices häufig zu Widerständen durch die Mitarbeiter. Diese Widerstände sind jedoch sowohl
15 bis 30 % aller Veränderungsprojekte erfolgreich abgeschlossen werden. Häufige Gründe hierfür
natürlich für Menschen, als auch wichtig für die individuelle Auseinandersetzung und Annahme der
waren: fehlendes Bewusstsein für die Veränderung, Angst vor dem Unbekannten, fehlende Job-
Veränderung. Für diesen persönlichen Veränderungsprozess benötigen die Mitarbeiter primär
Sicherheit, fehlende Unterstützung. Diesen Faktoren kann durch eine entsprechende ganzheitliche
Informationen über die neue Arbeitssituation, um sich mit dieser eigenständig auseinandersetzen zu
Analyse und Planung, eine offene und ehrliche Kommunikation und die Beteiligung der Mitarbeiter
können. Zusätzlich zur Analyse und Planung bildet daher die Kommunikation einen entscheidenden
entgegengewirkt werden. Der hierfür notwendige Aufwand für das entsprechende Projektteam des
Aspekt des Change Managements. Eine beispielhafte Darstellung des Change Managements zeigt die
Change Managements ist sehr hoch, aber lohnend zugleich. Es muss daher durch das betroffene
Abbildung auf der rechten Seite, welche einer Abbildung aus dem Buch „Flexible Arbeitswelten – so
Unternehmen und das Projektteam ein Weg gefunden werden, dieser Anforderung mit einem
geht´s!“ von Dieter Boch und Stephan Zinser aus dem Jahr 2007 nachempfunden ist.
vertretbaren Aufwand an Personal, Zeit und Kosten gerecht zu werden.
29
M.A. Mirko Schaab, Prof. Dr. Martin Behne, Dipl.-Ing. Frank Vach
Projektbeschreibung
−
Hintergrund. Vor dem Hintergrund des Ausstiegs aus der Atomenergie wird der Anteil der
Erneuerbaren Energien in Deutschland weiter erhöht. Die Windenergie soll zunächst den
größten Beitrag zur regenerativen Stromerzeugung liefern. Da es in Deutschland bereits zu
einer Verknappung der hierfür ausgewiesenen
Flächen kommt, wächst auch das Interesse an
alternativen Einsatzmöglichkeiten für Windkraftanlagen.
Mittlerweile kommen immer häufiger Konzepte zur gebäudeintegrierten Installation von
Kleinwindanlagen beispielsweise auf Dächern
zum Einsatz. Eine weitere Möglichkeit der gebäudeintegrierten Windenergienutzung können leer stehende Hochhäuser bieten. Durch
die Integration eines Windparks würden diese
aufgewertet und könnten einen innovativen
Beitrag zur Energieversorgung liefern.
Aufgabenstellung und Ziel der Arbeit. Ziel dieser Arbeit war es, zu überprüfen, ob und unter
welchen Rahmenbedingungen eine Umnutzung von Hochhäusern zu vertikalen Windparks möglich ist. Auf Basis einer fundierten
Analyse sollte ein Lösungsvorschlag für einen
solchen vertikalen Windpark an einem real
existierenden Hochhaus unter praxisorientierten Bedingungen erarbeitet und dargestellt
werden. Dafür erfolgte im Rahmen der Grundlagenermittlung zunächst eine Recherche leer
stehender Hochhäuser sowohl in Deutschland
als auch weltweit. Der Schwerpunkt lag hierbei auf Hochhäusern in Skelettbauweise. Es
wurde der Stand der Technik von Windenergieanlagen unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Bauarten sowie deren Effizienz
beschrieben. Außerdem wurde auf die rechtlichen Rahmenbedingungen eingegangen sowie das mögliche Windangebot, die beide für
30
ExzellenzTandem
den Betrieb eines vertikalen Windparks von
Bedeutung sind.
Auf der Basis dieser Grundlagen erfolgte zunächst die Überprüfung der geeigneten Gebäude. Das ausgewählte Gebäude wurde
detailliert erläutert und auf die für Windenergieanlagen zur Verfügung stehenden Flächen
hin untersucht. Es wurde eine Marktübersicht
speziell für vertikale Windenergieanlagen
durchgeführt, da diese Bauart aufgrund ihrer
rechteckigen Rotorfläche die im Hochhaus zur
Verfügung stehenden Flächen deutlich besser
ausnutzen können. Im Modellmaßstab wurden die Gebäudeumströmung, Einflüsse von
baulichen Widerständen auf die Leistungsfähigkeit von vertikalen Windenergieanlagen
sowie deren gegenseitige Beeinflussung im
Windkanal untersucht.
Anhand der so erzielten Erkenntnisse wurde
anschließend ein Entwurf für einen vertikalen
Windpark erarbeitet und die Nutzungsmöglichkeit der für die Windenergieanlagen weniger geeigneten unteren Geschosse überprüft.
Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsabschätzung wurden der Energieertrag des geplanten
Windparks sowie die Stromgestehungskosten
ermittelt.
Ergebnisse. Sowohl in Deutschland als auch
international konnte eine große Vielzahl an
leerstehenden Hochhäusern ausfindig gemacht werden. Im Rahmen der Arbeit wurde
das seit 2006 leerstehende Bayer-Hochhaus
in Leverkusen näher betrachtet.
Die Auswahl der Windenergieanlage erfolgte aufgrund einer möglichst großen Nennleistung pro Achsabstand bei gleichzeitig möglichst geringen leistungsspezifischen Kosten.
In den unteren Geschossen wurde eine Photovoltaik-Anlage geplant. Für die optische
Schließung des Baukörpers bei gleichzeitig
guter Gebäudedurchströmung wurde im Fassadenbereich ein Streckgitter vorgesehen.
Die Ertragsabschätzung ergab einen Jahresertrag von 1,1 Gigawattstunden pro Jahr für
PV- und Windenergie. Unter der Annahme eines mittleren Verbrauchskennwertes von 17
Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr
könnte das Bayer-Hochhaus 65 021 Quadratmeter Büroflächen, und somit sämtliche umliegenden Gebäude mit Energie versorgen.
Aufgrund der hohen Investitionskosten der recherchierten vertikalen Windenergieanlagen
ist ein wirtschaftlicher Betrieb des Windparks
derzeit jedoch nicht möglich. Da diese Bauart
momentan noch als Nischenprodukt einzustufen ist, besteht hier ein großes Entwicklungspotenzial. Voraussetzung ist, dass weitere
Ideen entwickelt, konkrete Vorschläge ausgearbeitet und im Rahmen von Pilotprojekten realisiert werden. Nur so lassen sich belastbare
Betriebserfahrungen gewinnen und die Komponenten optimiert werden, um als Folge die
Stromgestehungskosten wettbewerbsfähig zu
machen.
Mirko Schaab hat im Jahr 2006 die Fachhochschulreife am Riehl-Kolleg in Düssel-
dorf erreicht. Danach studierte er Architektur
an der PBSA-Düsseldorf. Seinen Bachelorab-
Die Wahl fiel dabei auf eine Anlage des Herstellers Ropatec.
Die Planung des Windparks erfolgte beim Bayer-Hochhaus im 19. bis 31. Obergeschoss, da
hier Teile des Aussteifungssystems wegfallen. Aufgrund der hohen Gewichtslasten wurden die 286 Exemplare in dem Bereich der
Trägerkonstruktion positioniert. Der geplante
Windpark wurde auf die Kriterien des BundesImmissionsschutzgesetzes (BImSchG) hinsichtlich Lärm, Schattenwurf und Lichtreflexe
untersucht und konnte diese erfüllen. Das Entwurfskonzept für das restliche Gebäude sieht
die Nutzung von einem Geschoss als »BayerEnergy-Lounge« vor.
−
Mirko Schaab
Henrike Schroeder,
Prof. Dr. Karoline Barthel
und Jörg Petri
31
−
−
−
schluss erlangte er im August 2009. Das Masterstudium der Architektur an der Beuth Hochschule für Technik in Berlin schloss er im
September 2011 ab. Parallel zum Studium
konnte Herr Schaab bereits Praxiserfahrung
als studentischer Mitarbeiter in einem Düsseldorfer und einem Berliner Architekturbüro
sammeln.
Prof. Dr. Martin Behne
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne studierte Energie- und Verfahrenstechnik an der TU Berlin.
Seine Promotion mit dem Titel »Temperatur-,
Geschwindigkeits- und Konzentrationsverteilung in Räumen mit Deckenkühlung« absolvierte er ebenfalls an der TU Berlin. Er war Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Hermann-Rietschel-Institut der TU Berlin sowie Visiting Scientist am E.O. Lawrence Berke-
ley National Laboratory in Berkeley, USA. Prof.
Behne war Projektleiter bei der Klimasystemtechnik Esdorn Jahn GmbH in Berlin. Anschließend war er Technischer Leiter bei der ÖKOTEC-Energiemanagement GmbH. Seit 2004
hat er eine Professur für Gebäudetechnik und
Energieeffizientes Bauen an der Beuth-Hochschule für Technik in Berlin und ist nebenberuflich als beratender Energieingenieur tätig.
Frank Vach
Frank Vach, geborener Geye, hat Elektrische
Energietechnik mit dem Schwerpunkt Elektrische Netze an der früheren Technischen Fachhochschule Berlin (heute Beuth-Hochschule
für Technik) studiert und 1995 mit einem Diplom abgeschlossen. In seiner Diplomarbeit
untersuchte er die Energetischen Amortisationszeiten und Erntefaktoren von Windkraftan-
lagen und Heizkraftwerken. Der berufliche Einstieg erfolgte anschließend beim deutschen
Marktführer und Hersteller von Windkraftanlagen, der ENERCON GmbH in Aurich, Güstrow
und Magdeburg. Er ist heute Geschäftsführer
der umweltplan projekt GmbH in Bernau bei
Berlin.
Das 1997 von den Dipl.-Ing. (FH) Ulf Winkler und Frank Vach gegründete Unternehmen
hat unter dem Namen umweltplan projekt
GmbH seit 2002 seinen Sitz in Bernau bei Berlin. Das Unternehmen ist im Bereich der Erneuerbaren Energien umfassend als Planer,
Betreiber, Gutachter und Betriebsführer von
entsprechenden Projekten tätig. Die Schwer-
punkte liegen dabei in den Bereichen Windenergie und Photovoltaik – hauptsächlich in
den Bundesländern Brandenburg, Berlin und
Sachsen-Anhalt. Hier wurden und werden verschiedene Windparks und Photovoltaikanlagen entwickelt und betrieben. International ist
umweltplan mit dem Kerngeschäft Windenergie in Polen und Frankreich aktiv.
Unternehmensprofil
32
ExzellenzTandem
Mirko Schaab M. A. I Prof. Dr. Martin Behne I Dipl. Ing. Frank Vach
LeerstehendesHochhaus
in Detroit
inBangkok
in Krakau
Turmcenter
in Frankfurt
Bayer-Hochhaus
inLeverkusen
Hintergrund
Eine Möglichkeit zur Substitution der Atomenergie durch erneuerbare Energien in Deutschland ist die Windenergie. Aufgrund der Verknappung der für Windenergie ausgewiesenen Flächen in Deutschland wächst
das Interesse an alternativen Nutzungsmöglichkeiten. Um einerseits neue Flächen für die Windkraftanlagen und andererseits vorteilhafte Windbedingungen zu erschließen, wurde die Idee der Umnutzung von
VON HOCHHÄUSERN ZU VERTIKALEN WINDPARKS
leer stehenden Hochhäusern zu vertikalen Windparks konkretisiert und im Rahmen einer Master-ThesisUMNUTZUNG
im
Studiengang Architektur bearbeitet.
BAYER-ENERGY-TOWER
Media-Box
Empfang
Loungebereich
WC-H
WC-D
Aufzug
Foyer
Lager
Eingang
EINGANG EG
Als Grundlage untersucht wurde u.a. folgende Aspekte:
• RechercheleerstehenderHochhäuserinSkelettbauweiseinDeutschlandundweltweit,
• StandderTechnikvonWindenergieanlagenunterBerücksichtigungderBauartensowiederenEffizienz,
• RechtlicheRahmenbedingungenWindenergienutzung.
BAYER-ENERGY-LOUNGE 18. OG
PV-Module
Streckgitter
VVWEA Ropatec Maxi Vertical
Sicherheitsgeländer
Elektrik
Wechselrichter
Lager
PerspektivischeDarstellungdesEntwurfs
Elektrik
Wechselrichter
SOLARPARK 2. - 17. OG
Für den Entwurf wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt und ausgewertet:
122,30
• GeeigneteGebäudeauswahl,
• MarktübersichtvertikaleWindenergieanlagen,
• OptimierungderinstallierbarenRotorflächeundNennleistung,
• WindkanaluntersuchungenfürGebäudeumströmungund
Anordnung von Windkraftanlagen im Modellmaßstab,
• BewertungmöglicherProblemeaufgrundvonSchallemissionen,LichtreflexenundSchattenwurf,
• AbschätzungenzuEnergiertragundWirtschaftlichkeit.
Bar
Präsentationsbereich
Aufgabenstellung und Ziel der Arbeit
Inhalt der Abschlussarbeit war die Analyse aller relevanten Einflussgrößen und der aus den Ergebnissen
resultierende Entwurf für die Umnutzung eines konkreten, in Deutschland leer stehenden Hochhauses.
WINDPARK 19. - 31. OG
N
GRUNDRISSE 1:200
Windpark
Ergebnisse
AmBeispieldesseit2006leerstehendenBayer-HochhausesinLeverkusenwurdeeinvertikalerWindpark
entworfen. Das Entwurfskonzept sieht folgende Nutzungen vor:
• EG–17.OG: VerkleidungmitStreckgitternsowiePhotovoltaik-Anlagen
• 18.OG: Bayer-Energy-Lounge
• 19.bis31.OG: VertikalerWindpark,optimierteRotoranordnung
Die Ertragsabschätzung ergab einen Jahresertrag von 1,1 GWh/a für PV- und Windenergie, womit über
65.000m²Büroflächen,d.h.alleumliegendenBürogebäude,miteletrischemStromversorgtwerdenkönnten.Aufgrundderz.Zt.nochsehrhohenInvestitionskostenisteinwirtschaftlicherBetriebdesWindparks
derzeitjedochnichtmöglich.DennochwirdindiesemBereicheingroßesEntwicklungspotenzialgesehen.
Bayer-EnergyLounge
PV-Module
Streckgitter
ANSICHT WEST 1:200
Ansicht West
MIRKO SCHAAB ! ! MATR.NR.: 768006!!
! ! ! ! ! !
MASTER-ARBEIT!!
! BEUTH HOCHSCHULE FÜR TECHNIK! !
!BETREUER: PROF. DR. M. BEHNE!! !
GUTACHTER: PROF. PETER ARNKE
Modelluntersuchungen im Windkanal
Mit Neuer Energie
in die Zukunft
33
B.Eng. Tino Simsch, Prof. Dr.-Ing. Martin Behne,
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. (FH) Karsten Schomaker
Thermische Analyse der beheizten Fassade im
Großen Tropenhaus im Botanischen Garten Berlin
Projektbeschreibung
−
Das letzte Jahrhundert war geprägt durch
unterschiedlichste Formen des Wachstums.
Die Weltbevölkerung erfuhr einen Anstieg wie
niemals zuvor und die industrielle Revolution
ersetzte manuelle Energie durch den Einsatz
fossiler Brennstoffe. Dadurch stieg der weltweite Energieverbrauch soweit an, dass nun
das Ende des Zeitalters der fossilen Energieträger naht.
Als Konsequenz steigen die Anforderungen
zum Beispiel an die Energieeffizienz von Gebäuden. Das Große Tropenhaus im Botanischen Garten Berlin (GTH) ist hierfür ein besonders auffälliges Beispiel.
Das Große Tropenhaus ist eines der größten
freitragenden Gewächshäuser der Welt. Das
über 100 Jahre alte Gebäude wurde komplett
saniert, wobei besonders Wert auf Energieeffizienz und Umweltentlastung gelegt wurde.
Im September 2009 wurde das Große Tropenhaus nach dreijähriger Grundsanierung wieder
der Öffentlichkeit präsentiert. Der Gebäudebetrieb erfordert im Vergleich mit »normalen«
Gebäuden einen deutlich höheren Energiebedarf, da nutzungsbedingt hohe Raumlufttemperatur und hohe Luftfeuchte (Tropenklima)
erforderlich sind. Optimierungen des Energiebedarfs sind daher besonders sinnvoll.
−
Neben den installierten Heiz- und Lüftungsanlagen sowie deren Betriebsweisen hat die bauphysikalische Qualität der thermischen Hülle
Tino Simsch
34
Tino Simsch ist gelernter Gas-Wasser-Installateur und hat im Frühjahr 2009 sein Bachelorstudium abgeschlossen. Im Herbst 2011
schließt er sein Masterstudium mit der Abschlussarbeit »Thermische Analyse der be-
ExzellenzTandem
einen wesentlichen Einfluss auf die Energieeffizienz des Gebäudes. Die Gebäudehülle des
GTH ist eine beheizte Stahl-Glas-Konstruktion,
die in dieser Art noch nie gebaut wurde.
