Forschungsbericht 2011 – 2012 - Zentrum für Gründung und Transfer
Transcription
Forschungsbericht 2011 – 2012 - Zentrum für Gründung und Transfer
Forschungsbericht 2011 – 2012 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | XX 1 Forschungsindex der Fachhochschule Brandenburg: Research Directory of the Brandenburg University of Applied Sciences: https://forschungsindex.fh-brandenburg.de/ Startseite des Forschungsindex. Start page of the research directory. Die wissenschaftlichen Publikationen können nach Jahren, aber auch nach Verfasser und Themen gesucht werden. The scientific publications can be searched by search options as years, authors and also topic. Weitere Screenshots auf der vorletzten Seite. More screenshots on the penultimate page. Forschungsbericht der Fachhochschule Brandenburg Research Report of the Brandenburg University of Applied Sciences 2011 – 2012 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3 Hinweis: Die Fachhochschule Brandenburg praktiziert Meinungsvielfalt, auch bei der sprachlichen Gleichstellung von Mann und Frau. Unterschiedliche Schreibweisen der weiblichen Form sind daher nicht vereinheitlicht worden. Impressum Herausgeberin: Redaktion: Satz: Die Präsidentin der Fachhochschule Brandenburg Prof. Dr.-Ing. Burghilde Wieneke-Toutaoui Der Vizepräsident für Forschung und Technologietransfer Prof. Dr. Arno Fischer Prof. Dr. Arno Fischer, Thekla Ludwig, Stefan Parsch Stefan Parsch Berichtszeitraum: Wintersemester 2010/2011 – Wintersemester 2012/2013 Auflage: 1. Auflage Dezember 2013 Kontakt: Fachhochschule Brandenburg Postfach 2132 14737 Brandenburg an der Havel Hausanschrift: Magdeburger Straße 50 14770 Brandenburg an der Havel T. +49 3381 355 - 0 F. +49 3381 355 - 199 [email protected] www.fh-brandenburg.de ISSN: 1861-3462 4 Impressum | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Inhaltsverzeichnis Vorwort der Präsidentin ...................................................................................................................................... 6 Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer ....................................................................... 8 1 1.1 1.2 Forschungsdaten und -profile ............................................................................................................................. 9 Zahlen und Daten zur Forschung ........................................................................................................................ 9 Profile und Kompetenzzentren ........................................................................................................................ 15 2 Fachbereich Informatik und Medien .................................................................................................................... 21 Vorwort der Dekanin ........................................................................................................................................ 22 Forschungsprojekte ......................................................................................................................................... 24 Forschungssemester ........................................................................................................................................ 37 Publikationen .................................................................................................................................................. 38 Vorträge ......................................................................................................................................................... 42 Professorinnen und Professoren ........................................................................................................................ 43 Labore ........................................................................................................................................................... 45 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Fachbereich Technik ........................................................................................................................................ 53 Vorwort des Dekans ........................................................................................................................................ 54 Forschungsprojekte ........................................................................................................................................ 56 Forschungssemester ....................................................................................................................................... 76 Publikationen ................................................................................................................................................. 68 Vorträge ........................................................................................................................................................ 78 Professorinnen und Professoren ....................................................................................................................... 80 Labore ........................................................................................................................................................... 83 Fachbereich Wirtschaft .................................................................................................................................... 91 Vorwort des Dekans ........................................................................................................................................ 92 Forschungsprojekte ......................................................................................................................................... 94 Publikationen ............................................................................................................................................... 102 Vorträge ...................................................................................................................................................... 104 Professorinnen und Professoren ..................................................................................................................... 106 Labore ......................................................................................................................................................... 109 5 5.1 Wissenschaftliche Beiträge ............................................................................................................................. 113 Conception and implementation of a computer and mobile forensic course for the Department of Informatics and Media at the Brandenburg University of Applied Sciences ........................................................................... 114 5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik .................................. 123 5.3 Konzept zur Entwicklung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen ......... 129 5.4 A Proposal of a model for the organization of Energy-efficient products ............................................................ 138 5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the Installation and Direction of Solar Thermal Systems at the Example of a Reference Building ........................................................................................................... 142 5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen – Ergebnisse eines transnationalen Austausches ................................................................................................. 146 5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse ....................... 154 5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen ......................................................................................... 161 5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table – Physiological, Motion and Psychological Measurement ...................................................................................... 168 5.10 Thermal effects due to focused light from glass fronts ..................................................................................... 177 5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule ....................................................................................... 182 5.12 Zum Stand der International Financial Reporting Standards ............................................................................. 184 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Inhaltsverzeichnis 5 Vorwort der Präsidentin Liebe Leserinnen und Leser, mit dem Forschungsbericht 2011 − 2012 präsentiert die Fachhochschule Brandenburg der Öffentlichkeit eine umfassende Leistungsschau der Projekte, Publikationen und Vorträge ihrer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Im einleitenden Kapitel informiert sie zudem über die Drittmitteleinnahmen für die Forschung, über den erreichten Stand der Profilbildung und über die Aktivitäten in den Bereichen Gründung und Technologietransfer. Sowohl die Anzahl und Qualität der Projekte als auch die zahlenmäßige Entwicklung im Berichtszeitraum von Wintersemester 2010/2011 bis Sommersemester 2012 weisen aus, dass die Fachhochschule Brandenburg sich als forschende Hochschule und als technologischer Impulsgeber für die Region Westbrandenburg weiter etabliert hat. Die Summe der eingeworbenen Drittmittel stieg im Jahr 2012 auf den bisher höchsten Wert von 3.334 Mio. Euro. Die Zahl der Forschungsprofessuren erreichte ebenfalls einen neuen Höchststand: 11 der 66 Professuren der Fachhochschule Brandenburg erlangten im Berichtszeitraum diesen Status. Bereits ein erster Blick über die Projekte in den drei Fachbereichen Informatik und Medien, Technik und Wirtschaft zeigt, dass die Forschungsleistungen der Fachhochschule Brandenburg – auch über die Forschungsprofessuren hinaus – breit gestreut sind. Sie reichen von der Optimierung der Ressourceneffizienz thermischer Fügeverfahren bis zur Entwicklung innovativer Hochleistungs-Computerchips in Zusammenarbeit mit einem im Land Brandenburg ansässigen Halbleiter-Herstellers. Bei der Mustererkennung in der digitalen Forensik sind Forscherinnen und Forscher der Fachhochschule Brandenburg ebenso aktiv, wie bei der Erstellung sicherer Software-Lösungen für Internet-Dienste. Sicherheit, Energieeffizienz und Gesundheit – die drei profilprägenden Themen der Fachhochschule Brandenburg haben viele der Forschungen inspiriert. 