Ziel dieses Projektes ist es, die Fassade im
Hinblick auf deren thermische Qualität experimentell zu untersuchen und zu bewerten.
Als Ergebnis der Arbeit stellte sich heraus,
dass man alleine mit der Fassadenheizung im
gefahrenen Temperatur- und Feuchtebereich
Tauwasserausscheidungen an den Verglasungen und Profilen nicht vollständig vermeiden
kann. Eine Änderung der Betriebsweise, die
eine gezielte Feuchteabsenkung mit beinhaltet kann hier Abhilfe schaffen.
Einige Bereiche erfahren einen sehr geringen Luftwechsel, wodurch sich die absolute
Feuchte erhöht. Durch die Erhöhung der absoluten Feuchte, steigt die Taupunkttemperatur und damit die Gefahr der Kondensation an
den Glasflächen und den Profilen. Hier könnten zusätzliche installierte Lüftungskanäle
den Luftwechsel erhöhen.
Mit Hilfe der Thermografie wurde die thermische Qualität der Fassade des GTH untersucht.
Dort kristallisierten sich keine Schwachpunkte heraus. Die Ausführung und Konstruktion
sowie die Wasserdurchströmung der Fassade
scheinen in Ordnung zu sein.
heizten Fassade des Großen Tropenhauses
im Botanischen Garten Berlin« an der Beuth
Hochschule für Technik erfolgreich ab. Neben
seinem Studium konnte Herr Simsch im elterlichen Betrieb Firma Peter Simsch GmbH Gas-
−
−
Wasser-Heizung wertvolle Praxiserfahrungen
in den einzelnen Leistungsphasen der HOAI
Teil IX »Leistungen bei der Technischen Ausrüstung« sammeln.
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne hat nach seinem Studium an der Technischen Universität
Berlin in Energie- und Verfahrenstechnik zum
Thema »Temperatur-, Geschwindigkeits- und
Konzentrationsverteilung in Räumen mit Deckenkühlung« promoviert. Er hat über 20 Jahre Berufserfahrung in der Wärme-, Kälte-, und
Klimatechnik sowie in der Energieberatung.
Prof. Behne hat als Projektmanager, Berater
und technischer Leiter bei der Klimasystem-
technik Esdorn Jahn GmbH gearbeitet und berät Industriekunden der ÖKOTEC Energiemanagement GmbH. An der Beuth Hochschule für
Technik Berlin lehrt und forscht Prof. Dr.-Ing.
Martin Behne im Studiengang Architektur in
den Bereichen Gebäudetechnik und Energieeffizientes Bauen. Weiterhin war er Referent
auf zahlreichen nationalen und internationalen Konferenzen und Symposien.
Prof. Dr. Martin Behne
Karsten Schomaker ist kommissarischer
Betriebsleiter und Bereichsleiter Technik, Infrastruktur und Umwelt in der Betriebsgesellschaft für die ZE BGBM mbH sowie Vor-
standmitglied von SUSTAINUM-Institut für
zukunftsfähiges Wirtschaften Berlin e.V. an
der Hochschule für Wirtschaft und Recht
(HWR) Berlin.
Karsten Schomaker
B.Eng. Tino Simsch,
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm.
(FH) Karsten Schomaker und
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne
35
Unternehmensprofil
36
−
Die Betriebsgesellschaft für die Zentraleinrichtung Botanischer Garten und Botanisches Museum (BG BGBM) mit beschränkter
Haftung hat am 1. April 2007 ihre Geschäftstätigkeit aufgenommen. Gegenstand des Unternehmens ist die qualitätssichernde und
kostengünstige Unterstützung der Alleinge-
ExzellenzTandem
sellschafterin Freie Universität Berlin bei der
gärtnerischen, technischen und infrastrukturellen Bewirtschaftung der Zentraleinrichtung
Botanischer Garten und Botanisches Museum
Berlin-Dahlem (ZE BGBM) sowie weiterer Einrichtungen der Universität.
THERMISCHE
THERMISCHE
ANALYSE
ANALYSE
DER
DER
BEHEIZTEN
FASSADE
DES
GROSSEN
TROPENHAUSES
IMIM
BEHEIZTEN
FASSADE
DES
GROSSEN
TROPENHAUSES
THERMISCHE
ANALYSE
BOTANISCHEN
GARTEN;
BERLIN
BOTANISCHEN
GARTEN;
BERLIN
DER BEHEIZTEN
FASSADE DES
GROSSEN
TROPENHAUSES IM
Tino
Simsch
M.Eng.
, Dr.
Ing.Ing.
Martin
Behne,
Dipl.
Ing.
Karsten
Schomaker
Tino
Simsch
M.Eng.
, Dr.
Martin
Behne,
Dipl.
Ing.
Karsten
Schomaker
BOTANISCHEN
GARTEN;
BERLIN
Beuth-Hochschule
für Technik
Berlin,Berlin,
Luxemburger
Str. 10,Str.
13353
Betriebsgesellschaft
Botanischer
GartenGarten
für diefür
ZE die
BGBM
mbH, Königin-Luise-Straße
6-8, 14195
Beuth-Hochschule
für Technik
Luxemburger
10, Berlin;
13353 Berlin;
Betriebsgesellschaft
Botanischer
ZE BGBM
mbH, Königin-Luise-Straße
6-8, Berlin-Dahlem
14195 Berlin-Dahlem
Tino Simsch M.Eng. , Dr. Ing. Martin Behne, Dipl. Ing. Karsten Schomaker
Das
Große
Tropenhaus
Das
Große
Tropenhaus
Beuth-Hochschule für Technik Berlin, Luxemburger Str. 10, 13353 Berlin; Betriebsgesellschaft Botanischer Garten für die ZE BGBM mbH, Königin-Luise-Straße 6-8, 14195 Berlin-Dahlem
Das Große Tropenhaus
• Länge
• Länge
ca. ca. 60 m60 m
• Fassadenfläche:
• Fassadenfläche: 4.5004.500
m² m²
• Grundfläche:
• Grundfläche: 1.7301.730
m² m²
• Breite
• •Breite
ca.
Längeca.
ca.29 m 29
60mm
• Transparente
• Fassadenfläche:
Transparente
Fläche:
Fläche:
4.100
4.100
m² m²m²
•
4.500
• •Raumvolumen:
37.000
m³
•
Raumvolumen:
37.000
Grundfläche:
1.730
m² m³
• Firsthöhe
• •Firsthöhe
ca. ca.ca.
25 m 25
Breite
29mm
• Firsthöhe ca.
• •Heizlast
ca. ca.
•
Heizlast
Raumvolumen:
• Transparente Fläche: 4.100 m²
Zielstellung
Zielstellung
Zielstellung
25 m
200 kW
200
37.000
m³ kW
• Heizlast ca.
200 kW
Außen-Thermografieaufnahmen
Außen-Thermografieaufnahmen
InnenThermografieaufnahmen
InnenThermografieaufnahmen
Neben
den den
installierten
installierten
Heiz-Heizund und
LüftungsLüftungs- Innen- Thermografieaufnahmen
Außen-ThermografieaufnahmenNeben
anlagen
sowiesowie
derenderen
Betriebsweisen
hat die
anlagen
Betriebsweisen
hat die
0
34,0
34,0
38,0
20
10
15
10
5
10
5
10
5
0
5
0
0
5
15
20
15
15
10
20.2.11
20.2.11
21.2.11
21.2.11
22.2.11
22.2.11
23.2.11
23.2.11
24.2.11
24.2.11
0
0
WassergehaltWassergehalt
Modul
Sättigungsdefizit
Modul
GLT
Modul
Sättigungsdefizit
Modul berechneter Wassergehalt
berechneter Wassergehalt
GLT
20.2.11
21.2.11
22.2.11
23.2.11
24.2.11
Scheibentemperatur
Taupunkttemperatur
Scheibentemperatur
Taupunkttemperatur
Wassergehalt Modul
Sättigungsdefizit Modul
berechneter Wassergehalt GLT
Scheibentemperatur
Taupunkttemperatur
30,0
26,0
22,0
18,0
14,0
21.2.2011
28
Taupunktunterschreitungen
26
Temperatur in °C
5
38,0
25
20
30,0
34,0
30,0
26,0
26,0
22,0
24
28
28
26
26
24
22
24
22
20
22
20
Temperatur in °C
10
15
Feuchte abs. [g/kg]
15
38,0
20
25
Temperatur in °C
20
25
Temperatur
in °C in °C
Temperatur
20
Ergebnisse
Ergebnisse
derder
Analysen
Analysen
Ergebnisse der Analysen
25
Temperatur
Temperatur
[ °C] [ °C]
Temperatur in °C
25
Temperatur [ °C]
25
Feuchte abs. [g/kg]
Feuchte abs. [g/kg]
Neben den installierten
Heiz-der
und thermischen
Lüftungsbauphysikalische
bauphysikalische
Qualität
der
thermischen
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anlagen
sowie
deren Betriebsweisen
HülleHülle
eineneinen
wesentlichen
wesentlichen
Einfluss
Einfluss
auf hat
auf
diediedie
bauphysikalische
Energieeffizienz
des Gebäudes.
Dieder
Gebäudehülle
Energieeffizienz
desQualität
Gebäudes.
Die thermischen
Gebäudehülle
Hülle
einen
wesentlichen
Einfluss
auf
die
des GTH
eine
Stahl-Glas-Konstruktion,
desist
GTH
istbeheizte
eine beheizte
Energieeffizienz
Die wurde.
Gebäudehülle
die indie
dieser
in dieser
Art noch
Artdes
noch
nieGebäudes.
gebaut
nie gebaut
wurde.
des
GTH
ist
eine
beheizte
Ziel der
ist esistdie
im Hinblick
Ziel Analyse
der Analyse
esFassade
die Fassade
im Hinblick
die in dieser Art noch nie gebaut wurde.
auf Tauwasserausfall
im Betrieb
experimentell
auf Tauwasserausfall
im Betrieb
experimentell
Ziel der Analyse ist es die Fassade im Hinblick
zu untersuchen.
zu
untersuchen.
auf Tauwasserausfall im Betrieb experimentell
zu untersuchen.
18
20
18
22,0
18,0
16
18
16
18,0
14,0
14
16
14
21.2.201124.2.2011
14,0
24.2.201127.2.2011
27.2.20112.3.2011
2.3.2011 5.3.2011
5.3.2011 8.3.2011
8.3.2011
Profiltemperatur
Vorlauf
Profiltemperatur
mitte27.2.2011Profiltemperatur
Rücklauf
Taupunkttemperatur
Profiltemperatur
Vorlauf
mitte
Profiltemperatur
Rücklauf
Taupunkttemperatur
21.2.2011
24.2.2011 Profiltemperatur
2.3.2011
5.3.2011
8.3.2011
Profiltemperatur Vorlauf
Profiltemperatur mitte
Profiltemperatur Rücklauf
Taupunkttemperatur
20.2.2011
14
20.2.2011
21.2.2011
21.2.2011
22.2.2011
22.2.2011
23.2.2011
23.2.2011
24.2.2011
24.2.2011
Scheibentemperatur
oben
Scheibentemperatur
oben
mitte22.2.2011
Scheibentemperatur
unten
Taupunkttemperatur
Scheibentemperatur
mitte
Scheibentemperatur
unten
Taupunkttemperatur
20.2.2011Scheibentemperatur
21.2.2011
23.2.2011
24.2.2011
Scheibentemperatur oben
Scheibentemperatur mitte
Scheibentemperatur unten
Taupunkttemperatur
Messungen
Messungen
und und
Berechnungen
zeigen
, dass
Analyse
belegt
deutlich,
dass dass
eine eineGezielt
durchgeführte
Messungen
belegen,
dass dass
Berechnungen
zeigen
, dassDie Die
Analyse
belegt
deutlich,
Gezielt
durchgeführte
Messungen
belegen,
Messungen
undinstallierte
Berechnungen
zeigen
, dass
Die Analyse belegt andeutlich,
dass
eine im Gezielt
durchgeführte
Messungen
belegen,
dass
das das
gebäudeseitig
System
zur
den den
Profilen
unteren
Bereich
der Fassade
an den
Glasflächen
gebäudeseitig
installierte
System
zurTauwasserausscheidung
Tauwasserausscheidung
an
Profilen
im unteren
Bereich
der
Fassade
an
den Glasflächen
das
gebäudeseitig
installierte
System
zur
Tauwasserausscheidung
an
den
Profilen
im
unteren
Bereich
der
Fassade
an
den
Glasflächen
Vermeidung
von Tauwasser
die messtechnisch
Tauwasser
anfällt
.
Vermeidung
von Tauwasser
die messtechnischstattfindet.
stattfindet.
Tauwasser
anfällt
.
stattfindet.
Vermeidung
von erkennt.
TauwasserDas
dieinmesstechnisch
anfällt
.
belegte
„Gefahr“
nicht
diein GLT
am am
27. Februar
2011 2011
bis bis
über überEs Tauwasser
wird
auch
deutlich,
dass dass
die Scheibenbelegte
„Gefahr“
nicht
erkennt.
Das
die GLTBeginnend
Beginnend
27. Februar
Es wird
auch
deutlich,
die Scheibenbelegte „Gefahr“ nicht erkennt. Das in die GLT
Beginnend am 27. Februar 2011 bis über
Es wird auch deutlich, dass die Scheibeneingebundene
Modul
ermittelt
eine eine
andere
gesamten
dargestellten
Messzyklus.
nichtnicht
einheitlich
sind.sind.
eingebundene
Modul
ermittelt
andereden den
gesamten
dargestellten
Messzyklus.oberflächentemperaturen
oberflächentemperaturen
einheitlich
eingebundene Modul ermittelt eine andere
den gesamten dargestellten Messzyklus.
oberflächentemperaturen nicht einheitlich sind.
Feuchte
(Kurve
„Wassergehalt
Modul“)
als sich
Die Die
Kondensation
tritt tritt
in in
den
MittagbisbisbisDieDie
Unterschiede
zwischen
„oben“
und
„unten“
Feuchte
(Kurve
Kondensation
tritt
in den
den
MittagDie
Unterschiede
zwischen
„oben“
„unten“
Feuchte
(Kurve„Wassergehalt
„WassergehaltModul“)
Modul“) als
als sich
sich
Die Kondensation
MittagUnterschiede
zwischen
„oben“
und und
„unten“
aus aus
den
Raumluftzustands-Messwerte
(Kurve
Nachmittagsstunden
auf,
da
die
Fassadenheizung
liegen
oft
bei
mehr
als
3
K.
den
Raumluftzustands-Messwerte
(Kurve
Nachmittagsstunden
auf,
da
die
Fassadenheizung
liegen
oft
bei
mehr
als
3
K.
aus den Raumluftzustands-Messwerte (Kurve
Nachmittagsstunden auf, da die Fassadenheizung
liegen oft bei mehr als 3 K.
„Wassergehalt
GLT)
bestimmen
lässt.
zu
diesem
Zeitpunkt
nicht
in
Betrieb
ist.
Grundlage
„Wassergehalt
GLT)
bestimmen
lässt.
zu
diesem
Zeitpunkt
nicht
in
Betrieb
ist.
Grundlage
„Wassergehalt GLT) bestimmen lässt.
zu diesem Zeitpunkt nicht in Betrieb ist. Grundlage
ist dieist
Berechnung
der Taupunktemperatur
ausaus
der
dieBerechnung
Berechnung
derTaupunktemperatur
Taupunktemperatur
aus
der
ist
die
der
der
rel. Feuchte
und und
Raumtemperatur
desdes
jeweiligen
rel.
Feuchte
undRaumtemperatur
Raumtemperatur
desjeweiligen
jeweiligen
rel. Feuchte
Sektors
in der
Höhe.
(hier(hier
3 m).
Sektors
injeweiligen
derjeweiligen
jeweiligen
Höhe.
(hier
m).
Sektors
in
der
Höhe.
33
m).
Simsch
offiziell
Tino Simsch Tino
offiziell
gesponsort
Tino
Simsch
offiziellgesponsort
gesponsort
von
P.
von Fa P. Simsch
GmbH
von Fa
Fa
P.Simsch
SimschGmbH
GmbH
37
Islam Abdel-Mola, Prof. Dr.-Ing. Peter Hussels, Dr. Jörn Hoyer
Entwicklung einer Schaltung zur Verbesserung der
Projektbeschreibung
−
Die Weiterentwicklung von MR-Sensoren
wurde durch die Entwicklung moderner Dünnschicht-Technologien in den neunziger Jahren vorangetrieben und brachte verschiedene
Sensortypen für jeweilige Applikationen hervor. Seither stand die Optimierung der Konstruktionsweise von MR-Sensoren zur Verbesserung der Zuverlässigkeit beziehungsweise
Genauigkeit bei den Herstellern im Vordergrund.
Doch nicht nur die Weiterentwicklung des Sensors hinsichtlich der Miniaturisierung und des
Designs sind von Interesse, sondern auch
die dazugehörige Sekundärelektronik und
die sensorspezifische Signalverarbeitung.