6 Vorwort der Präsidentin | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Dear Readers, with the research report 2011 – 2012 presents the Brandenburg University of Applied Sciences a comprehensive exhibition of projects, public institutions and lectures of scientists. In the introductory chapter, it also provides information about the external funding for research, on the progress made in profiling and about the activities in the areas creation and technology transfer. Both, the number and quality of projects and the numerical development during the reporting period of the winter semester 2010/2011 to summer semester 2012 have made, that the Brandenburg University of Applied Sciences as a research University and as a technological impetus for the western region of Brandenburg has further established. The sum of external funding increased in 2012 on the highest value of 3.334 million Euros. The number of Research professorship also reached a new peak: 11 of the 66 professors of the Brandenburg University of Applied Sciences acquired that status during the reporting period. Already a first overview of the projects in the three fields Computer science and the media, technology and business shows that the research performance of the Brandenburg University of Applied Sciences – even beyond the research professorships addition – are widely held. They range from the optimization resource efficiency thermal joining processes to development of innovative high-performance computer chips in cooperation with one in the land of Brandenburg based semiconductor manufacturers. In pattern recognition in the digital forensics, the researchers of the University of Applied Sciences are as active as when it comes to create safer Software solutions for Internet services. Safety, energy efficiency and health – the three profile formative topics of the Brandenburg University of Applied Sciences have inspired much of the research. Projects such as “competence bridges with e-learning Projekte wie „Kompetenzbrücken mit E-Learning“, „Einsteigen – Zusteigen – Aufsteigen“ und „Dual – Lokal – Regional“ stehen für einen weiteren Aspekt für die Forschung im Bereich der Hochschulbildung. Die Förderung der Durchlässigkeit zwischen beruflicher Ausbildung und Hochschule sowie die Berücksichtigung der Diversität von Studienzugängen und Studienverläufen ist eine der Kernkompetenzen der Fachhochschule Brandenburg in der Lehre. In den Projekten wird komplementär dazu die theoretische Reflexion betrieben, werden der Bedarf für bestimmte Studienformate und Strategien für das erfolgreiche Studium einer heterogenen Studierendenschaft ermittelt. Doch entdecken Sie selbst die Vielfalt der Forschung an der Fachhochschule Brandenburg. Ich wünsche Ihnen eine informative, aufschlussreiche und anregende Lektüre. Prof. Dr.-Ing. Burghilde Wieneke-Toutaoui Präsidentin der Fachhochschule Brandenburg (Kompetenzbrücken mit E-Learning)”, “get in – get on – move up (Einsteigen – Zusteigen – Aufsteigen)” and “dual – local – regional (Dual – Lokal – Regional)” represent a further aspect for the research in the field of higher education. The promotion of permeability between vocational training and University as well as the consideration of diversity of study approaches and learning paths is one of the core competencies of the teaching at the Brandenburg University of Applied Sciences. The projects will be complementary to the theoretical Reflection operated and it is the need for certain study formats and strategies for successful study of a heterogeneous student body determined. But discover yourself the diversity of research at the Brandenburg University of Applied Sciences. I wish you an informative, insightful and inspiring read. Prof. Dr.-Ing. Burghilde Wieneke-Toutaoui President of the Brandenburg University of Applied Sciences Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer 7 Vorwort des Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer Liebe Leserin, lieber Leser, über Ihr Interesse an den Forschungsergebnissen unserer noch jungen Fachhochschule freue ich mich sehr! Auch mit diesem Bericht spielt die Profilbildung als Mittel der Fokussierung der angewandten Forschung auf wenige, aber wichtige Forschungsfelder eine wichtige Rolle! Im Kapitel 1.2 findet sich der aktuelle Stand der Profile und Kompetenzzentren. In den Kapiteln 2 bis 4 folgt die tiefergehende Dokumentation der Forschung für die einzelnen Fachbereiche, jeweils eingeleitet durch die zuständige Dekanin oder den Dekan. Viele interessante Forschungsprojekte der Fachhochschule Brandenburg aus den Jahren 2011 bis 2012 sind dort zu finden. Im Kapitel 5 sind ausgewählte wissenschaftliche Beiträge unserer Forscherinnen und Forscher abgedruckt. Neben diesem Bericht können Sie aber auch unseren Forschungsindex im Internet nutzen (https://forschungs index.fh-brandenburg.de). In diesem Index werden auch zwischenzeitlich unsere Forschungsaktivitäten und -ergebnisse dokumentiert, so dass Sie dort stets aktuelle Informationen finden können. Probieren Sie es aus! Der dritte Zyklus im Bologna-Prozess („eigenständige Forschung und Promotionen“) ist bei uns inzwischen Realität! Seit 1. Januar 2012 arbeiten 8 Promotionsstudierende in einem kooperativen Forschungskolleg gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg im thematischen Schwerpunkt „zivile Sicherheit“, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Weil wir in den letzten Jahren als Fachhochschule Brandenburg eine stetige Steigerung unseres Drittmittelvolumens erreichen konnten, steigt auch unsere Forschungsleistung ständig weiter an und das trotz konstanter Ressourcenausstattung seit dem Jahr 2000! Es würde mich sehr freuen, wenn Sie am Know-how unserer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessiert sind. Sprechen Sie uns an! Ein erster Kontakt kann über unsere Transfereinrichtung erfolgen (http://transfer.fhbrandenburg.de). Dear Readers, I am very delighted in your interest in the research results of our fledgling University of Applied Sciences. With this report meets the profile education as a means of focusing applied research on a few but important researches fields, and therefore plays an important role! In chapters 1.2 is the current status of the profiles and competence centers. In chapters 2 – 4 followed by more indepth documentation of research for the individual departments, each initiated by the appropriate dean. Many interesting research projects of the Brandenburg University of Applied Sciences can be found there from the years 2011 to 2012. In chapter 5 are printed some selected scientific contributions of our scientists and researchers. In addition to this report, you can also use our research index on the internet (https://forschungsindex.fh-brandenburg.de). In this index you can find also our research activities and results documented. So you will be up to date. Give it a try! The third cycle in the Bologna Process (“independent research and promotions”) is with us reality! Since January 1st 2012, there are working 8 PhD students in a cooperative research seminar jointly with the Otto-von-GuerickeUniversity of Magdeburg in the topic “Civil Security”. This is funded by the Federal Ministry of Education and Research. Because we were able to achieve as a University of Applied Sciences Brandenburg, a steady increase of our external funding volume in the recent years, our research performance constantly continues to rise despite constant resource endowment since the year 2000! It would make me very happy if you are interested in the expertise of our scientists. Talk to us! A first contact can be made through transfer device (http://transfer.fh-brandenburg.de) Prof. Dr. Arno Fischer Vice President for Research and Technology Transfer at the Brandenburg University of Applied Sciences Prof. Dr. Arno Fischer Vizepräsident für Forschung und Technologietransfer an der Fachhochschule Brandenburg 8 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 1 Forschungsdaten und -profile 1 Research data and research profiles 1.1 Zahlen und Daten zur Forschung / Numbers and data for research 1.1.1 Eingeworbene Drittmittel 1.1.1 Third Party Funding Die jährliche Drittmittelsumme der Fachhochschule Brandenburg (FHB) von 2.476.000 Euro aus 2010 konnte bis 2012 auf 3.334.000 Euro erhöht werden (Steigerung > 34 %). Die nachfolgende Abbildung zeigt die Entwicklung der Jahre 2007 – 2012. The annual external funding sum of the Brandenburg University of Applied Sciences (FHB) of 2.476 million Euros from 2010 could be increased up to 3.334 million Euros in 2012 (an increase> 34%). The following figure shows the development of the years 2007 to 2012. Abbildung 1. Firmendrittmittel 2007 – 2012 (Quelle: Stabsstelle Controlling) / Figure 1. Third-party-funds from companies Im Vergleich der Drittmittelzuwächse aller Brandenburger Hochschulen liegt die FHB im Jahr 2012 damit weiter auf einem Spitzenplatz! In dieser Darstellung der Drittmittelvolumina wird unterschieden zwischen den wirtschaftsinduzierten Drittmitteln aus F&E-Projekten mit Unternehmen und dem Anteil dieser Mittel nur aus dem Bundesland Brandenburg. A comparison of the third-party funds increases all Brandenburger universities, is the FHB in 2012 remaining on a top spot. In this representation of the funding volumes the distinction is made between the economic induced third-party funds from R & D projects with companies, and the share of these funds only from the state of Brandenburg. 1.1.2 Drittmittelforschung mit Unternehmen in den Fachbereichen 1.1.2 Third-party-funded research with companies in the faculty Die Einnahmen für Forschungs- und Entwicklungsaufträge aus Unternehmen lagen in den Jahren 2011 und 2012 weiter auf erfreulich hohem Niveau. Allerdings konnte 2012 keine weitere eine Steigerung der Drittmittel erreicht werden. In der Darstellung sind die Anteile der einzelnen The revenue for research and development contracts from companies was in the years 2011 and 2012 on a pleasingly high level. However, 2012 could no longer be characterized by an increase in external funding. In the illustration, the proportions of the individual faculty are reported. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Zahlen und Daten zur Forschung 9 Abbildung 2. Firmendrittmittel 2007 – 2012 (Quelle: Stabsstelle Controlling) / Figure 2. Third-party-funds from companies 2007 – 2012 (Source: Controlling) Fachbereiche ausgewiesen. Nur der Fachbereich Wirtschaft hielt seinen Anteil, die beiden anderen Fachbereiche hatten sinkende Einnahmen zu verzeichnen. Only the faculty of Business Administrations held its share, the other two subject’s area has recorded declining revenues. 