Denn durch die Optimierung der Signalverarbeitung sowie der Signalaufbereitung, lassen sich Leistungsmerkmale erzielen, die allein durch die Optimierung des Messelements
nicht machbar wären. Aus diesem Grund wird
zunehmend die Weiterentwicklung beider Bereiche gleichermaßen betrieben. Diese Tatsa-
Ergebnis der Signalkopplung
zweier Sinus-Schwingungen
38
ExzellenzTandem
che führte zur Motivation, das Thema der Signalkopplung von mehreren AMR-Sensoren zu
untersuchen.
Neben der Entwicklung einer Schaltung wurde nach geeigneten Verfahren zur Signalkopplung von AMR-Sensoren gesucht. Anschließend sollte durch eine Mittelwertbildung
zweier gekoppelter Messsignale eine Verbesserung der Signalausgangsqualität erzielt
werden. Unter der Annahme, dass es sich
hierbei, statistisch gesehen, um zufällige Fehler bzw. Abweichungen der Mittelwerte in den
einzelnen Messsignalen handelt, würde man
eine Minimierung der Messfehler um den Faktor √N beobachten können, wobei N die Anzahl der Einzelmessungen ist.
Im ersten Schritt wurden verschiedene theoretische Möglichkeiten der Signalanalyse,
Signalkonditionierung sowie der Signalverarbeitung aufgearbeitet. Unter anderem wurden folgende Themenbereiche diesbezüglich
behandelt: FFT-Analyse, Offsetkompensation
und Verstärkungsregelung sowie Transformationsvorgänge von harmonischen Schwingungen im Zeigerraum.
−
−
−
Die in der Theorie festgestellten Erkenntnisse,
wurden anschließend in LabView umgesetzt
und bewertet. Das Ergebnis als gesamt Paket zeigt im Frequenzspektrum eine Unterdrückung der störenden Rauschsignale. Durch die
Skalierung und weiteren Signalkonditionierungen ließen sich auch Amplituden- und Phasenbeziehung zwischen den einzelnen Ausgangssignalen des AMR-Sensors verbessern.
Herr Islam Abdel-Mola hat 2011 sein Bachelorstudium in Elektrotechnik an der Beuth
Hochschule für Technik beendet und verfolgt
eine fachliche Weiterentwicklung durch den
Masterstudiengang Automatisierungssysteme. Er absolvierte zahlreiche Praktika unter
anderem ein Auslandspraktikum bei der Fir-
ma Al Fanar General Contractor & Gas Services
in den Vereinigten Arabischen Emiraten (Abu
Dhabi). Verantwortung übernahm Herr AbdelMola auch als studentische Vertretung an der
Hochschule in der Berufungskommission für
den Studiengang Elektrotechnik.
Islam Abdel-Mola
Nach seinem Diplomabschluss der Elektrotechnik 1978 war Prof. Dr.-Ing. Peter Hussels
als Entwicklungsingenieur im Forschungsinstitut Berlin der AEG tätig und promovierte 1984
währenddessen an der Technischen Universität Berlin auf dem Gebiet der Regelung elektrischer Maschinen. Seine Arbeitsgebiete im Forschungsinstitut waren die Leistungselektronik
zur Speisung von Drehstrommotoren und die
Entwicklung von Steuer- und Regeleinrichtungen für die Umrichterantriebstechnik. 1989
wurde Herr Hussels zum Professor an der
Technischen Fachhochschule Berlin im Fachgebiet Elektronik berufen und war bis 2001
als Berater für die Firmen AEG, Alstom, Daimler Crysler tätig. Bis heute erteilte er 20 Patente auf den Gebieten Regelung elektrischer Maschinen und Umrichter.
Prof. Dr. Peter Hussels
Dr. Jörn Hoyer promovierte 2007 am Institut
für Angewandte Physik Hamburg im Bereich
»Magnetismus an Grenzflächen«. Bis 2008 ar-
beitete er dort als Wissenschaftlicher Angestellter. Seit 2009 Dr. Jörn Hoyer Entwicklungsleiter bei BOGEN Electronic.
Dr. Jörn Hoyer
Seit 1951 entwickelt und produziert die Firma BOGEN Electronic Magnetköpfe für anspruchsvolle Anwendungen. Die Erarbeitung
und Umsetzung kundenspezifischer Lösungen
zählt zu den Kernkompetenzen. Die Technologie wird unter anderen für die Zugangskontrolle in Parkhäusern, für die Erkennung von Kre-
ditkarten-Informationen in Bankautomaten
sowie für die sichere Erkennung von Banknoten weltweit eingesetzt. Branchenspezifische
Sonderlösungen zum Beispiel für den Medizinbereich, zur Steuerung von Strickmaschinen oder für Fotolabore runden das Produktportfolio ab.
Unternehmensprofil
39
Einen Meilenstein setzte Bogen 1995 mit der
Produktentwicklung und erfolgreichen Markteinführung eines innovativen Magnetisierungsverfahrens. Durch diese Innovation hat
sich das Unternehmen zu einem international anerkannten Spezialisten für magnetische
Maßstäbe und kundenspezifischen Lösungen
für die hoch genaue Messung von Länge, Winkel, Drehzahl und Position entwickelt. Basierend auf der patentierten Technologie in Verbindung mit speziell entwickelten Sensoren
werden neue und vor allem bessere Lösungen
für anspruchsvolle Anwendungen ermöglicht.
40
ExzellenzTandem
BOGEN hat in den letzten Jahren die schon
hohe Genauigkeit seiner Produkte ständig verbessert. Sie sind in der Lage, lineare magnetische Maßstäbe mit einer reproduzierbaren Genauigkeit auch von ±10 µm herzustellen. Somit
zählt Bogen in Europa zu den ersten Herstellern, die in dieser Genauigkeitsklasse Rollenware zu 50 oder 100 Meter herstellen können.
Die Produktionsanlagen wurden vom Fraunhofer IPK (Institut für Produktionsanlagen und
Konstruktionstechnik) geprüft und zertifiziert
und weisen eine Abweichung von ±3,5 µm auf.
Entwicklung einer Schaltung zur Optimierung der
Bachelorarbeit im FB VII, Studiengang Elektrotechnik
Bearbeitung: Herr I. Abdel-Mola; Hochschulbetreung: Herr Prof. Dr. Ing- P. Hussels, BHT; Firmenbetreung: Herr Dr. J. Hoyer, Bogen Electronic GmbH
Einführung in die MR-Technologie
Der Einsatz von magnetoresistiven Sensoren zur analogen Messung magnetischer Felder, begann in den achtziger Jahren mit
einfachen Barberpolstruktur-Widerstandsbrücken unter anderem
von der Firma Philips. Diese Sensoren führten zunächst zu großen
Fehler bei den Messungen, so dass sich das magnetoresistive Sensorprinzip am Markt nur sehr schwer durchsetzen konnte.
Zu Beginn der neunziger Jahre entstand, vor allem im IMO-Wetzlar, eine Reihe von neuen Konzepten, die AMR-Sensoren nun auch
zur genauen Messung von Magnetfeldern einsetzbar machten.
Es entstand eine Vielzahl neuer anwendungsspezifischer magnetoresistiven Sensoren. Gegenwärtig werden magnetoresistive
Sensoren unter Nutzung des anisotropen Widerstandseffekts
(AMR-Effekt), Innovationsimpulse in den Bereichen Fahrzeug-,
Maschinenbau und der Medizintechnik sowie auch im Bereich der
Elektronik und Informationstechnik zugeschrieben. Die Messaufgaben reichen von Feldmessungen und Kompassanwendungen
über Drehzahl-, Längen- und Winkelmessung bis zur Stromsensorik. Sie ersetzen z. B. zunehmend Feldplatten (Magnetic Dependent Resistor), da AMR-Sensoren bei höheren Betriebstemperaturen eingesetzt werden und eine bessere Linearität aufweisen.
Aufgabenstellung und das Konzept der Sinalkopplung
Neben der Entwicklung einer Schaltung war die Überlegung eines geeigneten Verfahrens zur Signalkopplung. Durch eine anschließende Mittelwertbildung der gekoppelten Messsignale sollte eine Verbesserung der Signalausgangsqualität erzielt werden. Unter der Annahme, dass es sich hierbei, statistisch gesehen, um zufällige Fehler bzw. Abweichungen der Mittelwerte in den einzelnen
Messsignalen handelt, würde man eine Minimierung der Fehler proportional zu (1-1/Wurzel aus N)
beobachten können. Wobei N die Anzahl der Einzelmessungen ist. Die Sensorsignale wurden mit
LabView analysiert und aufbereitet, um durch eine geeignete mathematische Operation eine sinnvolle Verbindung bzw. Kopplung der Signale zu erzielen.
Eine wichtige Anforderung bezüglich der praktischen Anwendung war, dass die Signalkopplung sowohl für dynamische als auch statische Zustände zu erfolgen hat.
Ein Ansatz für die Vorgehensweise liefert die sogenannte Rotationsmatrix. Diese Matrix beschreibt
die Drehung von Zeigern um einen bestimmten Winkel und um einen festen Ursprung im Euklidischen Raum. Mit der Information einer Bezugsphase sowie zweier Momentanwerten der Signale, ließ
sich nun eine Überführung der einzelnen Signale realisieren.
Ergebnis
Ergebnisse:
• Rauschunterdrückung für Frequenzen im Bereich 200-600Hz
• Verbesserung der Phasenbeziehung zwischen Sin/Cos von anfänglich 88,41° auf 89,87° (ideal 90°).
Das Ergebnis der Signalkopplung zeigt im Frequenzspektrum eine
Unterdrückung der störenden Rauschsignale.
Durch die Skalierung und weiteren Signalkonditionierungen ließen sich auch Amplituden- und Phasenbeziehung zwischen den
einzelnen Ausgangssignalen des AMR-Sensors verbessern.
41
42
ExzellenzTandem
ExzellenzTandems
auf Promotionsebene
43
Felix Hart, Prof. Dr. Stephan Hinderlich, Dr. Hans Baumeister
Entwicklung neuer therapeutischer
Antikörper für die Tumortherapie
Projektbeschreibung
−
Bereits vor über 100 Jahren war es Paul Ehrlich, der vorschlug, Antikörper für die Tumortherapie einzusetzen (Ehrlich 1906). Als ein
Meilenstein auf dem Weg zur Produktion von
monoklonalen, therapeutischen Antikörpern
ist die Hybridom-Technologie zu nennen (Köhler und Milstein 1975). Die dabei produzierten Antikörper können jedoch im Menschen
unerwünschte immunogene Reaktionen hervorrufen, da sie in Mauszellen produziert werden. Im weiteren Verlauf der Entwicklung war
es unter Zuhilfenahme von molekularbiologischen Methoden möglich diese Antikörper
denen vom Menschen anzugleichen – diese werden als »humanisierte« Antikörper bezeichnet. Der Vorteil von solchen Antikörpern
ist es, dass sie nicht als fremde Strukturen erkannt werden. Somit werden Abwehrreaktionen wie Fieber oder die Eliminierung des Antikörpers – wodurch die Therapie unwirksam
wird – vermindert. Mittlerweile gibt es verschiedene Antikörper, die zur Therapie von
Krebserkrankungen zugelassen sind. Als Beispiele seien hier Rituximab (Genentech, Biogen Idec, Roche) zur Therapie von Non-Hodgkin-Lymphomen oder Bevacizumab (Avastin,
Genentech) zur Therapie von kolorektalen Karzinomen beziehungsweise Brust- und Lungenkrebs genannt (Weiner, Surana und Wang
2010).
Das einstige Dogma der Biochemie – von der
DNA, zur RNA, zum Protein – musste um posttranslationale Modifikationen erweitert werden. Durch bestimmte Prozesse werden an die
aus Aminosäuren aufgebauten Proteine Moleküle angeknüpft; dies können beispielsweise
Phosphat-, Acetat- oder Methylgruppen sein.
Eine weitere wichtige Modifikation von Proteinen ist deren Glykosylierung. Die Glykanstrukturen sind verzweigte Verbindungen von
44
ExzellenzTandem
Monosacchariden, die einen wesentlichen
Einfluss auf die Funktion, die korrekte Faltung
und die Interaktion der Proteine mit anderen
Proteinen nehmen. Glycotope GmbH verfügt
mit ihren Zelllinien über Expressionssysteme,
die es erlauben Glykoproteine – wie Antikörper – mit unterschiedlichen humanen Glykosylierungen zu produzieren. Ziel dabei ist es,
die Wirksamkeit und Verträglichkeit der therapeutischen Antikörper oder Proteine im Patienten zu erhöhen.
In dem vorgestellten ExzellenzTandem wurden
acht Antikörper-Konstrukte in einer GlycoExpressTM-Zelllinie hergestellt und auf ihre biologische Funktionalität hin getestet. Als Modellantikörper diente ein Antikörper, der ein
bestimmtes glykosyliertes Peptid des Proteins Mucin 1 (MUC-1) erkennt, welches besonders auf Karzinomen vorzufinden ist (Gendler 2001). Im Rahmen der Klonentwicklung
wurden dafür zunächst Klone generiert und
hoch produktive Klone ausgewählt. Anschließend erfolgten die Produktion von Antikörpern sowie die Entwicklung einer geeigneten Methode zur Aufreinigung der Antikörper
aus dem Kulturüberstand der Produktionszellen. Die gereinigten Antikörper wurden proteinchemisch und biochemisch charakterisiert,
um dann funktionelle Untersuchungen vorzunehmen. Zunächst konnte die spezifische
Bindung der Antikörper am Glykopeptid von
MUC-1 mittels ELISA (»enzyme linked immunosorbent assay«) gezeigt werden. An MUC-1
exprimierenden Krebszelllinien wurde mit Immunfluoreszenz-Mikroskopie die Bindung an
das natürliche Antigen nachgewiesen. Funktionell wurde die Antikörper-vermittelte spezifische Lyse von Zielzellen durch Effektorzellen
des Immunsystems untersucht. Dafür wurden entsprechende Zellen aus dem Blut von
freiwilligen Spendern gewonnen und zusammen mit MUC1 exprimierenden Zellen (Krebszelllinien) und verschiedenen Antikörperkonzentrationen inkubiert. Die Antikörper binden
spezifisch an die Krebszellen und rekrutieren
Effektorzellen des Immunsystems zur Lyse der
Krebszellen.
Die acht Antikörper-Konstrukte wurden erfolgreich kloniert, produziert und aufgereinigt.
Eine von der Antikörperkonzentration abhängige spezifische Lyse von Krebszellen wurde
gezeigt. Die erzielten Ergebnisse machen die
Antikörper zu erfolgversprechenden Kandidaten für die Tumortherapie, deren Potenzial in
folgenden Versuchen weiter untersucht wird.
Felix Hart studierte Biotechnologie an der
Beuth Hochschule für Technik, wo er 2008
seinen Bachelor- und 2010 seinen Masterabschluss machte. Im Rahmen eines Praktikums
für die Bachelorarbeit arbeitete er an der University of Auckland in Neuseeland. Dort untersuchte er Polymerasen von vier Rubularviren
in der Arbeitsgruppe »Structure Biology« von
Prof. Baker. Während des Masterstudiums absolvierte er ein Forschungspraktikum am »Department of Microbiology« an der North Carolina State University in den USA. Im Labor von
Prof. Flickinger entwickelte er ein System zur
Messung der Kohlenstoffbilanz von methylotrophen Mikroorganismen während Fermentationsprozessen. Seine Masterarbeit fertigte er
am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in der Gruppe von Prof. Seeberger an. Dort untersuchte er die Rolle von
Lektin-Glycan-Interaktionen bei der Wirtszellbindung von apicomplexen Parasiten in der
Arbeitsgruppe »Glycobiology of microbe/host
interaction«.
Felix Hart
Prof. Dr. Stephan Hinderlich studierte Biochemie und promovierte am Institut für Mole-
kulare Biologie und Biochemie an der Freien
Universität Berlin. Er habilitierte 2003 wäh-
Prof. Dr. Stephan
Hinderlich
−
−
Felix Hart, Dr. Hans Baumeister, Prof. Dr. Stephan
Hinderlich
45
Dr. Hans Baumeister
Unternehmensprofil
46
−
−
rend er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
der Charité arbeitete. Seit 2007 ist er Profes-
sor für Biochemie an der Beuth Hochschule für
Technik Berlin.
Dr. Hans Baumeister studierte Biochemie
und Molekulare Biologie an der Freien Universität Berlin und der Universität Hamburg. Er arbeitete unter anderem für das Deutsche Institut für Ernährungsforschung in Potsdam sowie
beim Roche-Institut für Molekulare Biologie in
Nutley. Bei Glycotope leitete er zwischen 2001
und 2007 die »GlycoEngineering«-Gruppe sowie das Service-Geschäft und war von 2007
bis 2010 Vorstand für das operative Geschäft.
Zurzeit ist er für das Immunomonitoring von
klinischen Studien verantwortlich.
Glycotope GmbH ist ein BiotechnologieUnternehmen mit einem Entwicklungsbereich am Standort Berlin und einer GMP Facility am Standort Heidelberg. Der R&D-Bereich
ist spezialisiert auf die Entwicklung von glykooptimierten biologischen Wirkstoffen zur therapeutischen Anwendung. Der Produktionsbereich realisiert die GMP Produktion eigener
sowie Auftragsprodukte in tierischen Zellen.