1.1.3 Transferaktivitäten im Einzelnen 1.1.3 Transfer activities in detail Firmendrittmittel: Trotz vieler Turbulenzen konnte durch 33 gestartete bzw. laufende F&E-Projekte im Auftrag von Unternehmen allein im Berichtszeitraum 2012 das Volumen des Technologietransfers bei den Firmendrittmitteln gehalten bzw. geringfügig um ca. 1 % gesteigert werden, dabei waren maßgeblich die Projekte „eGovernment Community Manager“/Prof. Dr. Thomas Preuß/FBI und „LED Hochleistungs-Industrieleuchte“/Prof. Dr. Bernhard Hoier/ FBT im Förderprogramm ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie) beteiligt. Weitere Förderdrittmittel: 15 Anträge mit einem Fördermittelvolumen von 2,35 Mio. Euro wurden im Rahmen des Europäischen Sozialfonds (ESF) gestellt. Davon wurden 8 Anträge mit einem Gesamtvolumen von 1,14 Mio Euro eingeworben. Mit der Durchführung der ESF-Projekte ist ein zusätzlicher Aufwand von 0,5 VZE (Vollzeitäquivalente) verbunden, um die Verwaltungsaktivitäten mit der LASA (Landesagentur für Struktur und Arbeit Brandenburg GmbH) abzudecken. Überwiegend im Programm EFRE (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, Förderlinien: Wissenstransfer, eLearning und Hochschulinvestitionen) wurden 21 Förderanträge im Gesamtvolumen von über 1,2 Mio. Euro gestellt. Third-party-funds from companies: Despite much turbulence, the volume of the transfer of technology from the third-party funds of companies could be held or increased slightly by approximately 1% by 33 launched or ongoing F & E projects on behalf of business alone during the reporting period of 2012. There were instrumental projects involved: “eGovernment Community Manager”/Prof. Dr. Thomas Preuß/FBIM and “LED High-performance industrial light”/Professor Dr. Bernhard Hoier/FBT in funding program ZIM (Central Innovation Program Mittelstand (ZIM) of the Federal Ministry of Economics and Technology). Further third-party-funds: 15 applications were made at the European Social Fund (ESF) with a funding volume of 2.35 million Euros. Of these, eight applications were raised a total of 1.14 million Euros. With the implementation of ESF projects an additional expense of 0,5 FTE (full time equivalent) is connected to cover the administration activities with the LASA (State agency for structure and Labour Brandenburg GmbH). Mostly in the EFRE program (European Regional Development Fund, funding lines: knowledge transfer, e-learning and higher education investments) were asked a total volume of 1.2 million Euros by 21 applications. In the federal program “research at Universities of applied sciences” 10 Zahlen und Daten zur Forschung | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Im Bundesförderprogramm „Forschung an Fachhochschulen“ wurden 8 Förderanträge im Gesamtvolumen von 2,5 Mio. Euro gestellt, davon 3 Neuanträge in FHProfUnt- und 2 im Ingenieurnachwuchsprogramm1. Das FHprofUnt-Projekt „Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen“/Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel ist 2012 erfolgreich angelaufen. EU-Programm: Projekt „Master of Nuclear Security“/ ERASMUS/Life Long Learning der TU Delft, wird an der Fachhochschule Brandenburg von Prof. Dr. Friedrich Holl durchgeführt. Erfolgreiche Einwerbung des Projektes OPTET − Operationally Trustworthy Enabling Technologies“ (= Softwaretechnologien zur Erstellung von nachweisbar vertrauenswürdigen Software- und Cloud-Service-Lösungen) im FP7 der EU (Start: 01.11.2012), Leitung an der FHB durch Prof. Dr. Sachar Paulus (http://www.optet.eu/). Zum Jahresende 2012 enthielt der Forschungsindex der Fachhochschule Brandenburg: 147 Profile von Forscherinnen und Forscher, 267 Projekte, 1.227 Publikationen, 72 Labore, 1.891 betreute Abschlussarbeiten (http://forschungsindex.fh-brandenburg.de/). 8 funding applications were submitted for a total of 2.5 million Euros, of which 3 are new applications in FHProfUnt and 2 in Ingeneurnachwuchsprogramm1. The FHProfUnt project “Adaptive modal based tire model for use in full-vehicle models with short-wave road irregularities”/Professor Dr.-Ing. Christian Oertel started successfully in 2012. EU programs: project “Master of Nuclear Security” / ERASMUS / Lifelong Learning at TU Delft, is performed at the Brandenburg University of Applied Sciences of Prof. Dr. Friedrich Holl. Successful acquisition of the project “OPTET-Operationally Trustworthy Enabling Technologies” (= software technologies to create detectable trusted software and cloud services solutions) in the FP7 EU (start: November 1st 2012), managed at the FHB by Prof. Dr. Sachar Paulus (http:// www.optet.eu/). At the end of 2012 the Research Index of the Brandenburg University of Applied Sciences contained: 147 profiles of researchers, 267 projects, 1.227 publications, 72 laboratories, 1.891 supervised final year dissertations (http://forschungsindex.fh-brandenburg.de). 1.1.4 Forschungssponsoring 1.1.4 Research Sponsorship Die Fachhochschule Brandenburg nutzt Formate der Schirmherrschaft und Stiftungsprofessuren als Instrumente des Forschungssponsorings. In 2012 wurden/waren folgende Stiftungsprofessuren besetzt/eingeworben: • Weiterführung der Stiftungsprofessur für Medizininformatik vom 01.10.2010 mit dem Stifter Städtisches Klinikum Brandenburg an der Havel (FB Informatik und Medien) • Besetzung der Stiftungsprofessur für „Energieeffiziente Systeme der Bahntechnologie“ durch die EcoRail-Initiative ERI mit den Stiftern DB AG, Bahnindustrie, VdB (FB Technik) Nachstehende Schirmherrschaften wurden 2012 fortgeführt: • Schirmherrschaft Maschinenbau, Physikalische Chemie, alternative Energien bei dem Unternehmen PCK/Schwedt • Schirmherrschaft Verfahrenstechnik bei dem Unternehmen PCK/Schwedt • Schirmherrschaft kommunale IT-Sicherheit bei der Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel • ½ Schirmherrschaft Maschinenbau mit der Zahnradfabrik Pritzwalk The Brandenburg University of Applied Sciences uses formats of patronage and Endowed Professorships as instruments of research sponsorship. In 2012 were the following endowed professorships occupied/funded: • Continuation of the professorship of medicine computer science from October 1st 2010 with the donors Städtisches Klinikum (municipal hospital) Brandenburg an der Havel (FB computer science and media) • Occupation of the Chair for “Energy Efficient Systems of railway technology” by the EcoRail initiative ERI with the founders of DB AG, railway industry, VdB (FB technology) The following sponsorships were continued in 2012: • Auspieces of engineering, physical chemistry, alternative energy companies in the PCK/Schwedt • Auspices of process engineering at the company PCK/ Schwedt • Auspices of local IT security at the city council Brandenburg an der Havel • ½ auspices of mechanical engineering with the gear factory in Pritzwalk 1.1.5 Forschungsprofessuren 1.1.5 Research Professorships Die Tabelle auf der folgenden Seite gibt einen Überblick über Forschungsprofessuren im Berichtszeitraum 2012 (in alphabetischer Reihenfolge). The following table gives an overview about research professorships in the reporting period 2012 (in alphabetical order). Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Zahlen und Daten zur Forschung 11 Tabelle 1. Übersicht Forschungsprofessuren 2012 (Auskunft der Personalabteilung vom 30.11.2012) Fachbereich / Faculty Forschungsprofessor / Research Professor Vergabegrund / Reason for Awarding Zeitraum / Time period Informatik und Medien / Computer Science and Media Prof. Dr. Eberhard Beck Stiftungsprofessur vom / Endowed by the Städtischen Klinikum Brandenburg an der Havel unbefristet / unlimited Technik / Technology Prof. Dr. Ing. Sven-Frithjof Goecke Programm Ingenieurnachwuchs Program young engineers Ab / from 04.10.2011 für 3 Jahre / for 3 years Wirtschaft / Economics Prof. Dr. Friedrich Holl Forschungspreis für eingeworbene Drittmittel Research Award for third-party funding 01.03.2010 − 29.02.2012 Informatik und Medien Prof. Dr. Gerald Kell Forschungspreis für eingeworbene Drittmittel Research Award for third-party funding 01.03.2010 − 29.02.2012 Technik / Technology Prof. Dr. Claudia Langowsky Stiftungsprofessur Deutsche Bahn AG und ERI-Konsortium Endowed Professorship Deutsche Bahn AG and ERIKonsortium Befristet auf 5 Jahre / limited to 5 years Technik / Technology Prof. Dr. Reiner Malessa Schirmherrschaft des Unternehmens PCK Raffinerie GmbH Auspices of the company PCK Raffinerie GmbH 01.03.2010 − 14.07.2012 Technik / Technology Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Forschungspreis für eingeworbene Drittmittel Research Award for third-party funding 01.03.2010 − 28.02.2016 Technik / Technology Prof. Dr. Ing. Christian Oertel Programm FHprofUnt Program FHprofUnt Ab / from 12.03.2012, für 3 Jahre / for 3 years Informatik und Medien / Computer Science and Media Prof. Dr. Preuß Forschungspreis für eingeworbene Drittmittel Research Award for third-party funding Ab 12.03.2012, 2 Jahre, Option Verlängerung um 1 Jahr From 12.03.2012, for 2 years, option 1-year extension Informatik und Medien / Computer Science and Media Prof. Dr. Claus Vielhauer Programm Ingenieurnachwuchs, kooperatives Forschungskolleg / Program young engineers, cooperative research college 01.03.2010 − 30.09.2014 Technik / Technology Prof. Dr. Michael Vollmer Forschungspreis Research Award Ab / as of 14.03.2011 für 3 Jahre / for 3 years 1.1.6 Akademische Drittmittelmitarbeiter (Köpfe) 2012 1.1.6 Academic third-party funded staff (heads) in 2012 Die Drittmittelmitarbeiteranzahl (ohne Überlast und Zielvereinbarungsstellen) hat sich seit 2008 kontinuierlich nach oben entwickelt: The third party funded employees (without overload and target agreements) has evolved since 2008 continuously upward: Abbildung 3. Drittmittelmitarbeiter 2008 − 2012 Figure 3. Third party funded employees 2008 − 2012 1.1.7 Nachwuchsförderung 1.1.7 Promotion of young researcher Die Beteiligung an der Nachwuchswissenschaftlerkonferenz NWK13 war durch 14 Gutachter, sechs Voll- und sieben Posterbeiträgen seitens der Fachhochschule Brandenburg sehr erfolgreich. Der Tagungsband (http://www.nwk13. de/TagungsbandNWK13.pdf , Stand: 12.02.2013) ist online verfügbar. Die NWK14 fand an der Fachhochschule Brandenburg am 18. April 2013 statt. Erstmalige Teilnahme an der GAIN-Tagung (German Aca- The participation in the Young Scientists Conference nwk13 was very successful by the Brandenburg University of Applied Sciences. There were 14 evaluators, six full contributions and seven poster contributions. The conference proceedings are available online (http://www.nwk13. de/TagungsbandNWK13.pdf, as of 12/02/2013). The nwk14 takes place at the Brandenburg University of Applied Sciences on April 18th 2013. 12 Zahlen und Daten zur Forschung | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 demic International Network) in Boston/MA zur Anwerbung hervorragender deutschstämmiger Nachwuchswissenschaftler. First participation in the GAIN conference (German Academic International Network) in Boston, MA (USA) to attract outstanding young scientists of German descent. 