Mit der GlycoExpressTM-Plattform steht eine
Technologie für die Entwicklung glykosylierter Proteine bis zu deren effektiven Produktion für eine therapeutische Anwendung zur
Verfügung.
ExzellenzTandem
Neben den eigenen Entwicklungen bietet Glycotope sein »Know-how« auch für Auftragsprojekte an und hat eine eigene Produktlinie
für immundiagnostische Kits.
Development of Novel Antibody Constructs for Tumor Therapy
Felix Hart*#, Johanna Rühmann*, Hans Baumeister*, Stephan Hinderlich#, Antje Danielczyk*, Renate Stahn*, Steffen Goletz*
*Glycotope GmbH, Robert-Roessle-Str. 10, D-13125 Berlin, Germany; #Beuth Hochschule für Technik, Department of Life Sciences and Technology, Seestr. 64, D-13347 Berlin, Germany
More than 100 years ago, Paul Ehrlich suggested using antibodies for tumor therapy1.
The first milestone towards antibody production for clinical application was the development
of hybridoma technology2. Since then, much progress in the development of monoclonal
antibodies has been made, ranging from chimeric to glyco-optimized fully human antibodies.
Being able to produce fully humanized antibodies, problems such as immunogenic reactions
and lack of immune effector response induction of mice derived antibodies could be overcome3.
In the presented study eight novel antibody constructs targeting tumor cells were
generated. Clones were developed in a glyco-engineered cell line. Each construct was
Methods
expressed in a GlycoExpressTM cell line, which produces proteins with fully human
glycosylation.
The binding epitope of the model antibodies is a glycosylated peptide of mucin 1 (MUC-1), which
is over-expressed by most carcinomas, especially breast cancers, and correlates with poor
survival and high metastatic potential4. It was shown that purified constructs bind specifically
to the glycosylated peptide of the extracellular domain of MUC-1 and binding to target cells,
expressing this epitope, was shown by immunofluorescence. Killing of tumor cells by human
effector cells was shown by antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) assays.
KG1
For each construct two vectors encoding the heavy and light
chain were stably transfected into a GlycoExpress™ (GEX™)
cell line. Clones were selected on the basis of maximal
antibody production using a semi-solid matrix as growth
media containing a fluorescently labeled detection antibody.
Highly productive cell colonies were picked with the ClonePix
FL and subsequently amplified. The specific production rate
was determined by seeding cells in fresh media and cultivation
for three days. The specific production rate was calculated in
pg antibody/cell/d.
Antibodies derived from spinner culture were purified using
affinity chromatography and acidic elution conditions.
For ADCC assays europium preloaded target cells, antibodies
and effector cells (purified from human healthy volunteer
blood) were incubated for 5 h. Subsequently Europium release
from target cells was analyzed in supernatants to detect
specific lysis.
ZR-75-1
A
C
E
B
D
F
GEXTMantibody
construct A
MUC-1 expression
antibody added
+
+
+
+
-
Fig 1. Immunofluorescence
microscopy of GEXTMantibody (red) positive
control antibody and
construct A (green) binding
to target cells ZR-75-1 (C
and D). Nuclei are counter
stained with DAPI (blue).
MUC-1-negative cell line
KG1 served as negative
control (A and B for GEXTMantibody and construct
A, respectively). Using
secondary antibody only
did not result in unspecific
staining (E and F).
Results and Discussion
Clone development was successfully carried out for all eight
antibody constructs. The specific production rates of the
clones were between 2.1 and 11.6 pg/cell/d.
Specific antigen binding of the new constructs was shown
in ELISA where binding to the glycopeptide was compared
to the unglycosylated counterpart (shown for construct A;
Fig 2). Binding to human breast carcinoma ZR-75-1 target
cells was shown by immunofluorescence microscopy for
antibody construct A (Fig 1). Binding of the antibody to MUC-1expressing ZR-75-1 was compared to the MUC-1-negative cell
line KG1. PankoMab-GEX™ served as MUC-1 glycopeptidebinding positive control. Binding of both, PankoMab-GEX™
and construct A to the target cell line was observed, while no
binding could be detected to cell line KG1.
Biological activity was investigated by antibody mediated
target cell killing in ADCC assays. The assay depends on
effector cells from volunteer blood, making it prone to
variations in efficacies. However, all constructs show antibody
concentration-dependent target cell killing with maximal
specific lysis in the range of 21 to 31 % (as shown for C, D,
G and H; Fig 3). Similar results were observed for constructs
A, B, E and F, resulting in specific lysis in the range of 12 to
30 % (data not shown).
Fig 2. Specific binding of antibody construct A to the
glycopeptide (red) in comparison to the peptide (black) as
shown by ELISA. Error bars indicate SEM of duplicates.
Conclusion and Outlook
Antigen binding and target cell binding was
demonstrated for construct A by antigen-ELISA and
immunofluorescence microscopy, respectively. For all
antibodies specific lysis of target cells was observed in
at least three independent experiments, making them
promising candidates for further in vitro and in vivo
studies to elucidate their potential for tumor therapy.
ADCC could be enhanced by optimizing separation techniques
and assay conditions. Further assays will be developed to
evaluate their functional potential for killing tumor cells.
Fig 3. Exemplary ADCC for 4 constructs (C, D, G and H)
in GEXTM cell line. Error bars indicate SEM of triplicates.
Irrelevant isotype control did not mediate lysis (grey).
References
Correspondence
1. Ehrlich P, Collected
studies on immunity,
J. Wiley & Sons (1906)
2. Köhler G & Milstein
C, Nature 256 (1975)
3. Weiner LM, Surana
R and Wang S, Nat Rev
Immunol 10 (2010)
4. Gendler S, J
Mammary Gland Biol
Neoplasia 6 (2001)
Felix Hart
Glycotope GmbH
Robert-Rössle-Straße 10
D-13125 Berlin
[email protected]
47
M.Sc. Ali Hotait, Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann, Dr. Tilman Eichstädt
Synthese von verhandlungstheoretischen Ansätzen und
Bewertung in ihrer Anwendung für die betriebliche Praxis
Projektbeschreibung
48
−
Dem Thema Einkaufsverhandlungen wird
in Wissenschaft und Praxis wenig Aufmerksamkeit gewidmet und häufig zu wenig Bedeutung beigemessen. Zudem wurde das
Aufgabenfeld der Beschaffung auch in vielen deutschen Unternehmen gegenüber dem
Vertrieb, Marketing und der Produktion lange
Zeit hinten angestellt, wobei das Problembewusstsein für Beschaffungsfragen in der Praxis durchaus fortgeschrittener zu sein scheint
als in der Theorie. Diese Vernachlässigung
der Verhandlungstheorie im Beschaffungswesen verwundert, zumal der größte Teil der
betrieblichen Beschaffung mit ausgewählten
Lieferanten auf Basis verhandelter Preise abgewickelt wird. Selbst bei Gütern, die an Märkten gehandelt werden (wie zum Beispiel bei
den meisten Rohstoffen), sind Verhandlungen
mit den Lieferanten von Relevanz, da neben
dem Preis meist auch weitere Parameter wie
Lieferzeiten, Qualitäten oder Zahlungskonditionen abgestimmt werden müssen. Die Verhandlung dieser Parameter mit den einzelnen
Lieferanten ist zentrale Aufgabe des betrieblichen Beschaffungsmanagements. Auch der
Erfolg des Beschaffungsmanagements wird zu
einem wesentlichen Teil an der Durchsetzung
der betrieblichen Interessen bei der Beschaffung beziehungsweise der Vertragsgestaltung
und insbesondere anhand der durchgesetzten Preise gemessen. Entsprechend hoch ist
das Potenzial, dass Geschäftsverhandlungen
im Einkauf für die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit einer Unternehmung bieten. Geschäftsverhandlungen stellen nicht
nur aus praktischer Sicht, sondern auch aus
theoretischer Sicht einen fundamentalen Baustein wirtschaftlicher Interaktion dar. Damit
ein systematisches Verständnis von ökonomischen Vorgängen gewährleistet wird, darf
und kann daher auf eine umfassende Kennt-
ExzellenzTandem
nis der Theorie von Verhandlungen und Verhandlungsführung nicht verzichtet werden. Es
kann davon ausgegangen werden, dass ein
anwendungsorientierter Einkäufer nur auf Basis einer breit angelegten Kenntnis von Verhandlungstheorie die Möglichkeit hat, die angemessene Verhandlungsstrategie für sein
spezielles Anwendungsgebiet zu nutzen. Aus
betriebswirtschaftlicher Sicht sollte dem Thema Geschäftsverhandlungen im Einkauf daher
eine größere Beachtung zuteilwerden. Obwohl
Geschäftsverhandlungen im Allgemeinen und
Einkaufsverhandlungen im Speziellen das berufliche Handeln eines Einkäufers durchdringen, sind vor allem im deutschsprachigen
Forschungsraum wenig theoretisch fundierte
und empirisch überprüfbare Handlungsempfehlungen zu finden. Die wesentlichen Forschungsschwerpunkte und Trends im Bereich
von Geschäftsverhandlungen werden vorwiegend im anglo-amerikanischen Raum gesetzt,
da dort ein größerer Wert auf interdisziplinäre
Themen gesetzt wird als hierzulande. Die Themen Geschäftsverhandlungen und speziell
Einkaufsverhandlungen müssen als interdisziplinär betrachtet werden, weil diese Themen
nicht nur den Bereich der Wirtschaftswissenschaften und Sozialwissenschaften (insbesondere der Psychologie), sondern auch der
Rechts- und Politikwissenschaften berühren.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich daher die
Notwendigkeit, eine sowohl in der Theorie als
auch in der Praxis existierende Forschungsbzw. Erkenntnislücke im Bereich von Einkaufsverhandlungen zu schließen – im Sinne
der viel zitierten Formel: »Im Einkauf liegt der
Gewinn«.
Untersuchungsgegenstand der angehenden
Dissertation sind primär Geschäftsverhandlungen von Industriegütern im Einkauf. Die
Arbeit soll einen Beitrag leisten, Geschäftsverhandlungen im Allgemeinen und Einkaufsverhandlungen im Speziellen planbarer und
erfolgreicher gestalten zu können. Dabei werden Verhandlungsmethoden, -strategien und
-taktiken aus den verschiedenen Disziplinen
der Wirtschaftswissenschaften, Sozialwissenschaften, Psychologie und der Rechts- und Politikwissenschaften identifiziert, zusammengetragen und analysiert. Die ausgewählten
Methoden, Strategien und Taktiken werden
bezüglich der Nutzung für die praktische Anwendung beobachtet und bewertet.
toire für Geschäftsverhandlungen zu schaffen, das in der praktischen Anwendung Erfolg
verspricht. Ein weiteres Ziel besteht darin Determinanten darzulegen, welche die Strategieanwendung hinsichtlich Erfolg und Misserfolg beeinflussen. Darüber hinaus sollen
theoretisch fundierte und empirisch überprüfte Handlungsempfehlungen für beispielhafte
Verhandlungssituationen im Einkauf gegeben
werden. Die forschungsleitende Frage der Dissertationsarbeit lautet:
Ziel der angehenden Dissertation ist es, eine
Morphologie von Methoden, Strategien und
Taktiken für Einkaufsverhandlungen zu erarbeiten und damit ein gebündeltes Reper-
Welche Verhandlungsmethoden, -strategien und -taktiken, gebündelt aus verschiedenen relevanten Forschungsdisziplinen, eignen
sich besonders für Einkaufsverhandlungen
von Industriegütern und versprechen den
größten Erfolg?
Herr Ali Hotait arbeitete nach seiner Ausbildung zum Industriemechaniker mit der
Fachrichtung Maschinen und Systemtechnik
drei Jahre in einem renommierten Automobilzulieferbetrieb in Berlin. Über den zweiten Bildungsweg absolvierte Herr Hotait sei-
−
Ali Hotait
M.Sc. Ali Hotait und
Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann
49
Prof. Dr. Werner
Ullmann
Dr. Tilman Eichstädt
ne Fachhochschulreife, studierte zunächst
den Bachelor-Studiengang »Wirtschaftsingenieurwesen / Maschinenbau« und absolvierte
im Anschluss den konsekutiven Master-Studiengang »Wirtschaftsingenieurwesen« an der
Beuth Hochschule für Technik Berlin mit dem
Abschlussgrad »Master of Science«. Während
seines Studiums engagierte sich Ali Hotait zudem hochschulpolitisch und konnte die Belange seiner Kommilitoninnen und Kommilitonen
im Fachbereichsrat und im Studentenparlament vertreten. Sowohl seine Bachelor-Thesis mit dem Thema: »Strategien zur Hebung
von Kostensenkungspotenzialen in internationalen Beschaffungsmärkten am Beispiel der
Materialkomponenten eines Dünnschichtphotovoltaikmoduls« als auch die Master-Thesis
mit dem Thema: »Evaluierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von e-Procurement Ansätzen im C-Teile Bereich für mittelständische
Unternehmen« hat Herr Hotait in der Einkaufsabteilung des Unternehmens Inventux Technologies AG angefertigt und während des
Masterstudiums als Werkstudent dort im strategischen Einkauf wertvolle Berufserfahrungen sammeln können.
Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann war nach Studium des Maschinenbaus und Promotion an
der Universität Hannover sowohl selbständig
beratend tätig als auch mehrere Jahre in leitenden Positionen tätig für ein international
führendes Software- und Beratungshaus. Zu
seiner Verantwortung gehörten unter anderen
das weltweite Lösungsangebot für Unternehmen der Automobilindustrie (Hersteller, Zulieferer, Händler, Logistik-Dienstleister) und die
Marktausweitung im Bereich Supply Chain Solutions. 2002 wurde er als Professor für das
Fachgebiet BWL/Logistik im Fachbereich I
(Wirtschafts- und Gesellschaftswissenschaften) an der Beuth-Hochschule für Technik Berlin berufen. Schwerpunkte seiner Lehr- und
Forschungstätigkeit sind die Gebiete Logistik
und Supply Chain Management, Produktionsund Materialmanagement, IuK-Systeme sowie
Geschäftsprozess-Analysen und -Optimierungen. Herr Prof. Dr.-Ing. Ullmann unterstützte
Herrn Hotait zusätzlich zum Mentoring auch
inhaltlich und bei der Suche nach einer kooperierenden Universität bzw. zur Sicherung
von Finanzierungsmöglichkeiten während der
Phase der Promotion.
Dr. Tilman Eichstädt ist bei der Inventux
Technologies AG als Leiter Einkauf und Logistik tätig. Unter seiner Verantwortung stehen
sowohl die Bereiche operativer und strategischer Einkauf, als auch die Inbound und Outbound Logistik des Unternehmens.
den Bereichen Strategieentwicklung und Einkaufsmanagement in der Automobil- und
Bahnindustrie, gearbeitet. Zu seinen Schwerpunktaufgaben zählten unter anderem Beratungsprojekte im Einkaufscontrolling, Verhandlungsschulungen für den Einkauf und
Optimierung im Supply Chain Management.
Zwischen 2005 und 2007 promovierte er an
der Universität Rostock zum Thema »Einsatz
und Gestaltung von Auktionen im Beschaffungsmanagement«.
−
−
Nach dem Studium der Volkswirtschaftslehre an der Freien Universität Berlin hat er zunächst als Berater und später als Projektleiter bei McKinsey & Company, vor allem in
50
ExzellenzTandem
−
Das Unternehmen Inventux Technologies
AG wurde im März 2007 von vier ehemaligen
leitenden Angestellten und einem eingespielten Team aus Solarexperten eines führenden
Solarunternehmens gegründet. Die Inventux
Technologies AG ist ein Systemanbieter für mikromorphe Solartechnologie. Neben der Entwicklung, Produktion und Vermarktung mikromorpher Dünnschichtsolarmodule, bietet die
Inventux Technologies AG ein sich kontinuierlich erweiterndes Angebotsspektrum von Produkten und Dienstleistungen für eine perfekt
aufeinander abgestimmte PV-Anlage an. Das
Produktportfolio umfasst aktuell siliziumbasierte mikromorphe Dünnschichtmodule, passende Montagesysteme speziell für Flachdächer, Wechselrichter und vorkonfektionierte
Verkabelung für Inventux Photovoltaikanlagen. Der Unternehmenssitz der Inventux Technologies AG ist im Industriegebiet von BerlinMarzahn, wobei eine Produktionskapazität
von 33 Megawatt zur Verfügung steht. Derzeit zählt Inventux rund 240 Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter und gewann 2010 unter anderem den »red dot design award« für sein Produktdesign.
Unternehmensprofil
51
von Industriegütern:
Synthese Geschäfts-/Einkaufsverhandlungen
von verhandlungstheoretischen Ansätzen
und Bewertung in ihrer
SyntheseGeschäfts-/Einkaufsverhandlungen
von verhandlungstheoretischen
Ansätzen
und Bewertung in ihrer
Anwendung für die betriebliche
Praxis
SyntheseGeschäfts-/Einkaufsverhandlungen
von verhandlungstheoretischen
Ansätzen
und
Bewertung in ihrer
Praxis
M. Sc. Ali Hotait, Dr. Tilman Eichstädt, Prof.
Dr.–Ing. Werner
Synthese von verhandlungstheoretischen
Ansätzen
undUllmann
Bewertung in ihrer
Praxis
M. Sc.Anwendung
Ali Hotait, Dr. Tilman
Prof. Dr.–Ing. Werner
Ullmann
fürEichstädt,
die betriebliche
Praxis
M.