1.1.8 GründungsZentrum 1.1.8 Founding Center Prof. Dr. Cord Siemon hat die wissenschaftliche Leitung des GründungsZentrums übernommen. Im Berichtszeitraum fand ein umfangreicher Austausch mit gründungsrelevanten Transferpartnern in Taiwan und Oberösterreich statt. Die Ergebnisse finden sich in einem eigenen wissenschaftlichen Beitrag in diesem Forschungsbericht. Weitere Ergebnisse des GründungsZentrums (mit Schwerpunkt auf den Entwicklungen im Jahr 2012): • 38 Gründungsinteressierte wurden in laufenden Gründungsprojekten betreut • 24 Gründungsabsichten wurden realisiert • Ca. 500 Teilnehmer und Besucher haben an 33 Veranstaltungen mit Gründungsbezug außerhalb der Lehre teilgenommen • Ein Exist-Gründerstipendium wurde erfolgreich beantragt (Projektes ExpertSight, Förderzeitraum 01.08.2012 – 31.07.2013) • Organisation des 5. BIEM-Symposiums 2012 in Kooperation mit der Europa-Universität Viadrina zum Thema „Unternehmensnachfolge“ • Erstmalige Durchführung der Gründerwoche im September 2012 mit abschließendem Netzwerk-Treffen AlumniUnternehmen der FHB • Anerkennungsverfahren und Durchführung für das Modul „Grundlagen der Unternehmensgründung und -führung“ Prof. Dr. Cord Siemon has assumed the scientific leadership of the founding center. During the reporting period, an extensive exchange with relevant transfer founding partners was held in Taiwan and Upper Austria. The results are shown in a separate scientific contribution in this research report. More results of the founding center (with emphasis on the developments in 2012): • 38 people interested in starting a foundation were supervised in ongoing projects • 24 founding intentions were realized • Approx. 500 participants and visitors took part in 33 events related to the founding with reference outside the teaching • A founder-scholarship has been submitted successfully (project Expertsight, funding period: August 1st 2012 to July 31st 2013) • Organization of the 5th BIEM Symposium 2012 in cooperation with the European University Viadrina about “Business succession” • In September 2012, the initial implementation of the Entrepreneurship Week with a final network meeting alumni company of FHB • Recognition procedures and performance of the module “Basics of Building a Business and management” Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Zahlen und Daten zur Forschung 13 1.2 Profile und Kompetenzzentren / Profiles and competence centers Die Fachhochschule Brandenburg entwickelt seit 2010 fachbereichsübergreifende Forschungsprofile. Die Profilentwicklung wird unterstützt durch den Aufbau entsprechender Kompetenzzentren. Der folgende Überblick nennt die Themen und Ansprechpartner. The Brandenburg University of Applied Sciences develops cross-disciplinary research profiles since 2010. The profile development is supported by the development of entrepreneurial competence centers. The following overview lists the topics and point of contact. 1.2.1 Profil und Kompetenzzentrum „Anwendung von Informatik und Medien in der Medizin“ 1.2.1 Vor dem Hintergrund der Digitalisierung der Anwendungen in der Medizin und der wachsenden Standards in der medizinischen Versorgung wurde das Profil „Anwendung von Informatik und Medien in der Medizin“ entwickelt. Es gliedert sich in die Forschungsschwerpunkte „biomedizinische Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung“, „klinisches und wissenschaftliches Datenmanagement“ sowie „Telemedizin“. Against the background of the digitization of applications in medicine and the growing standards of medical care, the profile “application of computer science and media in medicine” was developed. It is divided into the research priorities “biomedical applications of signal processing and image processing”, “clinical and scientific data management” and “telemedicine”. Profilbeauftragter: Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] Profile officer: Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] Kompetenzzentrum „ProMedius“: Kommunikationsplattform einer vernetzten Forschungs- und Entwicklungslandschaft in Brandenburg mit dem Schwerpunkt Medizininformatik Leiter Kompetenzzentrum: Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] Competence Center “ProMedius”: Communication platform for a networked research and development landscape in Brandenburg with a focus on medicine computer science Forschungsschwerpunkt Klinisches und wissenschaftliches Datenmanagement Ansprechpartner: • Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] • Prof. Dr. med. Wilfried Pommerien, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Enzmann, [email protected] • Prof. Dr. med. Clemens Fitzek, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn, [email protected] Research focuses Clinical and scientific data management Contact: • Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] • Prof. Dr. med. Wilfried Pommerien, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Enzmann, [email protected] • Prof. Dr. med. Clemens Fitzek, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn, [email protected] Forschungsschwerpunkt Biomedizinische Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung Ansprechpartner: • Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose, Research Focus Biomedical applications of signal and image processing Contact: • Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose, 14 Profile and Competence Center “application of computer science and media in medicine” Head of Competence Centre: Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] Profile und Kompetenzzentren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] Forschungsschwerpunkt Telemedizin Ansprechpartner: • Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski, [email protected] • Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] Research focus telemedicine Contact: • Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose, [email protected] • Prof. Dr. med. Thomas Schrader, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski, [email protected] • Prof. Dr. med. Eberhard Beck, [email protected] Forschungsprojekte und wissenschaftliche Beiträge • Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren, Ansprechpartner Prof. Loose, Prof. Schrader (siehe Abschnitt 2.1.6) • Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die Arbeitsleistung und Physiologie, Ansprechpartner Prof. Loose (siehe Abschnitt 2.1.7) • Weitere Projekte im Profilbereich, Ansprechpartner Prof. Loose (siehe Abschnitt 2.1.8) • SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen, Ansprechpartner: Prof. Preuß (siehe Abschnitt 2.1.10) • Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table Physiological, Motion and Psychological Measurement , Ansprechpartner Prof. Loose (siehe Abschnitt 5.9) Research projects and scientific contributions • Motion analysis with mobile sensors, contact Prof. Loose, Prof. Schrader (see section 2.1.6) • Conceptual study of communication-related distractions on job performance and physiology, contact Prof. Loose (see section 2.1.7) • Other projects in the profile area, contact Prof.Loose (see section 2.1.8) • SecureMed − Safe management of patient data in Web applications, contact: Prof. Preuss (see section 2.1.10) • Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table Physiological, Motion and Psychological Measurement, contact: Prof. Loose (see section 5.9) Neue Lehrformate, Weiterbildungen und Veranstaltungen • Security-Awareness-Training: Bedarfsgerechte Schulung von MitarbeiterInnen in der Klinik zum Thema Sicherheit im Netz • Tagung MedPro 2012: Wissenschaftliche Tagung zum Thema Medizinische Prozesse und Entscheidungsunterstützung • Lebenslanges Lernen (L³): in Planung: Kinder-Uni − Vorbereitung einer MitmachVorlesungsveranstaltung für Schüler und Schülerinnen zum Thema Naturkatastrophen • Prof. Becks Sofa-Abend: Vorstellung und Diskussion von medizinischem Trend und Themen für BürgerInnen der Region • Lehrerfachtage • Weiterbildungsangebote für LehrerInnen der MINTFächer New teaching formats, training and events • Security Awareness Training: Needs-based training of staff in the hospital about security on the web • Meeting MedPro 2012: Scientific Conference on Medical processes and decision support • Lifelong Learning (L ³): in planning: Children's University – Join in-lecture event for students on the topic of natural disasters • Prof. Beck’s Couch Evening: Presentation and discussion of care setting trends and issues for citizens of the region • Teacher professional days • Training courses for teachers of MINT- courses 1.2.2 Profil und Kompetenzzentrum „Energieeffizienz technischer Systeme und Robust Engineering“ 1.2.2 Profile and Competence Center “Energy efficiency of technical systems and Robust Engineering” Die Profilrichtung Energieeffizienz technischer Systeme verbindet verschiedene ingenieurswissenschaftliche Fachdisziplinen und Forschungsrichtungen mit dem Ziel, The profile towards energy efficiency of technical systems combines various engineering disciplines and research areas with the aim to optimize complex technical systems Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Profile und Kompetenzzentren 15 komplexe technische Systeme im Hinblick auf die Energieund Ressourceneffizienz zu optimieren. Im Berichtszeitraum wurde die Grundlage für die zukünftige Profilierung Robust Engineering mit Ausrichtung auf die bestehenden Forschungsschwerpunkte innerhalb des Fachbereichs geschaffen. Profilbeauftragter: Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke, [email protected] in terms of energy and resource efficiency. During the reporting period, the basis for the future profiling Robust Engineering was created with the focus on the existing research areas within the faculty. Kompetenzzentrum „ECO-Rail-Innovation“, Forschungsinstitut des Verbandes der deutschen Bahnindustrie Leiterin Kompetenzzentrum: Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky [email protected] Center of excellence “ECO-rail innovation”, Research Institute of the Association of German Railway Industry Head of Competence Center: Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky [email protected] Forschungsschwerpunkte im Profilbereich Energieeffizienz technischer Systeme Ansprechpartnerin: • Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe, katharina.lö[email protected] Weitere Ansprechpartner: • Prof. Dr.-Ing. Steffen Doerner, [email protected] • Prof. Dr. Sejdo Ferati, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Christian Zehner [email protected] Research priorities in the profile area of energy efficiency technical systems Contact: • Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe, katharina.lö[email protected] More contacts: • Prof. Dr.