Sc. Ali Hotait, Dr.
Tilman
Eichstädt, Prof. für
Dr.–Ing.
Werner Ullmann
Bedeutung
der
Beschaffung
Unternehmen
M. Sc. Ali Hotait, Dr. Tilman Eichstädt, Prof. Dr.–Ing. Werner Ullmann
Bedeutung der Beschaffung für Unternehmen
In zahlreichen Publikationen wird darauf aufmerksam
Betrachtet man allein den Wirtschaftszweig Maschinenbau,
gemacht, dass in den letzten Jahrzehnten dem
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vieler deutscher
wenig
2007
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Im
In zahlreichen Publikationen
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den Wirtschaftszweig
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Trend
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deutlich,
dass die
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dass die
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der
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Trend
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der
Materialintensität
im
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Gewerbe
[Ullmann/Hotait
(2011),
S.9.]
strategisch
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sollten
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Wirtschaft
der
Jahre
1998
bis
2007.
muss.
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aufweisen. alle Branchen – mit Ausnahme der BekleidungsEin Blick– einen
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Abbildung
macht
deutlich,
dass im
auf der Managementebene der Unternehmungen stattfinden
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Trend
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Gegenüberstellung der Materialintensität im produzierenden Gewerbe [Ullmann/Hotait (2011), S.9.]
muss.
Allgemeinen alle Branchen – mit Ausnahme der Bekleidungsaufweisen.
industrie – einen steigenden Trend bei der Materialintensität
Gegenüberstellung
der Materialintensität im produzierenden Gewerbe [Ullmann/Hotait (2011), S.9.]
Auch
dem
Thema
Einkaufsverhandlungen
wird
Auch
der
Erfolg
des
BeschaffungsmanageZiel der Dissertation ist es, eine Morphologie
Untersuchungsgegenstand der angehenden
aufweisen.
in Wissenschaft und Praxis wenig Aufmerksam- ments wird zu einem wesentlichen Teil an der
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Interessen bei
keit
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der Durchsetzung
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und
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Geschäftsverhandlungen
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dem Thema
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Auch
der Erfolg
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der Dissertation ist es,
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dem
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wird
Auch
der
Erfolg
des
BeschaffungsmanageZiel
der
Dissertation
ist
es,
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Morphologie
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angehenden
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den
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Repertoire
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der
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Erfolg
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aus
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Verhandlungen
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im Anwendung
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Werden.
denen
Disziplinen
WirtschaftswissenEinkauf
für die Wirtschaftlichkeit
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empirisch
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und
insbesondere
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der
durchgesetzten
verwundert,
zumal
der
größte
Teil
der
betriebGeschäftsverhandlungen
zu
schaffen,
die
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gen
im gestalten
Allgemeinen
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Einkaufsverhandten
auf Basis
abgewickelt
das
im
sprechen.
hinaus
sollen theoretisch
Lieferanten
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Relevanz,
daPreise
neben
dem
Preis Potenzial,
praktischer
Sicht,Geschäftsverhandlungen
sondern
auch aus bieten.
theoreicher
zu können.
Dabei
sollen
Durch
das Darüber
vorliegende
Dissertationsvorhaben
schaften,
Sozialwissenschaften,
Psychologie
gehandelt
werden
wie z.B.
bei
den
meisten
bewerbsfähigkeit
einer
Unternehmung
lungsempfehlungen
für beispielhafte
Verhand-strategien
und -taktiken
den
verschielichen
Beschaffung
mit
ausgewählten
Lieferangemessen.
Entsprechend
hoch
istWettdas
der
praktischen
Erfolg
verlungen
Speziellen
planbarer
und erfolgEinkauf
für
dieeinen
Wirtschaftlichkeit
und
wird.
Selbst
bei Parameter
Gütern,
die
Märkten
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auch
weitere
wie an
Lieferzeiten,
retischer
Sicht
fundamentalen
Baustein
unterschiedliche
soll
die
Forschungsbzw. Erkenntnislücke
im
und
Rechtsund
Politikwissenschaften
stellen nicht
nur
aus
Rohstoffen,
sind
Verhandlungen
mit
den Preise
lungssituationen
im Anwendung
Einkauf
gegeben
Werden.
denenderim
Disziplinen
der
Wirtschaftswissenten
auf
Basis
verhandelter
Preise
abgewickelt
Potenzial,
das
im
sprechen.
Darüber
hinaus
sollen
theoretisch
reicher
gestalten
zu
können.
Dabei
sollen
gehandelt
werden
wie
z.B.
bei
den
meisten
bewerbsfähigkeit
einer
Unternehmung
bieten.
lungsempfehlungen
für
beispielhafte
VerhandQualitäten
oder
Zahlungskonditionen
abgewirtschaftlicher
Interaktion
dar.
-strategien
und
-taktiken
aus
den
verschieBereich
von
Einkaufsverhandlungen,
die
identifiziert,
zusammengetragen
und
analysiert
Lieferanten von Relevanz, da neben dem Preis praktischer Sicht, sondern auch aus theoDurch das vorliegende Dissertationsvorhaben
schaften, Sozialwissenschaften, Psychologie
wird.
Selbst
bei Parameter
Gütern,
die
Märkten
dieeinen
Wirtschaftlichkeit
und
fundierte
und Theorie
empirisch
überprüfte
Handunterschiedliche
stellen nicht
nurWettaus
Rohstoffen,
sind
Verhandlungen
mit
den Einkauf
lungssituationen
im Einkauf
gegeben
Werden.
stimmt
werden
müssen.
denen
der
Wirtschaftswissensowohl
der
als auch
in der
Praxis
werden.
Die
ausgewählten
Methoden,
werden
meist auch
weitere
wie an
Lieferzeiten,
retischer für
Sicht
fundamentalen
Baustein
soll die in
Forschungsbzw.
Erkenntnislücke
im
und derDisziplinen
Rechtsund
gehandelt
wie z.B.
dendem
meisten
bewerbsfähigkeit
einer
Unternehmung
lungsempfehlungen
für beispielhafte
-strategien
und
-taktiken für
aus die
den
verschieLieferanten
von
da bei
neben
Preis praktischer
Sicht,
sondern
theoDurch
vorliegende
schaften,
Psychologie
vorhanden
ist,
geschlossen
werden. Verhandbezüglich
der
Nutzung
praktische
Qualitäten werden
oderRelevanz,
Zahlungskonditionen
abgewirtschaftlicher
Interaktion
dar.auch ausbieten.
Bereichdasvon
die
identifiziert,Sozialwissenschaften,
zusammengetragen
und
analysiert
Rohstoffen,
sind
Verhandlungen
mit
den
stellen
nicht
nur
aus
lungssituationen
im
Einkauf
gegeben
Werden.
denen
Disziplinen
der
Wirtschaftswissenmeist
auch
weitere
Parameter
wie
Lieferzeiten,
retischer
Sicht
einen
fundamentalen
Baustein
soll
die
Forschungsbzw.
Erkenntnislücke
im
und
der
Rechtsund
Anwendung
beobachtet
und
bewertet.
stimmt werden müssen.
sowohl in der Theorie als auch in der Praxis
werden. Die ausgewählten Methoden, werden
praktischer
Sicht,
sondern
auch
aus
theoLieferanten
von
Relevanz,
da
neben
dem
Preis
Durch
das
vorliegende
schaften,
Psychologie
Qualitäten oder Zahlungskonditionen abgewirtschaftlicher Interaktion dar.
Bereich
die
identifiziert,
zusammengetragen
und praktische
analysiert
vorhandenvon
ist, geschlossen
werden.
bezüglich der
Nutzung für die
meist auch
weitere
Parameter wie Lieferzeiten, retischer Sicht einen fundamentalen Baustein
soll die in
Forschungsim
und
der Die
Rechtsund und
stimmt
werden
müssen.
sowohl
der Theoriebzw.
als Erkenntnislücke
auch in der Praxis
werden.
ausgewählten
Methoden,
Anwendung
beobachtet
bewertet. werden
Qualitäten oder Zahlungskonditionen abgewirtschaftlicher Interaktion dar.
Bereich
die
identifiziert,
zusammengetragen
undpraktische
analysiert
vorhandenvon
ist, geschlossen
werden.
bezüglich der
Nutzung für die
stimmt werden müssen.
sowohl
in
der
Theorie
als
auch
in
der
Praxis
werden.
Die
ausgewählten
Methoden,
werden
Anwendung
beobachtet
und bewertet.
Welche
-strategien und -taktiken,
vorhanden ist, geschlossen werden.
bezüglich der Nutzung für die praktische
gebündelt
aus verschiedenen
relevanten Forschungsdisziplinen,
Anwendung
beobachtet
und bewertet.
Welche
-strategien und -taktiken,
Bedeutung von Verhandlungen für die Beschaffung
Untersuchungsgegenstand und Zielsetzung
Methodische Vorgehensweise
eignen sich besonders für Einkaufsverhandlungen von
gebündelt
aus
verschiedenen relevanten
Forschungsdisziplinen,
Welche
-strategien
und Erfolg?
-taktiken,
Industriegütern
und versprechen
den größten
eignen sich
besonders fürrelevanten
von
gebündelt
verschiedenen
Welcheaus
-strategien
und -taktiken,
Industriegütern
und
versprechen
den
größten
Erfolg?
eignen
sich
besonders fürrelevanten
von
aus
verschiedenen
gebündelt
Allgemeine Behandlung
von ökonomischen und
nicht-ökonomischen
Konzepten und Theorien
über Verhandlungen.
Industriegütern
und versprechen
den größten Erfolg?
eignen
sich besonders
für Einkaufsverhandlungen
von
 Erläuterung
Allgemeine Behandlung
von ökonomischen
Konzepten und Theorien

der erforderlichen
theoretischenund
undnicht-ökonomischen
begrifflichen Grundlagen
Industriegütern
und versprechen
den größtenzurErfolg?
über Verhandlungen.
Verhandlungstheorie.
 Allgemeine Behandlung von ökonomischen und nicht-ökonomischen Konzepten und Theorien
 über
Erläuterung
der erforderlichen
und begrifflichen-strategien
Grundlagen
Verhandlungen.

Zusammentragen
und Analyse theoretischen
von Verhandlungsmethoden,
undzur
-taktiken aus den
 Allgemeine
Behandlung
von
ökonomischen
und nicht-ökonomischen
Konzepten und
Theorien und
verschiedenen
Disziplinen
der
Wirtschaftswissenschaften,
Psychologie
 Erläuterung
der erforderlichen theoretischen und begrifflichen Grundlagen zur
Verhandlungen.
der
Rechtsund Politikwissenschaften.
 über
Zusammentragen
und Analyse von Verhandlungsmethoden, -strategien und -taktiken aus den
verschiedenen
Disziplinen
der
Wirtschaftswissenschaften,
Psychologie
und
 Erläuterung
der
erforderlichen
theoretischen
und
begrifflichen
Grundlagen
zur
Erstellung einer Morphologie von Verhandlungsstrategien und -taktiken für
 Zusammentragen
und Analyse von Verhandlungsmethoden, -strategien und -taktiken aus den
der Rechts- und Politikwissenschaften.
Einkaufsverhandlungen.
verschiedenen Disziplinen der Wirtschaftswissenschaften, Sozialwissenschaften, Psychologie und
Erstellung
und
-taktiken für
 Zusammentragen
und Analysevon
vonVerhandlungsstrategien
-strategien
und -taktiken aus den
der
Rechts-einer
und
Politikwissenschaften.
Formulierung
vonMorphologie
Hypothesen.
verschiedenen
Disziplinen der Wirtschaftswissenschaften, Sozialwissenschaften, Psychologie und
 Erstellung
Morphologie
von Verhandlungsstrategien
-taktiken für
Erarbeitung
eines
Bewertungssystems
für die Beurteilung und
von Einkaufsverhandlungen.
Rechts-einer
und
 der
Formulierung
vonPolitikwissenschaften.
Hypothesen.
 Erstellung
Feldexperimente,
Teilnahme an
20 bis 30 realen Einkaufsverhandlungen.

einer
Morphologie
vonca.
Verhandlungsstrategien
für
 Formulierung
Erarbeitung
eines
Bewertungssystems
für die Beurteilung und
von -taktiken

von Hypothesen.
 Einkaufsverhandlungen.
Erstellung von Fallstudien aus den Feldexperimenten.
 Erarbeitung
Feldexperimente,
Teilnahme
an ca. 20 bis
30 realen

eines
Bewertungssystems
für
die
Beurteilung
von
 Formulierung
von
Hypothesen.
Auswertung der
Fallstudien.
 Erstellung von Fallstudien
aus

Teilnahme
anden
ca. Feldexperimenten.
20 bis
 Feldexperimente,
Erarbeitung
Bewertungssystems
für 30
die realen
Beurteilung
von Einkaufsverhandlungen.
Prüfung der eines
Hypothesen.
 Erstellung
Auswertung
derFallstudien
Fallstudien.

von
aus
 Feldexperimente,
Teilnahme
anden
ca.Feldexperimenten.
20 bis
realen Einkaufsverhandlungen.
Erarbeitung von theoretisch
fundierten
und30
empirisch
überprüften Handlungsempfehlungen für
 Auswertung
Prüfung der der
Hypothesen.

Fallstudien.
 Erstellung von Fallstudien aus den Feldexperimenten.
 Erarbeitung
von theoretisch fundierten und empirisch überprüften Handlungsempfehlungen für

der Hypothesen.
 Prüfung
Auswertung
der Fallstudien.

theoretisch fundierten und empirisch überprüften Handlungsempfehlungen für
 Erarbeitung
Prüfung der von
Hypothesen.
 Erarbeitung von theoretisch fundierten und empirisch überprüften Handlungsempfehlungen für
52
ExzellenzTandem
M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Ines Fortmeier, Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch,
Dr. Karl-Heinz Schönborn
Extraktion von Gewebedaten aus 2-PhotonenMikroskopiebildern und -Spektren und Umsetzung in
entscheidungsrelevante medizinische Informationen
−
Das hier beschriebene Promotionstandem
hatte das Ziel, die Grundlage für die Durchführung einer erfolgreichen Promotion in Kooperation mit der W.O.M. World of Medicine AG zu
oben genanntem Thema zu schaffen.
Das neue Verfahren bietet daher den Vorteil,
dass die Photonenzahl, die pixelweise aufgenommen wird, eine physikalische Messgröße
ist, die zur Diagnose quantitativ ausgewertet
werden kann.
Bei der 2-Photonen-Mikroskopie (2PM) handelt es sich um ein nicht invasives optisches
Messverfahren zur Früherkennung von weißem Hautkrebs. Dabei werden die endogenen
Fluorophore des Gewebes durch die nahezu
simultane Absorption von zwei Photonen unter Einstrahlung eines hochfokussierten Kurzpulslasers angeregt und die so lokal begrenzt
erzeugte Fluoreszenzstrahlung eingesammelt. Die Anzahl der Photonen wird in Grauwerte umgesetzt und ihrem Entstehungsort
zugeordnet. Durch Abrasterung des Gewebes
entsteht ein Fluoreszenz-Mikroskopiebild. Für
dieses Verfahren wurde von der W.O.M. World
of Medicine AG eine neuartige Scanmethodik
entwickelt.
Zusätzlich zur Bildgebung können mit Hilfe
des Fluoreszenzsignales weitere Auswerteverfahren angewendet werden, wie zum Beispiel
die Spektroskopie, die ortsaufgelöste Darstellung des SHG-Signales und die Messung
der ortsaufgelösten Fluoreszenzabklingzeiten (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy – FLIM).
Diese neue Methodik hat gegenüber bisherigen 2PM-Verfahren den Vorteil, dass eine
wesentlich größere und damit diagnostisch
sinnvollere Gewebefläche gescannt und dargestellt werden kann. Des Weiteren bewirkt
das neue Verfahren der Abrasterung, dass die
Bilder im Lateralscan in Helligkeit und Kontrast homogen und damit vignettierungs- und
verzeichnungsfrei sind. Das heißt, dass jeder laterale Scan vollständig digitale, quantitativ interpretierbare Bilder des Gewebes liefert. Außerdem ermöglicht die Methodik auch
Aufnahmen in der vertikalen und damit histologisch üblichen Schnittlage. Damit kann den
Medizinern das Bildmaterial in der für sie gewohnten Schnittlage für die Diagnose bereitgestellt werden.
Das Ziel ist nun, die Vorteile dieser neuartigen
2PM-Scanmethodik zu nutzen, um die technologische Basis für eine nicht-invasive Diagnoseunterstützung für Hauterkrankungen, insbesondere zur Früherkennung und zum Staging
von weißem Hautkrebs und zur Differentialdiagnostik zu anderen Hauterkrankungen zu erarbeiten.
Projektbeschreibung
Aus den physikalischen Messwerten der drei
Messverfahren 2PM, FLIM und Spektroskopie
erhält man dann sowohl strukturelle als auch
funktionelle, biochemische Informationen,
die erst durch Bewertung und Interpretation
durch den Arzt zu einer diagnostischen Aussage führen können.
Es wird angestrebt, den Mediziner durch relevante Informationen in der Diagnosestellung
zu unterstützen, indem ihm Zusatzinformationen für die Beurteilung der 2PM-Bilder geliefert werden und dieser Bewertung quantitative Daten hinzugefügt werden. Ferner soll die
Dokumentation des Diagnoseprozesses und
der Diagnoseentscheidung verbessert und die
Datenmenge reduziert werden.
53
Um diese Ziele zu erreichen, müssen geeignete mathematische, modellierbare Beschreibungshilfsmittel zur Korrelation zwischen
den lokalisierten physikalischen Messgrößen einerseits und den medizinisch, biochemisch oder zellphysiologisch definierten lokalen Gewebezuständen andererseits gefunden
werden, mit deren Hilfe die Messwerte in diagnostisch verwendbare Informationen und
Indikatoren umgesetzt werden können.
−
Dazu sollen die Messgrößen mittels mathematischer und logischer Operatoren zu bewertba-
Ines Fortmeier
Frau Fortmeier schloss zunächst im September 2008 den Diplomstudiengang der
Physikalischen Technik/Medizintechnik an
der Technischen Fachhochschule Berlin mit
dem Diplomthema »Untersuchungen zur Verwendung von Streustrahlenrastern bei der
kV-Bildgebung am Siemens Artiste Linearbeschleuniger« in Kooperation mit dem Industriepartner Siemens Healthcare in Erlangen mit
dem Gesamtprädikat »sehr gut mit Auszeichnung« ab.
Anschließend absolvierte sie im Dezember
2010 den Masterstudiengang der Physikalischen Technik/Medizinphysik an der Beuth
Hochschule für Technik Berlin zum Master of
Engineering. Die Masterarbeit mit dem Thema
»Theoretischer und experimenteller Beitrag zu
Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch
54
−
Sein Studium der Physik in Dresden und
Heidelberg schloss Herr Prof. Dr. Kay-Uwe
Kasch 1992 mit einer Diplomarbeit am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) Heidelberg ab. Dort war er anschließend Doktorand, bis er 1993, gefördert durch den DAAD,
ExzellenzTandem
ren Kenngrößen verarbeitet und in Form einer
»Diagnosematrix« zusammengefasst und anschließend verifiziert werden.
Die bisherigen Resultate während der Kooperation zwischen der W.O.M. World of Medicine AG und der Beuth Hochschule im Rahmen
der Exzellenzinitiative haben gezeigt, dass auf
diesem Gebiet sehr hoher Forschungsbedarf
zur Schaffung einer wissenschaftlichen Basis
für die Entwicklung eines Diagnoseunterstützungsystems besteht.
einem innovativen Verfahren der optischen in
vivo Diagnostik der Humanhaut unter Berücksichtigung klinischer Handhabungsaspekte«
verfasste sie bei dem Industriepartner W.O.M.
World of Medicine AG. Ihre Arbeit auf diesem
Gebiet wurde vom Berufsverband der Physiker
in der Medizin in Berlin und Brandenburg ausgezeichnet.
In diesem BMBF-geförderten Verbundforschungsprojekt beschäftigte sich Frau Fortmeier bereits intensiv mit Methoden und
Verfahren der nichtlinearen Fluoreszenzdiagnostik, so dass das dort gewonnene Wissen
und die wissenschaftlichen Kontakte für die
angestrebte Promotion auf diesem Gebiet genutzt werden können.
seine Arbeiten an der University of British Columbia und am TRIUMF in Vancouver (Kanada)
fortsetzen konnte. Nach Rückkehr promovierte er 1996 mit einem Thema der damals aufstrebenden Schwerionentherapie an der Ruprechts-Karl-Universität Heidelberg. Nach einer
sechsjährigen Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Charité Berlin war er
vier Jahre im Auftrag der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) als Berater
an der King Abdulaziz Universität in Dschidda
(Saudi-Arabien) tätig bevor er 2006 als Professor für Medizinische Physik an die Beuth
Hochschule für Technik Berlin berufen wurde.
Hier ist er seither im Fachbereich II tätig, seit
2010 als Dekan.
Herr Dr. Karl-Heinz Schönborn absolvierte
1976 das Physikstudium an der Technischen
Universität Braunschweig und promovierte
1983 mit Auszeichnung zum Doktor-Ingenieur an der Fakultät für Maschinenbau der TU
Braunschweig.
1994 gründete er die CLYXON Laser GmbH Berlin und leitete sie als Geschäftsführer bis diese schließlich 2009 vollständig in die W.O.M.
World of Medicine AG integriert wurde. Dort ist
Herr Dr. Schönborn schon seit 2001 Manager
der Abteilung New Business Development.
Nach seiner wissenschaftlichen Mitarbeit am
dortigen Institut für Werkstoffe wechselte er
in die Industrie und war bei den SCHOTT-Glaswerken und anschließend in leitender Position bei MGB Medizinische Geräte Berlin GmbH
tätig.
Für das von der W.O.M. World of Medicine
AG abgeschlossene Verbundforschungsprojekt »FluoTOM-Nichtlineare Fluoreszenzdiagnostik« mit einer Laufzeit von 2005 bis 2010
agierte Herr Dr. Schönborn als Verbundkoordinator und Projektleiter.
−
Dr. Karl-Heinz
Schönborn
Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch,
M. Eng. Dipl.-Ing. (FH)
Ines Fortmeier und
55
Unternehmensprofil
−
Die W.O.M. World of Medicine AG Unternehmensgruppe mit Stammsitz in Berlin ist
ein Medizingerätehersteller und hat sich auf
Geräte für die Minimal Invasive Chirurgie
(MIC) spezialisiert. Die MIC® setzt auf spezielle Operationstechniken, die den chirurgischen Eingriff dank ihrer innovativen Geräte
minimal traumatisch und damit für die Patienten sehr schonend machen.
Die Kernkompetenzen liegen in den Bereichen
Kameras & Photonics, Insufflatoren & Pumpen, Cardio-Thorakale Instrumente sowie Disposables. Als ein strategisches Zukunftsfeld
56
ExzellenzTandem
hat die W.O.M. World of Medicine AG den Bereich der Optischen Diagnostik gewählt.
In diesem Feld wurde das BMBF-geförderte Verbundforschungsprojekt »FluoTOMNichtlineare Fluoreszenztomographie« (FKZ
13N8786) durchgeführt, in dessen Ergebnis
ein grundsätzlicher Einstieg in die neue Technologie erarbeitet werden konnte und das
damit im Rahmen industrieller Grundlagenforschung die wissenschaftlichen Voraussetzungen als Ausgangspunkt des hier beschriebenen Projektes geliefert hat.
Extraktion von Gewebedaten aus 2-PhotonenMikroskopiebildern und -Spektren
M. Eng. Ines Fortmeier1,2
Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch1
Dr. Karl-Heinz Schönborn2
1 Beuth Hochschule für Technik Berlin ~ Luxemburger Str. 10 ~ 13353 Berlin
2 W.O.M. WORLD OF MEDICINE AG ~ Salzufer 8 ~ 10587 Berlin
Ausgangslage: Interpretierbare Messdaten
Bei der 2-Photonen-Mikroskopie (2PM)
handelt es sich um ein nicht-invasives
optisches Bildgebungsverfahren, das z.B.
zur Früherkennung von Weißem Hautkrebs
genutzt werden kann. Dabei werden die
endogenen Fluorophore des Gewebes
durch die nahezu simultane Absorption
von zwei Photonen nach Einstrahlung
eines hochfokussierten Kurzpulslasers
angeregt und die so lokal begrenzt erzeugte
Fluoreszenzstrahlung eingesammelt. Durch
Abrasterung des Gewebes entsteht ein
Fluoreszenz-Mikroskopiebild des Gewebes.
Für dieses Verfahren wurde von der W.O.M.
WORLD OF MEDICINE AG eine neuartige
Scanmethodik entwickelt.
Vorteile zu bisherigen 2PM-Verfahren:
• Diagnostisch relevante Bildgröße von bis
zu 10 mm x 10 mm
• Verzeichnungs- und Verzerrungsfreiheit im
Lateralscan und somit vollständig digitale,
quantitativ interpretierbare 2PM-Bilder
• Darstellung der diagnostisch relevanten,
histologieüblichen Schnittlage möglich
• Spektrale Zusatzinformation durch simultane, ortsaufgelöste Bandenspektroskopie
Resultierende Bilddaten:
Die mit dem Verfahren pixelweise aufgenommenen Photonenzahlen stellen somit physikalische Messgrößen dar, die zur Diagnose
quantitativ ausgewertet werden können.
Abbildung 1 zeigt eine Beispielaufnahme, um
einen Eindruck von den Vorteilen zu vermitteln. Das Bild wurde mit zwei Spektralkanälen
aufgenommen, die in Falschfarben dargestellt
werden. Der Autofluoreszenzkanal (grün)
zeigt den Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung größer 400 nm und der SHGKanal (orange) zeigt den Wellenlängenbereich
zwischen 380 nm und 400 nm.
Weitere Messgrößen:
Zusätzlich zu den 2PM-Bilddaten können mit
Hilfe des Fluoreszenzsignales weitere Auswerteverfahren angewendet werden, wie z.B.
die Spektroskopie und die Messung der ortsaufgelösten Fluoreszenzlebensdauer (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy – FLIM).
Abb. 1: Lateral gescannte 2PM-Aufnahme von einem histologischen, in Paraffin
eingebetteten Präparat eines Basalzellkarzinoms, aufgenommen mit der neuartigen
Scanmethodik. Die Größe des abgescannten Areals beträgt 2 mm x 3 mm.
Zielstellung: Diagnoseunterstützungssystem
Zielstellung:
Die Vorteile der neuartigen Scanmethodik
sollen genutzt werden, um die
technologische Basis für ein nicht-invasives
Diagnoseunterstützungssystem für
Hautkrankheiten zu erarbeiten. Das System
soll den Mediziner insbesondere bei der
Früherkennung und dem Staging von Weißem
Hautkrebs sowie bei der Abgrenzung zu
anderen Hautkrankheiten unterstützen.
Abb. 2: Schematische Darstellung zur Erstellung der Diagnose: Aus den Messdaten können
strukturelle und biochemische Informationen extrahiert werden, die durch Bewertung und
Interpretation sowie Einbeziehung sonstiger Patienteninformationen zu einer Diagnose führen.
Aus den vorliegenden quantitativ
interpretierbaren Messwerten der drei
gilt es nun, sowohl strukturelle als auch
funktionelle, biochemische Informationen
zur Beurteilung des Gewebezustandes zu
extrahieren.
Die dann vorhandenen Daten können
jedoch erst durch Bewertung und
Interpretation sowie unter Einbeziehung
weiterer Patienteninformationen zu einer
diagnostischen Aussage führen (vgl. Schema
in Abbildung 2).
Das Ziel ist daher die Extraktion, Bewertung
und Darstellung der strukturellen und
biochemischen Informationen aus den
vorhandenen Messdaten, um dem Mediziner
Zusatzinformationen für die Diagnosestellung
bereitzustellen.
Außerdem soll die Dokumentation
des Diagnoseprozesses und der
Diagnoseentscheidung verbessert und die
zu sichernde Datenmenge reduziert werden.
Umsetzung: Ermittlung von Deskriptoren
Abb. 3: Flussdiagramm zur Vorgehensweise, um aus den vorhandenen interpretierbaren physikalischen Messdaten ein System für die Diagnoseunterstützung zu erarbeiten.
57
M.Eng. Dipl.-Ing. (FH) Anja Buchholz,
Prof. Dr. Ingeborg Beckers, Dr. Karl-Heinz-Schönborn
Konzeption und Entwicklung eines miniaturisierten
Zwei-Photonen-Mikroskops für die Anwendung
in der Hautkrebsfrüherkennung
Projektbeschreibung
−
Die rechtzeitige Diagnose von weißem
Hautkrebs ist von großer Bedeutung, da sich
die Erkrankung in den frühen Stadien gut behandeln lässt. Neben der regelmäßigen Sichtkontrolle durch einen Hautarzt kommen dazu
auch unterstützende technische Systeme zum
Einsatz.
Besondere Bedeutung hat dabei die optische
Diagnostik, da sie eine nicht-invasive und
schonende Untersuchung der Haut erlaubt.
Die Möglichkeiten reichen dabei von der Fluoreszenzdiagnostik über die konfokale Mikroskopie bis zur Optischen Kohärenztomografie.
Gegenüber diesen Verfahren hat die 2-Photonen-Mikroskopie den Vorteil, dass sich mit ihrer Hilfe in-vivo-Aufnahmen der Haut realisieren lassen, die eine zelluläre Auflösung bis
unter die Basalmembran bieten.
Bei der 2-Photonen-Mikroskopie werden die
Hautfluorophore mit einem Femtosekundenlaser im Nahinfraroten zur Fluoreszenz angeregt. Der Vorteil der 2-Photonen-Anregung
liegt darin, dass es durch den geringen Wirkungsquerschnitt nur im Fokus des Lasers zur
Fluoreszenz kommt und das Signal bei der Bewegung des Lasers durch das Gewebe dann
pixelweise mit einer Auflösung von bis zu 0,5
µm detektiert werden kann.
Die Besonderheit der neuen Technologie, die
von der W.O.M. World of Medicine AG entwickelt wird, ist dabei die Bewegung des Lasers
durch die Bewegung des Objektivs, wodurch
eine verzerrungs- und verzeichnungsfreie Aufnahme möglich ist. Außerdem kann im Vergleich mit anderen Technologien ein wesentlich größeres Areal gescannt werden, als
bisher. Das gewährleistet dem Arzt eine Übersichtsaufnahme der relevanten Gebiete im er-
58
ExzellenzTandem
krankten Gewebe in einem Areal von bis zu 10
x 10 mm². Des Weiteren unterscheidet sich die
zukünftige Technologie in der Ausrichtung des
Scans von den bisher durchgeführten Methoden. Die Mikroskopie-Aufnahme wird senkrecht zur Hautoberfläche erstellt. Dadurch entsteht ein Bild des Gewebes, in dem die oberen
Hautschichten wie in einem Bild der Histologie senkrecht zur Hautoberfläche dargestellt
werden. Dieses wird nach einer üblichen Biopsie zur Diagnose mit Hilfe eines Dünnschnitts
des entnommenen Gewebes am Durchlichtmikroskop erstellt. Das hat für den Arzt den entscheidenden Vorteil, dass er die gewohnte Ansicht der Hautschichten erhält.
Durch diese Schnittlage können die in-vivo aufgenommenen 2-Photonen-Mikroskopie-Bilder zukünftig die Diagnose am lebenden Gewebe ermöglichen und eine Biopsie
ersetzen. Die Voraussetzung dafür ist, dass
die Qualität der 2-Photonen-Mikroskopie-Bilder mindestens der Qualität der Mikroskopie-Bilder der Histologieschnitte entspricht.
Die Auflösung und der Kontrast sind dabei die
entscheidenden Bildparameter, die für den
Betrachter zur Auswertung wichtig sind.
Für eine verbesserte Bildgebung muss die Methode im Hinblick auf ihre optischen und physikalischen Eigenschaften optimiert werden.
Dazu sollen alle Einflüsse auf die Signalgewinnung analysiert werden und auftretende Störungen, die die Bildqualität beeinflussen, reduziert werden.
Als Ziel der Forschungsarbeit wird als erstes
die Optimierung der Fokussierung der Anregungsstrahlung zur Verbesserung der Auflösung der 2-Photonen-Mikroskopie-Aufnahmen festgelegt. Zur Anwendung der neuen
Methode des vertikalen Scans muss besonders die Fokussierung des Femtosekundenlasers im Gewebe analysiert und angepasst und
ein auswertetechnisches Korrekturverfahren
erhoben werden. Außerdem soll durch eine
Optimierung der Detektion das bestmögliche Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden.
Dazu kommt die Miniaturisierung der einzelnen Komponenten sowie des Gesamtsystems,
die durch den Einsatz von Mikrosystemtechnik und Mikrooptik realisiert wird.
Anja Buchholz studierte Medizinisch-Physikalische Technik an der Technischen Fachhochschule Berlin und schloss das Studium
im März 2009 mit dem Abschluss Diplom-Ingenieurin (FH) ab. Während ihrer Diplomarbeit
beschäftigte sie sich mit der Einkopplung von
Laserstrahlung in Glasfasern und ermittelte im
Rahmen dessen das Strahlprofil eines fokussierten modengekoppelten Multimode-Lasers.
lische Technik/Medizinphysik von der Beuth
Hochschule für Technik Berlin. Ihre Masterarbeit handelte von der Bestimmung der Lokalisation und des Gehalts des Photosensibilisators PPIX, der für die Photodynamische
Diagnostik und die Photodynamische Therapie genutzt wird, in menschlichem Hautgewebe. Diese Untersuchungen führte sie mit Hilfe der 2-Photonen-angeregten Spektroskopie
und der 2-Photonen-Mikroskopie durch. Beide
Abschlussarbeiten wurden zusammen mit der
W.O.M. World of Medicine AG durchgeführt.