-Ing. Steffen Doerner, [email protected] • Prof. Dr. Sejdo Ferati, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. Christian Zehner [email protected] Forschungsschwerpunkte im Profilbereich Robust Engineering Ansprechpartner: • Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke, [email protected] Weitere Ansprechpartner: • Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Reiner Malessa, [email protected] • Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer, [email protected] Research priorities in the profile area Robust Engineering Contact: • Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke, [email protected] More contacts: • Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Reiner Malessa, [email protected] • Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel, [email protected] • Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer, [email protected] Forschungsprojekte und wissenschaftliche Beiträge • ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren (siehe Abschnitt 3.1.2) • FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für Telekommunikationsanlagen (siehe Abschnitt 3.1.4) Research projects and scientific contributions • ENERWELD − Efficient thermal joining processes (see section 3.1.2) • FlexiTrailBox − development of a flexible call management system for telecommunications equipment (see section 3.1.4) 16 Profile Officer: Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke, [email protected] Profile und Kompetenzzentren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 • Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln (siehe Abschnitt 3.1.5) • Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln (siehe Abschnitt 3.1.6) • Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen (siehe Abschnitt 3.1.9) • Recycling von Photovoltaikmodulen (siehe Abschnitt 3.1.10) • Machbarkeitsstudie und Optimierung der SolarthermieNutzung im Mitteltemperaturbereich für industrielle Prozesswärme in sonnenreichen Ländern der Dritten Welt sowie Schwellenländern (siehe Abschnitt 3.1.11) • Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen (siehe Abschnitt 3.1.13) • Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen (siehe Abschnitt 3.1.23) • Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen (siehe Abschnitt 3.1.25) • Untersuchungen zum Einsatz von PhotovoltaikmodulElementen in Gebäudefassaden (siehe Abschnitt 3.1.22) • Thermographie im Projekt Fassadenenergie (siehe Abschnitt 3.1.30) • ECOWELD – Energiegeregeltes Metall-Schutzgas- und Laserschweißen, BMBF „Ingenieurnachwuchs“, Ansprechpartner: Prof. Goecke • Weiterführung des Laserpolierens mittels PikosekundenLaser, MWFK, EFRE Wissens- und Technologietransfer für Innovationen, Ansprechpartner: K Sowoidnich • Robotikanwendungen in der Mechatronik in der Lehre des Fachbereichs Technik, EFRE 2012: e-learning und e-knowledge – Förderung von Maßnahmen zur Stärkung eines innovationsorientierten Einsatzes von Multimedia an brandenburgischen Hochschulen, Ansprechpartner: Prof. Oertel • Smart-Tyre, Forschungs- und Innovationsförderung zur Steigerung der Innovationskraft an Brandenburger Hochschulen, Ansprechpartner: Prof. Oertel • Weiterführung des Laserpolierens mittels PikosekundenLaser, MWFK, EFRE Wissens- und Technologietransfer für Innovationen, Ansprechpartner: Dr. Sowoidnich • Feasibility study for a universal and energy efficient control solution of LED light sources (see section 3.1.5) • Development of a multi-power LED driver for energy-efficient LED street lights with a universal control solution of LED light sources (see section 3.1.6) • Conceptual design of an operator support system to enhance the security of highly automated process plants (see Section 3.1.9) • Recycling of photovoltaic modules (see section 3.1.10) • Feasibility study and optimization of solar thermal energy use in medium temperature range for industrial process heat in sunny countries of the Third World countries and emerging markets (see section 3.1.11) • Production of fuels from biomass and waste materials (see section 3.1.13) • Adaptive modal based tire model for use in full-vehicle models with short-wave road irregularities (see section 3.1.23) • Optimization of coating systems for photovoltaic modules (see section 3.1.25) • Investigations on the use of photovoltaic module elements in building facades (see section 3.1.22) • Thermography in the project façade energy (see section 3.1.30) • ECOWELD − Energy Regulated gas metal arc and Laser welding, BMBF “young engineers”, contact: Prof. Goecke • Continuation of the Laser polishing by picosecondlaser MWFK, EFRE knowledge and technology transfer for innovation, Contact: K Sowoidnich • Robotics applications in mechatronics in the teaching of the department technology, EFRE 2012: e-learning and e-knowledge − promoting measures to strengthen • an innovation-oriented use of multimedia at Brandenburg universities, Contact: Prof. Oertel • Smart Tyre, research and innovation to increase the innovative power of Brandenburg universities, Contact: Prof. Oertel Neue Lehrformate, Weiterbildungen und Veranstaltungen • Masterstudiengang Energieeffizienz technischer Systeme (Start WS 2012/13) • Energieforum, jährliche Veranstaltung • Deutsch-polnische Summerschool „Engineering Technologies“, jährliche Veranstaltung New teaching formats, training and events • Master's program in energy efficiency of technical systems (Start WS 2012/13) • Energy Forum, an annual event • German-Polish Summer School “Engineering Technologies”, annual event Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Profile und Kompetenzzentren 17 1.2.3 Profil und Kompetenzzentrum Unternehmenssicherheit und Innovationsmanagement 1.2.3 Profile and Competence Center for Safety and Innovation Management Moderne Unternehmenssicherheit, gerade im Kontext der Informationsgesellschaft, bedingt einen ganzheitlichen Ansatz, um den Risiken angemessen mit bezahlbaren und nachvollziehbaren Maßnahmen zu begegnen. Dabei spielen Sicherheitsmanagement, also das Sicherstellen der Schutzziele durch ein integriertes Managementsystem, sowie spezifische IT-bezogene Sicherheitsfelder eine wesentliche Rolle. Komplettiert wird dieses Kompetenzfeld durch das gezielte Ermöglichen von Innovationen, um Unternehmenserfolg nachhaltig zu gewährleisten. Profilbeauftragter: Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Modern corporate security, especially in the context of the information society requires a holistic approach to address the risks appropriately with affordable and understandable measures. It thus ensuring the protection objectives through an integrated management system as well as specific IT-related security fields plays safety management an essential role. This field of competence is complemented by the selective enabling innovation to ensure sustainable business success. Kompetenzzentrum Sicherheit: Bündelung der fachhochschulweiten Aktivitäten rund um das Thema „Sicherheit“ in den verschiedensten Disziplinen: IT-Sicherheit, Informationssicherheit, physische Sicherheit, Unternehmenssicherheit, Cybersecurity, sichere Software-Entwicklung, sichere System-Entwicklung, Robust Engineering. Der Mehrwert liegt in der Bündelung und dem Austausch der verschiedenen Teildisziplinen über thematische Grenzen hinweg. Leiter Kompetenzzentrum: Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Competence Center Security: Bundling of multiple university of Applied Sciences-wide activities around the theme of “security” in a variety of disciplines: IT security, information security, physical security, corporate security, cyber security, secure software engineering, secure systems development, Robust Engineering. The added value lies in the pooling and sharing of the various subdisciplines through thematic boundaries. Profilbereich Sicherheitsmanagement Profile Security Management Forschungsschwerpunkt Sichere und vertrauenswürdige Internet-Dienste Ansprechpartner: • Prof. Dr. Reiner Creutzburg, [email protected] • Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß, [email protected] Research focus secure and trusted internet services Forschungsschwerpunkt Cybersecurity Ansprechpartner: • Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl, [email protected] • Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Research focus Cyber Security Contact: • Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl, [email protected] • Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Profilbereich Biometrische Verfahren, Forensik Profile area Biometrics, forensics Forschungsschwerpunkt Biometrische Verfahren Ansprechpartner: • Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer, [email protected] Research focus Biometrics Contact: • Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer, [email protected] Forschungsschwerpunkt IT-Forensik Ansprechpartner: • Prof. Dr. Reiner Creutzburg, [email protected] • Prof. Dr. Igor Podebrad, [email protected] Research focus IT Forensics Contact: • Prof. Dr. Reiner Creutzburg, [email protected] • Prof. Dr. Igor Podebrad, [email protected] 18 Profile Officer: Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Head of Competence Center: Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] Contact: • Prof. Dr. Reiner Creutzburg, [email protected] • Prof. Dr. Sachar Paulus, [email protected] • Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß, [email protected] Profile und Kompetenzzentren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Forschungsprojekte und wissenschaftliche Beiträge • Master in Nuclear Security (gemeinsam mit TU Delft) • EU-FP7-Projekt „OPTET“ • SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen • Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für Handschriften zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung (OptiBioHashEmbedded) • Digitale Fingerspuren (DigiDak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und Klassifizierungsstrategien • DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung • eBusiness-Lotse Westbrandenburg • Kommunale IT-Sicherheit Research projects and scientific contributions • Master in Nuclear Security (together with TU Delft) • EU-FP7-Project “OPTET” • SecureMed − Safe management of patient data in Web applications • Optimization and sensor-side embedding of biometric hash functions for manuscripts for privacy compliant biometric authentication (OptiBioHashEmbedded) • Digital fingerprints (Dig-Dak) − Project: pattern recognition and classification strategies • DigiDak + Institute for Advanced Studies − Project: Signal-oriented pattern recognition • eBusiness pilot West Brandenburg • Municipal IT security Neue Lehrformate, Weiterbildungen und Veranstaltungen • Masterstudiengang Security Management • Security Forum, jährliche Veranstaltung • IT-Forensik Summer School • Cybersecurity-Train-the-Trainer-Schulungen für IAEAPersonal New teaching formats, training and events • • • • Master's program in Security Management Security Forum, an annual event IT Forensics Summer School Cyber Security Train-the-Trainer training for IAEA Personal Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Profile und Kompetenzzentren 19 20 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 2 Fachbereich Informatik und Medien Vorwort der Dekanin ..................................................................................................................................... 