−
Im Anschluss daran erhielt sie im Dezember
2010 einen Master of Engineering in Physika-
Die genannten Forschungsziele optimieren
das System hinsichtlich der Anwendung und
der Bildqualität und ihre Umsetzung ist die
Voraussetzung dafür, dass der Einsatz des Gerätes die Diagnose von Hauterkrankungen unterstützen kann.
Anja Buchholz
Prof. Dr. Ingeborg Beckers,
M.Eng. Dipl.-Ing. (FH)
Anja Buchholz und
59
Prof. Dr.
Ingeborg Beckers
Dr. Karl-Heinz
Schönborn
−
−
Ihr Studium absolvierte sie an der JustusLiebig Universität in Gießen, wo sie 1994 ihr
Diplomstudium in Fach Physik abschloss. Im
Anschluss promovierte sie am Hahn-MeitnerInstitut in Berlin und der Phillips-Universität in
Marburg über das Thema »Einfluss von Wasserstoff auf die Struktur von ungeordnetem
Silizium (µc-Si:H und poly-Si)«. Nach 1998
forschte sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am HMI Berlin an heterogenen Materialsystemen für die Anwendung in Solarzellen. 2004
erfolgte ihre Berufung zur Professorin an die
Technische Fachhochschule Berlin. Seither ist
sie mit großem Engagement in der Lehre des
Studiengangs »Physikalische Technik / Medizinphysik« mit Schwerpunkt in der Optik tätig.
Ihre Forschung konzentriert sich heute auf die
Entwicklung neuartiger Konzepte in der Mikroskopie mit erweitertem Schärfentiefebereich
für die Einzelzellanalytik. In dem Zusammenhang führte sie 2009 ein Forschungssemester
an der University of Colorado durch.
Herr Dr. Karl-Heinz Schönborn absolvierte 1976 das Physikstudium an der TU Braunschweig und promovierte 1983 mit Auszeichnung zum Doktor-Ingenieur an der Fakultät für
Maschinenbau der TU Braunschweig.
1994 gründete er die CLYXON Laser GmbH Berlin und leitete sie als Geschäftsführer bis diese schließlich 2009 vollständig in die W.O.M.
World of Medicine AG integriert wurde. Dort ist
Herr Dr. Schönborn schon seit 2001 Manager
der Abteilung New Business Development.
Nach seiner wissenschaftlichen Mitarbeit am
dortigen Institut für Werkstoffe wechselte er
in die Industrie und war bei den SCHOTT-Glaswerken und anschließend in leitender Position bei MGB Medizinische Geräte Berlin GmbH
tätig.
Unternehmensprofil
−
Die W.O.M. World of Medicine AG Unternehmensgruppe mit Stammsitz in Berlin ist
ein Medizingerätehersteller und hat sich auf
Geräte für die Minimal Invasive Chirurgie
(MIC) spezialisiert. Die MIC® setzt auf spezielle Operationstechniken, die den chirurgischen Eingriff dank ihrer innovativen Geräte
minimal traumatisch und damit für die Patienten sehr schonend machen.
Die Kernkompetenzen liegen in den Bereichen
Kameras & Photonics, Insufflatoren & Pumpen, Cardio-Thorakale Instrumente sowie Disposables. Als ein strategisches Zukunftsfeld
60
ExzellenzTandem
Für das von der W.O.M. abgeschlossene Verbundforschungsprojekt »FluoTOM-Nichtlineare Fluoreszenzdiagnostik« mit einer Laufzeit
von 2005 bis 2010 agierte Herr Dr. Schönborn
als Verbundkoordinator und Projektleiter.
hat die W.O.M. World of Medicine AG den Bereich der Optischen Diagnostik gewählt.
In diesem Feld wurde das BMBF-geförderte Verbundforschungsprojekt »FluoTOMNichtlineare Fluoreszenztomographie« (FKZ
13N8786) durchgeführt, in dessen Ergebnis
ein grundsätzlicher Einstieg in die neue Technologie erarbeitet werden konnte und das
damit im Rahmen industrieller Grundlagenforschung die wissenschaftlichen Voraussetzungen als Ausgangspunkt des hier beschriebenen Projektes geliefert hat.
Konzeption
eines 2-Photonen-Mikroskops
Extraktion
von Gewebedaten
aus 2-PhotonenMikroskopiebildern und -Spektren
M. Eng. Anja Buchholz1,2, Prof. Dr. Ingeborg Beckers1, Dr. Karl-Heinz Schönborn2
1 Beuth-Hochschule für Technik Berlin ~ Luxemburger Str. 10 ~ 13353 Berlin
2 W.O.M. WORLD OF MEDICINE AG Berlin ~Salzufer 8 ~110587 Berlin
M. Eng. Ines Fortmeier1,2
Dr. Karl-Heinz Schönborn2
Prof. Dr. Kay-Uwe Kasch
FUNKTIONSWEISE DES 2-PHOTONEN-MIKROSKOPS
1 Beuth Hochschule für Technik Berlin ~ Luxemburger Str. 10 ~ 13353 Berlin
2 W.O.M. WORLD OF MEDICINE AG ~ Salzufer 8 ~ 10587 Berlin
Der vertikale Scan
Um Weißen Hautkrebs frühzeitig zu erkennen,
werden optische Systeme zur Unterstützung der
Diagnose angewendet. Hervorzuheben ist dabei
die 2-Photonen-Mikroskopie, da sie Aufnahmen der
oberen
Hautschichten bis unter
die Basalmembran
Bei
der 2-Photonen-Mikroskopie
(2PM)
Resultierende Bilddaten:
handelt
es sichAuflösung
um ein nicht-invasives
Die mit dem Verfahren pixelweise aufgenommit zellulärer
ermöglicht.
Ausgangslage: Interpretierbare Messdaten
Zusätzlich kann durch diese Technologie ein vertikaler
Scan realisiert werden. Das hat den Vorteil, dass die
Ausrichtung der Aufnahmen der in der Histologie
üblichen Darstellung entspricht. Das Histologiebild wird
bei der üblichen Diagnose nach einer Biopsie anhand
eines Dünnschnitts am Durchlichtmikroskop erstellt.
Eine 2-Photonen-Aufnahme in dieser Ausrichtung
stellt die Hautschichten senkrecht zur Hautoberfläche
dar. Ein Beispiel wird in Abbildung 3 gezeigt.
optisches Bildgebungsverfahren, das z.B.
menen Photonenzahlen stellen somit physizur
Früherkennung
von 2-Photonen-Anregung
Weißem Hautkrebs
kalische Messgrößen dar, die zur Diagnose
Bildgebung
durch
genutzt werden kann. Dabei werden die
quantitativ ausgewertet werden können.
Die 2-Photonen-angeregte Fluoreszenz ist ein
endogenen Fluorophore des Gewebes
nichtlinearer
optischer
Effekt,
bei dem ohne reale
durch
die nahezu
simultane
Absorption
Abbildung 1 zeigt eine Beispielaufnahme, um
Zwischenniveaus
zwei Einstrahlung
Photonen simultan absorbiert
von
zwei Photonen nach
einen Eindruck von den Vorteilen zu vermitNeue Möglichkeiten der Anwendung
werden
und so ein Anregungszustand
eines
hochfokussierten
Kurzpulslasers erreicht wird,
teln. Das Bild wurde mit zwei Spektralkanälen
angeregt
und die so Quantenenergie
lokal begrenzt erzeugte
aufgenommen, die in Falschfarben dargestellt
Der Arzt kann so die Untersuchung mit Hilfe der
der der doppelten
eines einzelnen
Fluoreszenzstrahlung
werden. Der Autofluoreszenzkanal (grün)
gewohnten Ansicht durchführen. Durch diese
Photons entspricht. eingesammelt.
Diese Form derDurch
Anregung findet
Abrasterung
des
Gewebes
entsteht
ein
zeigt
den
Wellenlängenbereich
der
FluoresSchnittlage können die in-vivo aufgenommenen
nur bei hohen Lichtintensitäten statt, wie sie im Fokus
Fluoreszenz-Mikroskopiebild des Gewebes.
zenzstrahlung größer 400 nm und der SHG2-Photonen-Mikroskopie-Bilder zukünftig die
eines Femtosekundenlasers auftreten. Dadurch lässt
Für dieses Verfahren wurde von der W.O.M.
Kanal (orange) zeigt den Wellenlängenbereich
Abbildung 2: Technischer Aufbau des 2-Photonen-Mikroskops
Diagnose am lebenden Gewebe ermöglichen und
sich
die
Lokalisation
der
Fluoreszenz
pixelweise
WORLD OF MEDICINE AG eine neuartige
zwischen 380 nm und 400 nm.
eine Biopsie ersetzen. Die Voraussetzung dafür ist,
bis auf einen halben
Mikrometer genau zuordnen.
Scanmethodik
entwickelt.
Besonderheit der neuen Technologie
dass die Bildqualität der Aufnahmen eine strukturelle
Durch die Bewegung des Laserfokus‘ wird, wie Weitere
in
Messgrößen:
Vergleich zukönnen
bisher verwendeten
Systemen zur
Darstellung in zellulärer Auflösung vergleichbar zu
Abbildung
1 gezeigt, 2PM-Verfahren:
ein digitales Bild erzeugt. Zusätzlich zu denIm
Vorteile
zu bisherigen
2PM-Bilddaten
mit
• Diagnostisch relevante Bildgröße von bis
Hilfe des Fluoreszenzsignales
AusBildgebung weitere
mit Hilfe
der 2-Photonen-Mikroskopie
den Mikroskopie-Bildern der Histologieschnitte liefert.
zu 10 mm x 10 mm
werteverfahren angewendet
werden,
wie z.B.
wird bei der
neuentwickelten
Technologie der W.O.M.
Die Auflösung, die Bildschärfe und der Kontrast
• Verzeichnungs- und Verzerrungsfreiheit im
die SpektroskopieWORLD
und dieOFMessung
der
ortsMEDICINE AG, wie in Abbildung 2 gezeigt,
sind dabei die entscheidenden Bildparameter, die
Lateralscan und somit vollständig digitale,
aufgelösten Fluoreszenzlebensdauer (Fluoredas Objektiv zum Scannen des Lasers durch das
für den Betrachter zur Auswertung wichtig sind.
quantitativ interpretierbare 2PM-Bilder
scence Lifetime Imaging Microscopy – FLIM).
Gewebe
bewegt.
Während
der
Aufnahme
wird
das
• Darstellung der diagnostisch relevanten,
Fluoreszenzsignal simultan auf Abb.
bis zu
Kanälen
1: drei
Lateral
gescannte 2PM-Aufnahme von einem histologischen, in Paraffin
histologieüblichen Schnittlage möglich
erfasst, mit deren Hilfe sich dieeingebetteten
Wellenlängenbereiche,
Präparat eines Basalzellkarzinoms, aufgenommen mit der neuartigen
• Spektrale Zusatzinformation durch simulScanmethodik.
Die Größe des abgescannten Areals beträgt 2 mm x 3 mm.
tane, ortsaufgelöste Bandenspektroskopie
wie der der Autofluoreszenz oder
der Second Harmonic
Generation (SHG) separat aufnehmen lassen.
Zielstellung: Diagnoseunterstützungssystem
Große Scangebiete
Die Anwendung der neuen Technologie führt beim
lateralen Scan, der parallel zur Hautoberfläche
Zielstellung:
aufgenommen wird, zu einer homogen
angeregten,
Die Vorteile
der neuartigen Scanmethodik
verzerrungs- und verzeichnungsfreien
Aufnahme.
sollen genutzt
werden, um die
technologische
für ein nicht-invasives
Außerdem kann durch diese Scanmethode
imBasis
Vergleich
Diagnoseunterstützungssystem
für
zu herkömmlichen Technologien ein wesentlich größeres
Hautkrankheiten
zu erarbeiten.
Das System
Areal von bis zu 10 x 10 mm² erfasst
werden. Dem
Arzt
soll den Mediziner insbesondere bei der
ist es somit möglich, den gesamten relevanten Bereich
Früherkennung und dem Staging von Weißem
des Gewebes in einer AufnahmeHautkrebs
zu beurteilen.
sowie bei der Abgrenzung zu
Die dann vorhandenen Daten können
jedoch erst durch Bewertung und
Interpretation sowie unter Einbeziehung
weiterer Patienteninformationen zu einer
diagnostischen Aussage führen (vgl. Schema
in Abbildung 2).
Das Ziel ist daher die Extraktion, Bewertung
und Darstellung der strukturellen und
biochemischen Informationen aus den
vorhandenen Messdaten, um dem Mediziner
Zusatzinformationen für die Diagnosestellung
Aus den vorliegenden quantitativ
bereitzustellen.
interpretierbaren Messwerten derAbbildung
drei
3: 2-Photonen-Mikroskopie-Aufnahme
eines
lateral aufgenommenen
AußerdemHistologiedünnschnitts
soll die Dokumentation
(2-kanalig, grün:
Autofluoreszenz,
gelb:und
SHG-Signal)
des
Diagnoseprozesses
der
gilt es nun, sowohl strukturelle als auch
Diagnoseentscheidung verbessert und die
funktionelle, biochemische Informationen
zu sichernde Datenmenge reduziert werden.
zur Beurteilung des Gewebezustandes zu
extrahieren.
anderen Hautkrankheiten unterstützen.
Abbildung 1: Aufnahme eines 2-Photonen-Mikroskopiebildes
Abb. 2: Schematische Darstellung zur Erstellung der Diagnose: Aus den Messdaten können
strukturelle und biochemische Informationen extrahiert werden, die durch Bewertung und
Interpretation sowie Einbeziehung sonstiger Patienteninformationen zu einer Diagnose führen.
ZIELE DER FORSCHUNGSARBEIT
Anpassung optischer Komponenten
Umsetzung: Ermittlung von Deskriptoren
Für eine verbesserte Bildgebung muss die Methode
im Hinblick auf ihre optischen und physikalischen
Eigenschaften optimiert werden. Dazu sollen alle
Einflüsse auf die Signalgewinnung analysiert und
auftretende Störungen, die die Bildqualität beeinflussen,
eliminiert werden. Die Ziele der Forschungsarbeit
werden in 4 Themenbereiche unterteilt. Die genannten
Forschungsziele optimieren das System hinsichtlich der
Anwendung, der Bildqualität und ihre Umsetzung ist die
Voraussetzung dafür, dass der Einsatz des Gerätes die
Diagnose von Hauterkrankungen unterstützen kann.
• Optimierung der Strahlführung
• Verwirklichung der maximal möglichen
Auflösung im lateralen Scan
Fokussierung in der Tiefe
Optimierung der Detektion
• Anpassung der Detektionskanäle an die zur
Diagnose relevanten Wellenlängenbereiche
• Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses
Miniaturisierung des Systems
• Miniaturisierung der Einzelkomponenten
• Analyse der Fokussierung von Femtosekundenlasern im
und des Gesamtsystems für den Einsatz an
Gewebe zur Realisierung einer höheren Eindringtiefe
schwer zugänglichen Körperstellen
• Erhebung eines Korrekturverfahrens für den vertikalen
• Einsatz von Mikrosystemtechnik und Mikrooptik
Scan zum Ausgleich der veränderten Fokussierung
Abb. 3: Flussdiagramm zur Vorgehensweise, um aus den vorhandenen interpretierbaren
physikalischen
Messdaten
ein System für die Diagnoseunterstützung zu erarbeiten.
der anregenden Laserstrahlung
in der
Tiefe
61
M.Eng. Johannes Schleusener, Prof. Dr. rer. nat. Ingeborg Beckers,
Erstellung und Evaluation eines kompakten
Ramanspektroskopischen Messkopfs zur Analyse
von Präkanzerosen der menschlichen Haut
Projektbeschreibung
−
Hautkrebs gehört zu den weitverbreitetsten Krebsarten überhaupt und macht weltweit
über 90 Prozent aller Krebserkrankungen aus.
Das gängigste Diagnoseverfahren ist die postoperative histopathologische Untersuchung.
Diese liefert die eindeutigsten Ergebnisse, ist
aber für die Früherkennung nicht geeignet. Als
Ergänzung zu diesem Verfahren ist eine Echtzeitdiagnose, die in vivo erstellt wird, wünschenswert.
Der Raman-Effekt bezeichnet die inelastische
Streuung eines Photons an einem Molekül.
Das Photon überträgt dabei einen Teil seiner
Energie auf das Molekül, welches daraufhin
seine Rotations- oder Schwingungszustände
ändert. Alternativ dazu kann auch das Molekül einen Teil der Schwingungs- oder Rotationsenergie auf das gestreute Photon übertragen. Diese Energieübertragung, oder auch
Raman-Shift, ist molekülspezifisch und lässt
sich ausnutzen, indem durch die spektroskopische Analyse des gestreuten Lichts Aussagen über die molekulare Zusammensetzung
einer Materialprobe gemacht werden können.
In einer übergeordneten Studie wird die Eignung der Ramaspektroskopie zur dermatologischen Tumorfrüherkennung evaluiert. Dies
geschieht in Kooperation der LMTB mit der Klinik für Dermatologie der Charité Berlin. Für die
Klinische Anwendung ergeben sich besondere Anforderungen an einen Ramanmesskopf,
welche von gängigen Laborgeräten nur bedingt erfüllt werden. Erstrebenswert ist ein
handgehaltener kompakter Messkopf, der
vom untersuchenden Dermatologen problemlos aufgesetzt und punktgenau positioniert
werden kann. Zu Dokumentationszwecken ist
es zudem notwendig ein Übersichtsbild des
62
ExzellenzTandem
gemessenen Gewebes aufzunehmen, in dem
die Messpunkte eindeutig zugeordnet werden
können und eine Korrelation zu Ergebnissen
einer histopathologischen Untersuchung erfolgen kann.
Tumoren der Haut entstehen bevorzugt im Bereich der Basalmembran, die sich zwischen
Dermis und Epidermis in einer Tiefe von etwa
100 µm befindet. Monte Carlo Simulationen
haben gezeigt, dass eine Messspotgröße von
300 µm auf der Gewebeoberfläche angestrebt
werden sollte, um spektrale Informationen,
die bis in diese Tiefe reichen, zu erhalten. Die
Ramananregung erfolgt mit einem 785 nm Diodenlaser im CW Betrieb durch eine gemeinsame gewebeseitige Linse, durch die auch die
remittierte Strahlung detektiert wird. Da die
Ramanstreuung ein sehr schwacher Effekt ist
und die Messdauer bei einem In-vivo-Einsatz
begrenzt ist, ist es erforderlich, dass die auf
der Hautoberfläche aufliegende Optik eine
hohe NA von etwa 0,5 hat, so dass möglichst
viel Licht aus dem streuenden Gewebe eingesammelt wird.
Im Rahmen dieser ExzellenzTandem-Studie wurden drei Konstruktionen angefertigt,
die den grundlegenden Anforderungen gerecht werden. Alle Konstruktionen wurden zunächst mit dem Raytracing Programm Zemax
entworfen. Dies ermöglichte es Strahlführungen zu simulieren und theoretische Angaben
über Numerische Apertur, Lichtdurchsatz, Unschärfe, Abbildungsfehler, Auflösungsvermögen und ein Tolerancing des Linsensystems zu
machen, sowie Linsenauswahl und -position
zu optimieren.
Die Anforderungen an Bildqualität, großem
Bildfeld und sichtbarem Messspot einerseits
und Kompaktheit, geringem Gewicht und kleiner Gewebeauflagefläche andererseits stehen sich bei den Entwürfen teilweise gegenüber.
effizienz, Spektrenqualität und medizinischen
Handhabung evaluiert.
Da besonders in den klinischen Vorstudien
eine präzise Zuordnung der Messpunkte zum
Übersichtsbild notwendig ist, und die praktische Handhabung in dieser Phase zweitrangig ist, wird eine größere Variante mit großem
Übersichtsbild und sichtbarem Messspot derzeit an der LMTB zusammengebaut und wird
anschließend hinsichtlich seiner Detektions-
Dazu gehört auch der Vergleich zu einem kommerziell erhältlichen Ramanmesskopf. Vorerst
sind Messungen an Gewebemodellen mit bekannten optischen Eigenschaften geplant. Der
nächste Schritt ist die klinische Prüfung mit
den kooperierenden Dermatologen. Die Messungen erfolgen in vivo, wobei die Messergebnisse nach operativer Entfernung durch eine
histopathologische Untersuchung verifiziert
werden können.
M.Eng. Johannes Schleusener studierte an
der Beuth Hochschule für Technik zunächst
Medizinisch-Physikalische Technik. Seine Diplomarbeit fertigte er 2008 im Bereich der
Krebsforschung im Ontario Cancer Institute
in Toronto an, wo er an der Entwicklung eines
medizinischen Prototyps zur Charakterisierung der optischen Eigenschaften von Gewebe beteiligt war. Anschließend setzte er sein
Studium, ebenfalls an der Beuth Hochschule, im Masterstudiengang Physikalische Technik/Medizinphysik fort. Im Rahmen seiner
Masterarbeit, die er an der Drew University in
Madison, NJ anfertigte, beschäftigte sich Johannes Schleusener mit Nichtlinearen Optischen Eigenschaften gepolter Polymere. Seit
Juni 2011 ist er im promotionsvorbereitenden
ExzellenzTandem an der Laser- und MedizinTechnologie GmbH, Berlin (LMTB) tätig. Dort
beschäftigt er sich in der Arbeitsgruppe Biomedizinische Optik mit der Ramanspektroskopie und ist an der Entwicklung eines Messkopfes zur Dermatologischen Krebsdiagnose
beteiligt.
−
Johannes Schleusener
Prof. Dr. Ingeborg Beckers,
M.Eng. Johannes
Schleusener und
63
Prof. Dr.
Ingeborg Beckers
Dr. Jürgen Helfmann
Unternehmensprofil
−
Prof. Dr. rer. nat. Ingeborg Beckers absolvierte ihr Studium an der Justus-Liebig Universität in Gießen, wo sie 1994 ihr Diplomstudium in Fach Physik abschloss. Im Anschluss
promovierte sie am Hahn-Meitner-Institut in
Berlin und der Phillips-Universität in Marburg
über das Thema »Einfluss von Wasserstoff auf
die Struktur von ungeordnetem Silizium (µcSi:H und poly-Si)«. Nach 1998 forschte sie als
wissenschaftliche Mitarbeiterin am HMI Berlin
an heterogenen Materialsystemen für die Anwendung in Solarzellen. 2004 erfolgte ihre Be-
rufung zur Professorin an die Technische Fachhochschule Berlin. Seither ist sie mit großem
Engagement in der Lehre des Studiengangs
»Physikalische Technik/Medizinphysik« mit
Schwerpunkt in der Optik tätig. Ihre Forschung
konzentriert sich heute auf die Entwicklung
neuartiger Konzepte in der Mikroskopie mit
erweitertem Schärfentiefebereich für die Einzelzellanalytik. In dem Zusammenhang führte
sie 2009 ein Forschungssemester an der ‚University of Colorado‘ durch.
Jürgen Helfmann studierte an der Technischen Hochschule Darmstad Physik und
schloss seine Diplomarbeit zu magnetischen
Anregungen in quasi-eindimensionalen Kristallen 1986 ab. Anschließend promovierte er an der FU Berlin, wobei die Arbeiten an
der LMTB durchgeführt wurden. Für die Pro-
motionsarbeit zur laserinduzierten Lithotripsie von Körperkonkrementen erhielt er 1993
den Ernst-Reuter-Preis der Freien Universität
Berlin. Nach mehrfachem Wechsel zur Charité CBF und zurück zur LMTB ist er heute der
Forschungsleiter für den Bereich Biomedizinische Optik der LMTB.
Die Laser- und Medizin-Technologie GmbH,
Berlin (LMTB) ist eine gemeinnützige Forschungs- und Entwicklungseinrichtung für
Biomedizinische Optik und Angewandte Lasertechnik. Hauptziel ist es, neue Konzepte
aus diesen beiden Bereichen zu Technologien und Therapien zu entwickeln und diese in
die Industrie und in die medizinische Praxis zu
transferieren.
logiehersteller. Ein wissenschaftsgetriebenes Team von zirka 30 Mitarbeitern ist in einer
Vielzahl von zumeist öffentlich geförderten
Forschungskooperationen mit akademischen
und Firmenpartnern aktiv.
−
−
Viele Ideen in der LMTB entstehen durch die
Nähe zum Universitätsklinikum Charité, den
drei großen Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen in Berlin.
Unter den Gesellschaftern der LMTB befinden sich mehrere führende Medizintechno-
64
ExzellenzTandem
Zugleich ist die LMTB Partner für die Erarbeitung kundenspezifischer Lösungen im Rahmen kommerzieller F&E-Projekte und veranstaltet Laserkurse sowie Workshops zu
medizinischen und industriellen Laseranwendungen. Medizintechnikherstellern bietet die
LMTB kompetente Beratung und die Durchführung von Studien zu zulassungs- und patentrelevanten Fragestellungen.
Erstellung und Evaluation eines kompakten
Ramanspektroskopischen Messkopfs zur Analyse
von Präkanzerosen der menschlichen Haut
J. Schleusener1, 2; Dr. J. Helfmann2; Prof. Dr. I. Beckers1; C. Reble2; Prof. Dr. H. J. Eichler2, 3; H.-J. Cappius2; Dr. I. Gersonde2
1
2
3
Laser- und Medizin-Technologie GmbH, Berlin (LMTB), Fabeckstr. 60-62, 14195 Berlin
Institut für Optik und Atomare Physik, Technische Universität Berlin, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin
Hintergrund
Optische Anforderungen
Konstruktionsentwürfe
Hautkrebs gehört zu den weitverbreitetsten Krebsarten
überhaupt und macht weltweit über 90% aller
Krebserkrankungen aus. Das am weitesten verbreitete
Diagnoseverfahren ist die postoperative histopathologische
Untersuchung. Diese liefert die eindeutigsten Ergebnisse,
ist aber für die Früherkennung nicht geeignet. Als
Ergänzung zu diesem Verfahren ist eine Echtzeitdiagnose,
die in vivo erstellt wird, wünschenswert.
In dieser Studie wird die Eignung der Ramaspektroskpie
zur dermatologischen Tumorfrüherkennung evaluiert.
Dies geschieht in Kooperation der LMTB mit der Klinik
für Dermatologie der Charité Berlin. Für die klinische
Anwendung ergeben sich besondere Anforderungen an einen
Ramanmesskopf, welche von gängigen Laborgeräten nur
bedingt erfüllt werden. Erstrebenswert ist ein handgehaltener
kompakter Messkopf, der vom untersuchenden Dermatologen
problemlos aufgesetzt und punktgenau positioniert
werden kann. Zu Dokumentationszwecken ist es zudem
notwendig ein Übersichtsbild des gemessenen Gewebes
aufzunehmen, in dem die Messpunkte eindeutig zugeordnet
werden können und eine Korrelation zu Ergebnissen einer
histopathologischen Untersuchung erfolgen kann.
Ramananregung
Um Informationen aus dem Bereich um die Basalmembran
(100 µm) zu erhalten ist eine Spotgröße von 200 – 300 µm
erforderlich. Der verwendete 780 nm Diodenlaser kann mit
Faserdurchmessern zwischen 50 und 700 µm betrieben
werden, entsprechend muß der Abbildungsmaßstab
gewählt werden. Ein schmalbandiger Bandpassfilter ist
zu verwenden um breitbandige Emission des Lasers zu
unterdrücken. Um Randunschärfe zu minimieren sollte
auf die Verwendung fehlerminimierter Linsen wie z.B.
Asphären und Achromaten zurückgegriffen werden.
Größe gesamt
250 x 90 x 65
Es wurden 3 verschiedene
in mm
Konstruktionsentwürfe
Fenster20 mm
durchmesser
angefertigt. Für die
verdeckte
20 mm
Bildgebung ergeben
Gewebeoberfläche Durchmesser
sich 2 grundsätzliche
Optikdurchmesser 50 mm
Möglichkeiten. Sie kann
Fenster
1,5 mm CaF2
Gewebeabstand
31,779 mm
durch eine gemeinsame
Anregungsfaser
600 µm
Objektivlinse erfolgen, was
Detektionsfaser
700 µm
die Gesammtabmessung
Anregungsspot
147 µm
Unschärfe
4,6 µm; 7,0 µm
des Messkopfes vergrößert,
Detektionsspot
140 mm
aber einen im Übersichtsbild Unschärfe
27,4 µm; 27,7 µm
NA Gewebeseitig 0,48
sichtbaren Messspot
Raman
eingespiegelt
gewährleistet. Eine
Einkopplung
weitere Möglichkeit ist
Bildgebung
gekoppelt durch
eine Objektivlinse
die seitliche Anbringung
Feldgröße für
18 mm
einer Kamera neben den
Bildgebung
Durchmesser
Ramanstrahlengängen.
Auflösung
857 x 857 pixel
Messspot
sichtbar
Die Abmessungen können
Perspektive
senkrecht
hier erheblich gesenkt
Beleuchtung
durch Fenster
Handhabung/
groß, eventuell
werden. Der Messspot ist
Bauform
mit Gelenkarm
jedoch im Übersichtsbild
bewegen
verdeckt. Da die Bildgebung
Linsengewicht
251 g
Filtereinbau
evtl. Sonderanin den klinischen
fertigung
Frühstudien zunächst
Tabelle 1: Zusammenfassung des
wichtiger erscheint als eine
Konstruktionsentwurfs,
sämtliche
Simmulationen
wurden
einfache Handhabung,
in ZEMAX angefertigt.
stellte sich sich der
erste Entwurf als geeigneter heraus.
Abbildung 2:
Ramandetektion
Die Feldgröße für die Detektion soll der Anregungsspotgröße
auf der Gewebeoberfläche entsprechen. Es wird ein
Fasergekoppeltes Spektrometer mit einer 700 µm Faser
bei einer NA von 0.22 verwendet. Die Einspiegelung
des Anregungsstrahlenganges kann durch einen
dichroitischen Spiegel erfolgen. Um den Lichtdurchsatz
zu erhalten sollte die gewebeseitige Linse eine
hohe numerische Apertur von etwa 0,5 haben.
Abbildung 3:
Abbildung 1:
NIR Rohspektren verschiedener Gewebeproben. Zusätzlich zu Ramanbanden
enthalten die Rohspektren auch den Fluoreszenzuntergrund. Die Untergrund
Beseitigung ist ein entscheidender wichtiger Bestandteil der Auswertung von
Ramanspektren. Die Anregungswellenlänge ist als Peak bei 780 nm sichtbar.
Raman-Spektroskopie
Der Raman-Effekt bezeichnet die inelastische
Streuung eines Photons an einem Molekül.
Anders als bei der Rayleigh-Streuung überträgt das Photon
dabei einen Teil seiner Energie auf das Molekül, welches
daraufhin seinen Rotations- oder Schwingungszustand
ändert. Diese Energieübertragung, oder auch Raman-Shift,
ist Molekülspezifisch, da sie von den Atombindungen
abhängt. Durch die spektroskopische Analyse des gestreuten
Lichts lässt sich der Effekt zur Bestimmung der molekularen
Zusammensetzung einer Materialprobe ausnutzen. Während
die spektrale Lage der Raman-Banden Rückschlüsse
über vorhandene Moleküle einer Probe zulässt, kann ihre
Intensität für die quantitative Bestimmung genutzt werden.
Ein entscheidender Vorteil der Ramanspektroskopie für
die Krebsdiagnose ist die Möglichkeit in vivo zu messen.
Anregungsstrahlengang des Ramanmesskopfes.
Detektionsstrahlengang wird in der hinteren Spiegelebene eingekoppelt.
Bildgebung
Zu Dokumentationszwecken soll bei jeder Messung ein
Übersichtsbild des Gewebes aufgenommen werden. Die
geforderte Feldgröße beträgt 5 – 20 mm. Diese soll auf
einem ½“ CCD Chip (6,4 x 4,8 mm abgebildet werden. Die
Bildgebung kann gekoppelt durch die gleiche Linse wie die
Ramanstrahlengänge, oder seitlich versetzt erfolgen, der
Messpunkt muss jedoch fest zum Kamerabild positioniert
sein. Eine Auflösung von etwa 500 x 500 Pixel ist ausreichend.
Abbildung 5:
Komerziell erhältlicher Ramanapplikator zur Veranschaulichung
(Emvision LLC, Loxahatchee, FL). Hier erfolgt keine Bildgebung.
Bei Erfassung des übersichtsbildes durch gleiche
Objektivlinse ist eine so schmale Bauform nicht mehr realisierbar.
Ausblick
Abbildung 4:
Bildgebungsstrahlengang wird an vorderer
Spiegelebene in Ramanstrahlengänge eingekoppelt.
Nach erfolgreicher Konstruktion des ausgewählten Messkopfes
erfolgt die Evaluierung hinsichtlich seiner Detektionseffizienz,
Spektrenqualität, und medizinischen Handhabung
Dazu gehört auch der Vergleich zu einem kommerziell
erhältlichen Ramanmesskopf. Vorerst sind Messungen an
Gewebephantomen mit bekannten optischen Eigenschaften
geplant, gefolgt von der klinische Prüfung mit kooperierenden
Dermatologen. Die Messungen erfolgen in vivo, wobei die
Messergebnisse nach operativer Entfernung durch eine
histopathologische Untersuchung verifiziert werden können.
65
Impressum
Eine Publikation der
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Luxemburger Straße 10
13353 Berlin
www.beuth-hochschule.de/exzellenztandem
Herausgeber
Prof. Dr. Monika Gross (Präsidentin)
Prof. Dr. Sebastian von Klinski (Vizepräsident für Forschung und Hochschulprozesse)
Harald Joneleit (Beauftragter für Technologietransfer)
Redaktion
Johannes Tebbe und Mathias Neumann
Gestaltung und Satz
Mathias Neumann
Erscheinungsdatum
Januar 2012
Gefördert durch
68
ExzellenzTandem

ExzellenzTandem - Beuth Hochschule für Technik Berlin

Transcription

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