22 Forschungsprojekte ...................................................................................................................................... 24 Machbarkeitsstudie „Integrierte und sichere Managementlösung aus Sicht der IT“ .............................................. 24 Data Mining beim Widerstandsschweißen ........................................................................................................ 24 Projekte im Bereich Datenbanken und Datenintegration ................................................................................... 26 Sachkunde24 .............................................................................................................................................. 26 Forschungsarbeiten zu Themen aus der technischen Informatik ........................................................................ 27 Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren ....................................................................................................... 28 Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die Arbeitsleistung und Physiologie . 30 Weitere Forschungsprojekte ........................................................................................................................... 31 Kompetenzbrücken mit E-Learning ................................................................................................................ 32 SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen ..................................................... 34 eGovernment Community-Manager ................................................................................................................ 34 eGovernment Community-Manager as a Service .............................................................................................. 34 Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für Handschriften zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung (OptiBioHashEmbedded) ......................................... 35 2.1.14 Digitale Fingerspuren (Digi-Dak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und Klassifizierungsstrategien DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung .................................................... 36 2.2 Forschungssemester ..................................................................................................................................... 37 2.2.1 Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer – Sommersemester 2011 ..................................................................................... 37 2.3 Publikationen ............................................................................................................................................... 38 2.4 Vorträge ...................................................................................................................................................... 42 2.5 Professorinnen und Professoren ...................................................................................................................... 43 2.6 Labore ......................................................................................................................................................... 45 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 2.1.13 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Inhaltsverzeichnis 21 Vorwort der Dekanin Foreword of the Dean Die Schwerpunkte der Arbeiten des Fachbereichs Informatik und Medien finden sich in den Studienangeboten als auch in der Forschung wieder: Intelligente Systeme, Network and Mobile Computing sowie IT-Sicherheit und Forensik innerhalb der Informatik und darauf aufsetzend die Anwendungsbereiche der Digitalen Medien sowie der Medizininformatik. Im Rahmen der Profilierung der Fachhochschule Brandenburg wurden Schwerpunkte in den Gebieten Sicherheit und Medizininformatik gesetzt. Im Bereich der Sicherheit und Forensik konnte neben dem Projekt „OptiBioHashEmbedded“, das die datenschutzkonforme biometrische Authentifizierung zum Thema hat, mit dem „DigiDak+ Forschungskolleg“ eines der wenigen vom BMBF geförderten Forschungskollegs eingeworben werden, in denen kooperative Promotionen unterstützt werden. In DigiDak+ beschäftigen sich Nachwuchswissenschaftler der Fachhochschule Brandenburg und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg mit Themen aus der digitalen kriminalistischen Forensik. Die Aktivitäten des Kollegiums im Bereich der Medizininformatik wurden gebündelt in dem Kompetenzzentrum Medizininformatik – kurz ProMedius. Schwerpunkte bilden das klinische und wissenschaftliche Datenmanagement, biomedizinische Anwendungen der Signal- und Bildverarbeitung sowie die Telemedizin. Die Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren oder die konzeptionelle Untersuchung, inwieweit sich Kommunikationsmedien, wie E-Mail oder Skype, auf unsere Arbeitsleistung und Physiologie auswirken, sind nur zwei Beispiele der im Folgenden beschriebenen Projekte. Die gesetzten Schwerpunkte finden sich auch in den Forschungsarbeiten in den anderen Profilbereichen des Fachbereichs wieder, da häufig gerade die Anwendung von Kompetenzen aus unterschiedlichen Bereichen notwendig ist, um den gestellten Anforderungen gerecht zu werden. So waren beispielsweise beim eGonvernment CommunityManager, bei der Verwaltung von Patientendaten als auch bei der Verlagerung medizinischer Messungen in die Arztpraxen Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen, für die Entwicklung intuitiver Nutzerschnittstellen wurden Kompetenzen aus dem Bereich Digitale Medien genutzt und die Projekte im Kontext der Datenintegration beschäftigten sich mit verteilten und mobilen Anwendungen, insbesondere in der Medizininformatik. In vielen der im Folgenden beschriebenen Projekten wird deutlich, dass der Fachbereich, gerade durch die Verknüpfung seiner Kompetenzen, sein Profil „Anwendung von Informatik und Medien in der Medizin“ herausarbeitet und auch in Zukunft weiter herausarbeiten wird. Die Lehre und das (lebenslange) Lernen spielt an Hoch- 22 The focus of the work of the faculty of Computer Science and Media can be found in the university courses, as well as in research: Intelligent Systems, Network and Mobile Computing, plus IT security and forensics within the computer science and putting it on the application areas of digital media and medicine computer science. As part of the profile of the Brandenburg University of Applied Sciences priorities were defined in the areas of safety and medical computer science. In the area of security and forensics could in addition to the project “OptiBioHashEmbedded” (which has the privacy-compliant biometric authentication on the subject) with the “DigiDak + Research Group” one of the few BMBF-funded research groups, in which cooperative Promotions are supported, to be raised. In DigiDak + young scientists from the Brandenburg University of Applied Sciences and the Otto-vonGuericke-University Magdeburg deal with themes from the digital criminal forensics. The activities of the college in the field of medical computer science are bundled in the center of competence Medicine computer science − short ProMedius. The focus is the clinical and scientific data management, biomedical applications of signal and image processing and telemedicine. Motion analysis with mobile sensors or the conceptual study, the extent to which communication media, such as email or Skype, affect our work performance and physiology, are just two examples of the projects described below. Set priorities reflected in the research in the other profile areas of the faculty, because often the use of competencies in different areas is necessary to meet the requirements. Thus, for example, was the eGonvernment community manager, in the management of patient data as well as the relocation of medical measurements in the medical practices to take into account safety aspects. For the development of intuitive user interfaces competencies were used in the field of digital media and the projects in the context of data integration dealt with distributed and mobile applications, in particular in the Medicine computer science. In many of the projects described below, it is clear that the faculty is working out his profile “Application of computer science and media in medicine” by linking his skills and work out in the future. The teachings and the (lifelong) learning play naturally at a major role at universities. This includes regular events offered to the individual topics − conferences for the professional audiences alike as entertaining events for the public or regularly at the Brandenburg University of Applied Sciences held qualifying competitions in the FIRST LEGO League, a robotics competition for pupils. In the fund raised project “Competence bridges with e-learning” learning itself is the research topic. The education course Fachbereich Informatik und Medien − Vorwort der Dekanin | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 schulen naturgemäß eine große Rolle. Dazu gehören regelmäßig angebotene Veranstaltungen zu den einzelnen Themen – Konferenzen für das Fachpublikum gleichermaßen wie unterhaltsame Veranstaltungen für die Öffentlichkeit oder die regelmäßig an der Fachhochschule Brandenburg stattfindenden Qualifikationswettbewerbe der FIRST LEGO League, einem Roboterwettbewerb für Schüler. In dem eingeworbenen Projekt „Kompetenzbrücken mit E-Learning“ ist das Lernen selbst das Forschungsthema. In dem Projekt wird der Bildungsverlauf von der Studienwahl über den Studienverlauf bis hin zum Berufseintritt unter Nutzung virtueller Seminarräume und eLearning-Infrastrukturen unterstützt. Eine noch stärkere Verzahnung von Lehre und Forschung hat der Fachbereich im Berichtszeitraum nicht nur mit der Förderung von Promotionen, sondern auch mit einer Neustrukturierung des Masterstudiums zum WS 2010/11 erreicht. Die Masterstudiengänge Informatik und Digitale Medien beinhalten einen forschungs- und projektorientierten Studienanteil, in dem sich die Studierenden von Beginn an einem wissenschaftlichen Thema widmen und dies idealerweise bis zur Masterarbeit verfolgen können. Dabei erfolgt eine enge Kopplung mit den am Fachbereich verfolgten Forschungsaktivitäten und Kooperationen mit Unternehmen der Region. Der Erfolg dieses Konzepts ist an den Projekten und Publikationen abzulesen, an denen Masterstudierende beteiligt sind. Das Projekt „Data Mining beim Widerstandsschweißen“ ist nur ein Beispiel dafür. Und auch Themen, die zukünftig noch verstärkt verfolgt werden, werden bereits in beiderlei Richtung – Forschung und Lehre – begonnen, etwa im Bereich der intelligenten Systeme mit der Entwicklung nicht nur autonomer Roboter, sondern auch autonomer Segelboote oder Flugobjekte. Im Folgenden finden sich die im Berichtszeitraum entstandenen Forschungsprojekte, Berichte zu Forschungssemestern sowie ein Überblick zu den Professoren und Professorinnen des Fachbereiches und eine Darstellung der vorhandenen Labore. Ich wünsche eine interessante Lektüre! supports in the project the choice of the study, the course of study up to the professional entrance, using virtual classrooms and e-learning infrastructure. The faculty got a stronger link between teaching and research during the reporting period not only with the promotion of promotion, but also with a restructuring of the master’s program for the winter semester 2010/11. The Masters Courses computer science and digital media include a research and project-oriented study share, in which students from the beginning to devote an academic subject and ideally, can track up to the master thesis. There is a close coupling with the objectives pursued in the faculty of research activities and collaborations with companies in the region. The success of this concept can be seen in projects and publications, in which Master’s students are involved. The project “Data Mining in resistance welding” is just one example. And also topics that will be pursued in future still be reinforced, already in both directions − teaching and research − started approximately in the area of intelligent systems with the development not only of autonomous robots, but also autonomous sailing boats or flying objects. Below are incurred in the reporting period, research projects, reports on research semesters, as well as an overview of the professors of the faculties and a representation of existing laboratories. I wish an interesting read! Prof. Dr. Susanne Busse Dean of the Faculty of Computer Science and Media Prof. Dr. Susanne Busse Dekanin des Fachbereichs Informatik und Medien Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Vorwort der Dekanin 23 2.1 Forschungsprojekte 2.1.1 Machbarkeitsstudie „Integrierte und sichere Managementlösung aus Sicht der IT“ poctGate ist die integrierte und sichere Managementlösung für point-of-care-testing in der niedergelassenen Arztpraxis für kardiologische Notfall-Analysen im ländlichen Bereich des Landes Brandenburg. Es entspricht allen gesetzlichen Anforderungen und bedient sich aktueller state-of-the-art Sicherheitsanforderungen (SSL, webbasierte SaaS-Lösung). Durch poctGate sind Arztpraxen in der Lage, selbstständig Laboranalysen durchzuführen und abzurechnen (KV) ohne an Ringversuchen (RiLiBÄK) teilnehmen zu müssen. Dies ist möglich, da das Laborpersonal eines akkreditierten medizinischen Labors sämtliche qualitätsrelevanten Anforderungen (Kontrollmessungen, QK) online und in Echtzeit monitort. Der „lange Arm des Labors“ reicht bis in die Praxis und ist somit mit der Praxis eng vernetzt. Die Trennung zwischen Labor und Praxis wird abgebaut. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. med. Eberhard Beck Laufzeit – Term: 11/2012 bis 01/2013 Finanzierung – Financing: Kleiner Innovationsgutschein Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Vireq Software Solutions 2.1.2 Data Mining beim Widerstandsschweißen Widerstandspunktschweißen ist das im Stahl-Karosseriebau am häufigsten verwendete Fügeverfahren. Dabei spielt der richtige Zeitpunkt des Elektrodenwechsels eine kritische Rolle. Um haltbare Schweißpunkte zu garantieren, werden die Elektroden anhand pessimistischer, empirisch bestimmter Heuristiken in der Praxis sehr früh gewechselt. Insbesondere beim Schweißen hochfester beschichteter Bleche mit hohen Strömen erreichen die Heuristiken ihre Grenzen. Könnte die Standzeit der Elektroden anhand eines Prognosemodells optimiert werden, sind jährliche volkswirtschaftliche Einsparungen an den Elektroden-Rohstoffen (überwiegend Kupfer) in Millionenhöhe zu erwarten. Die Arbeitsgruppe Thermisches Fügen der TU Dresden untersucht die Verschleißmechanismen der Elektrodenkappen mit dem Ziel, neue zerstörungsfreie Prüfverfahren für das Widerstandspunktschweißen zu entwickeln. In Kooperation mit dem Masterprojekt Data Mining der Fachhochschule Brandenburg erfolgt eine Untersuchung, mit welcher Güte sich der für die Stabilität eines Schweißpunktes relevante Punktdurchmesser aus Verlaufsgrößen des Schweißvorganges bestimmen lässt. Die besondere Schwierigkeit der Data Mining-Aufgabe besteht in der Definition geeigneter Merkmale aus Wertereihen und der Schätzung der Modellgüte bei dem vorliegenden geringen Umfang der klassifizierten Stichprobe. Der Prozess selbst ist nach Ansicht der Technologen schwierig zu modellieren, da beim Schweißen hochfester Stähle mit hohen Stromstärken Spritzer flüssigen Materials auftreten können. 24 Projektleitung – Project Management: Dipl.-Inform. Ingo Boersch Laufzeit – Term: seit 2009 Finanzierung – Financing: Lehrprojekt zu Data Mining im industriellen Kontext Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: TU Dresden, Fakultät Maschinenwesen Daten Die Rohdaten wurden im Schweißlabor der TU Dresden experimentell erhoben und liegen pro Schweißvorgang in Form multivariater Zeitreihen als TDMS-File vor. Hierzu wurden mit sechs Elektroden je 2.000 Schweißpunkte geschweißt und dabei 10 Prozessgrößen (sog. Kanäle), wie bspw. Spannung, im Kilohertz-Bereich aufgezeichnet. An 400 Schweißpunkten dieser Stichprobe wurde die Zielgröße Punktdurchmesser manuell bestimmt. Die Daten sind nicht öffentlich. Data Cleaning und Explorative Analyse Die Daten enthielten fehlende Werte, Triggerfehler, Ausreißer, Fehlmessungen sowie Störungen durch nicht erfasste Einflussgrößen, wie parallele Nutzung von Kühlkreisläufen durch andere Projekte. Die explorative Analyse half Datenfehler aufzudecken und zeigte deutlich die Prozessphasen des Schweißprozesses, führte jedoch zu keinen offensichtlichen Merkmalen. Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Modellierung Zur Merkmalsdefinition wurden die Prozessgrößen mit einer parameterfreien Methode [Wit83] kanalweise segmentiert und segmentweise deskriptive statistische Merkmale berechnet. Zusätzlich wurden neue Kanäle durch Verknüpfung bestehender Kanäle erzeugt [AH12]. Aus der damit definierten Menge von mehr als 1.000 Merkmalen wurde anhand von klassenbasierten Filtermethoden eine geeignete Untermenge relevanter Merkmale bestimmt. Bei der Evaluation linearer Modelle [Fah09] und Modellbäumen erwiesen sich Modellbäume [Qui92] als bessere und zudem transparente Wissensrepräsentation [MM12]. Als Erfolg wurde eine Prognose des Punktdurchmessers in einem 10-%-Intervall um den echten Wert definiert (Erfolgsrate) und zur Modellauswahl der mittlere quadratische Fehler verwendet. Die Datenmenge wurde im Holdout-Verfahren disjunkt in 90 % Trainings- und 10 % Testdaten geteilt. Die Modellauswahl erfolgte auf den Trainingsdaten mit 10facher Kreuzvalidierung. Die Analyseskripte und Zwischendatenmengen wurden versioniert, so dass alle Ergebnisse mit den Originaldaten reproduzierbar sind. Ergebnisse Der gewählte Ansatz konnte den echten Punktdurchmesser in 75 % der Testfälle im 10-%-Intervall korrekt vorhersagen. Dies ist unter Berücksichtigung der technologischen Schwierigkeiten ein gutes Ergebnis. Das finale Modell ist menschenlesbar und seine Plausibilität kann mit den Prozessexperten diskutiert werden. Die Datenverarbeitungswerkzeuge wurden entwickelt und können für weitere oder ähnliche Arbeiten verwendet und erweitert werden. Ein nächstes Projekt wird das Analyse-Verfahren auf einen technologisch einfacheren Schweißprozess anwenden und um strukturbasierte Merkmale erweitern. Bild 1. Das vorsichtige Öffnen eines Schweißpunktes ist aufwändig, aber zur korrekten Vermessung des Punktdurchmessers notwendig. tinuous Classes. In: 5th Australian Joint Conference on Artificial Intelligence, pages 343–348. Singapore, 1992. [Wit83] Andrew P. Witkin. Scale-space filtering. In Proceedings of the Eighth international joint conference on Artificial intelligence - Volume 2, IJCAI’83, pages 1019–1022, San Francisco, CA, USA, 1983. Morgan Kaufmann Publishers Inc. Referenzen [AH12] Benjamin Arndt and Benjamin Hoffmann. Segmentierung und Merkmalsdefinition mehrkanaliger Messdaten zur Prognose bei einem punktförmigen Fügeverfahren. NWK 14, Brandenburg, 2013. [Fah09] Fahrmeir, L., Künstler, R., Pigeot, I. and Tutz, G. (2009, 5., verb. Aufl.). Statistik - Der Weg zur Datenanalyse. Springer Verlag, 2009 [MM12] Curtis Mosters and Josef Mögelin. Merkmalsselektion und transparente Modellierung zur Prognose einer Zielgröße bei einem punktförmigen Fügeverfahren. NWK 14, Brandenburg, 2013. [Qui92] Ross J. Quinlan. Learning with Con- Bild 2. Die Rohdaten — während des Schweißens gemessene Kanäle Bild 3. Vorgehen zur Schätzung des Generalisierungsfehlers mit Holdout und CV [MM12] Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 25 2.1.3 Projekte im Bereich Datenbanken und Datenintegration Ziel der Projekte war die Beratung von KMUs und Forschungseinrichtungen bei der Konzeption und Einführung webbasierter Datenmanagementlösungen unter besonderer Berücksichtigung der bereits existierenden Informationsund Kommunikationsinfrastrukturen. Je nach Situation und Anforderungen beinhalteten die Arbeiten • die Analyse der existierenden informationsverarbeitenden Prozesse, • den Entwurf verbesserter Datenmanagementlösungen inkl. der Einbettung in die Arbeitsprozesse, • die prototypische Entwicklung entsprechender Datenbankanwendungen und /oder • die Integration oder Migration existierender Datenbestände in die neuen Lösungen. Die Partner wurden auf diesem Wege darin unterstützt, moderne Konzepte und Technologien im Bereich des Datenmanagements und der Datenintegration einzuschätzen und auf ihre konkreten Gegebenheiten anzuwenden. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Susanne Busse Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: B.Sc. Rainer Muth, B.Sc. Mildred Bläsing, Cand. Inf. Franziska Konnopka, Cand. Inf. Frank Sonnabend, Cand. Inf. Daniel Hübner Laufzeit – Term: seit 03/2011 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Fachhochschule Brandenburg Finanzierung – Financing: Lehrprojekte im industriellen Kontext Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Charité Universitätsmedizin Berlin, Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, Städtisches Klinikum Brandenburg GmbH, ASKLEPIOS Fachkliniken Brandenburg GmbH, Best Search Media GmbH, Funkwerk Dabendorf GmbH, Stiftung Denkmal für die ermordeten Juden Europas 2.1.4 Sachkunde24 Das Berufskletterzentrum der Aquaworker KG führt Qualitätsprüfungen von Kletterausrüstungen, Steigschutzeinrichtungen, Rettungs- und Höhensicherungsgeräten durch und bildet Sachverständige in dieser Tätigkeit aus. Ziel des Projektes war die Entwicklung einer datenbankgestützten Online-Applikation zur Optimierung der Qualitätsprüfungen durch zentrale, webbasierte Werkzeuge in einem systematisierten Arbeitsprozess. Entstanden ist eine Web-Anwendung, die sich durch eine intuitive, rollenbasierte und kontextsensitive Nutzerschnittstelle auszeichnet und so die verschiedenen Arbeitsprozesse im Bereich der Qualitätsprüfungen von Schutz- und Sicherungsausrüstungen abbildet. Sachkundige Prüfer und deren Ausbilder werden bei den Prüfverfahren von der Software unterstützt und bei den einzelnen Kontrollschritten begleitet. Die Datenbasis der Ausrüstungsgegenstände kann direkt durch deren Hersteller in einer zentralen OnlineDatenbank erweitert werden. Jeder Ausrüstungsgegenstand 26 Projektleitung – Project Management: Prof. Stefan Kim Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Christian Raue (MSc. Informatik) Laufzeit – Term: 09/2011 bis 12/2011 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: ILB Brandenburg, Fachhochschule Brandenburg Finanzierung – Financing: Projektvolumen 11.900 € Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Aquaworker KG, Berufskletterzentrum Potsdam Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 wird mit seinen spezifischen Eigenschaften, Qualitätskriterien und gesetzlichen Bestimmungen erfasst. Die Prüfhistorie eines Gegenstandes wird transparent dargestellt und mit den Prüfsiegeln der Sachkundigen verbunden. Halter von Sicherheitsausrüstungen werden automatisiert per E-Mail auf anstehende Qualitätsprüfungen hingewiesen. Das System wird heute unter der URL „www.sachkunde24. de“ betrieben. Die Ziele wurden zur vollständigen Zufriedenheit des Projektpartners erreicht. 2.1.5 Forschungsarbeiten zu Themen aus der technischen Informatik An der Fachhochschule Brandenburg existieren neben den theoretischen Fachkenntnissen auf dem Gebiet des Entwurfs ultraschneller ASICs auch die technischen Erfahrungen sowie die Laborausstattung zur Ausrichtung der Entwürfe an extrem hohe Arbeitsgeschwindigkeiten. So wurden hier z. B. bereits seit dem Jahre 2006 Entwicklungen aufgenommen, die zu einer ersten Version einer ECL-Standardzellen-Bibliothek für die Technologie SGB25V führten. Im Weiteren wurden auf Basis dieser Technologie ASICs für die Kommunikationstechnik entwickelt (Verbundprojekt 100GET). Im Weiteren hat sich die Fachhochschule Brandenburg aufgrund ihrer langjährigen Erfahrungen beim Entwurf von ASICs auf Basis der SiGe-Technologie des IHP in das Projekt PARAFLUO eingebracht. Schließlich konnte man allein in der Statistik des Europractice-Jahresberichts 2010 dann bereits auf fünf erfolgreich an der FH Brandenburg entwicklte ASICs zurückblicken. Das ist allein schon quantitativ eine Spitzenleistung im Bereich der Hochschulen unserer Region. Inzwischen wurden all diese Entwürfe als Muster hergestellt und erfolgreich getestet. Auch an Arbeiten, die den Design Flow selbst betreffen, hat sich die FH Brandenburg erfolgreich beteiligt. All diese Details belegen das sehr hohe Potenzial, das sich durch ein Know-How-Transfer aus der FH Brandenburg erschließen lässt. Projekte in den Jahren 2011 und 2012 lassen sich in diesem Transfer zuordnen. In diesen beiden Jahren wurden zwei weitere Entwürfe erfolgreich gefertigt. Mehr als 90 % der Arbeiten für den Entwurf eines Testchips laufen an Computerarbeitsplätzen ab, die mit einer speziellen Software ausgestattet sein müssen. Die Arbeitsergebnisse werden im Team beraten. Wenn die Entwurfsarbeiten erfolgreich abgeschlossen sind, dann werden die Daten an einen Halbleiterhersteller (hier: IHP GmbH in Frankfurt/ Oder) übermittelt. Die Fachhochschule Brandenburg ist Mitglied des Forschungsverbundes EUROPRACTICE und erhält dadurch Sonderkonditionen bei der Fertigung der Chips. Etwa 3 Monate nach der Datenübermittlung sind die Halbleiterchips in Musterstückzahlen fertig gestellt. Nach der Herstellung der Testchips über EUROPRACTICE müssen die Chips gebondet und vermessen werden. Auf Bild 3 (sieh nächste Seite) ist am unteren Rand das Logo der Fachhochschule Brandenburg sichtbar, das in der letzten Entwurfsphase des Chips eingebunden wurde. Die Abmaße dieses Chips betragen etwa 1mm * 1mm. Auf der Chipfläche befinden sich insgesamt etwa 10.000 logische Schaltelemente. Mit diesem Testchip wurde die Funktionsfähigkeit des entwickelten Konzepts überprüft. Das aktuelle Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing.(FH) Kai-Uwe Mrkor, Laboringenieur, Dipl.-Ing (FH) Daniel Schulz, wiss. Mitarbeiter Bild 1. Arbeitsgruppe der an den laufenden Chip-Entwurfsprojekten ständig beteiligten Personen am Fachbereich Informatik und Medien (v.l.n.r.): Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell, Projektleiter und Professor für Digitale Systeme, Dipl.-Ing.(FH) Kai-Uwe Mrkor, Laboringenieur, Dipl.-Ing (FH) Daniel Schulz, wissenschaftlicher Mitarbeiter. Bild 2. Chipfoto aus dem Projekt „PULSAR“. Hier wurde unter einem Mikroskop ein Testchip mit den Abmaßen 1mm * 1,8mm aufgenommen. Auf der Chipfläche befinden sich insgesamt etwa 20.000 logische Schaltelemente. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 27 Projekt (FH Transfer BONUS) hat die Entwicklung neuer Chips mit Marktreife als Ziel. Im Jahre 2012 wurde im Rahmen von FH ProfUNT ein Antrag für ein Verbundprojekt eingereicht, der unter dem Namen EuRISCOSi die geleisteten Arbeiten in eine universell nutzbare Bibliothek einbinden soll. Damit werden einzelne Bestandteile der bisherigen Entwürfe für weitere Anwender aus dem industriellen Bereich nutzbar gemacht. Bild 3. Chipfoto aus dem Projekt PARAFLUO, an der Fachhochschule Brandenburg bearbeitet von 2009 bis 2011. 2.1.6 Bewegungsanalyse mit mobilen Sensoren Mit mobiler Sensorik ist die Bewegungserfassung im klinischen Alltag möglich. Solche mobilen Sensoren werden in Lehrveranstaltungen und Projekten zur Erfassung und Analyse von Bewegungen eingesetzt. Es werden Bewegungsdaten (z.B. Kinematik) und physiologische Signale registriert, die Auskunft über die Qualität der Ausführung und den Trainingszustand des Probanden geben. Die Aktivität des Herzens, der Muskulatur sowie die Leitfähigkeit der Haut, die Atmung, die Sauerstoffsättigung und der Blutvolumenpuls sind Beispiele dieser biophysiologischen Messgrößen. Erfasste Bewegungen der Gelenke, Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit von Sensoren an definierten Punkten des Körpers liefern Informationen zum BeweBild 1. Mobile Sensoren: Microsoft Kinect und Shimmer gungsablauf. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Harald Loose, Prof. Dr. Thomas Schrader Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Katja Orlowski M.Sc. Laufzeit – Term: 01/2011 bis heute Finanzierung – Financing: Fachhochschule Brandenburg Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Städtisches Klinikum Brandenburg GmbH, Medizinische Fachschule, Spektrum Akademie tet. Auch Kraftmessplatten kommen zum Einsatz. Heute können kurze Schrittsequenzen dem visuellen Sensorsystem Kinect von Micosoft analysiert werden. Mit Inertial-Sensoren können ferner die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit während des Ganges aufgezeichnet werden. Mobile Sensoren: Microsoft Kinect und Shimmer Auf Basis aktueller Projekte sollen für diverse Krankheitsbilder Biofeedbacksysteme entwickelt werden. Projektziele sind u. a. das Sammeln von Erfahrungen und die Evaluierung der Messsysteme durch praktische Beispiele der Bewegungsanalyse. Ganganalyse Ursprünglich wurde der menschliche Gang mit den Augen, später mit Fotoaufnahmen und Filmaufnahmen begutach- 28 Bild 2. Gangsequenz, aufgezeichnet mit Kinect Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Die automatische Auswertung ergibt, nach Detektion definierter Punkte der Schwung- und Standphase, Gangparameter, wie bspw. Dauer der Schwung-/Standphase und der Abstand von Midswing-Punkten (Maximum der Winkelgeschwindigkeit der Schwungphase). objektiv beurteilt werden. Zudem sollen zukünftig die erfassten Daten zu Trainingszwecken verwendet werden, um Bild 5. Asymmetrische Armbewegung aufgezeichnet mit Kinect Bild 3. Vorwärtsbewegung der Fußgelenke, Detektion der Schwung- und Standphase anhand der berechneten Geschwindigkeit Die aufgezeichneten Daten können durch einen Normvergleich Aussagen über abweichende Gangmuster liefern. Ferner kann aus der Beschleunigung durch Integration der Weg berechnet werden. Insgesamt kann mit den mobilen Sensoren der Aktivitätsgrad einer Person beurteilt werden und beispielweise eine Sturzerkennung erfolgen (siehe Bild 4). Patienten zu Hause Unterstützung zu geben. Dazu müssen die Sensordaten als Feedback visuell oder auditiv aufbereitet werden. Aus den Daten kann der Abduktionswinkel bestimmt und gezeigt werden, ob die Bewegung beider Arme symmetrisch ist. Weiterhin kann beurteilt werden, ob der Proband ausweichende Bewegungen vollzieht. Bild 6. Berechnete Abduktionswinkel aus den Gelenkbewegungen (Schulter und Ellenbogen (Kinect)) einer asymmetrischen Armbewegung (visuell und numerisch) Heben von Lasten Mit einer Vielzahl verschiedener Sensoren wurde der Bewegungsablauf beim Heben einer Last aufgezeichnet. Es sollte die Hypothese, dass das Heben einer Last aus der Kniebeuge mit geradem Rücken (Squat) gesünder, und ergonomischer ist, bestätigt oder wiederlegt werden. Zwei Techniken (Stoop, Squat) wurden definiert und untersucht. Bild 4. Gemessene Beschleunigung des Unterschenkels sowie berechnete Geschwindigkeit und zurückgelegter Weg (gelaufenen Distanz 20m, Berechnung 20.31m) Schulterbeweglichkeit (Abduktion/Adduktion) Einschränkungen und Schmerzen im Schultergelenk betreffen viele Personen (Sportler und Arbeiter mit Überkopfbewegungen). Gezielte Physiotherapie kann die Einschränkung beheben und das Wohlbefinden wiederherstellen. Mittels mobiler Sensorik kann der Grad der Einschränkung Bild 7. Squattechnik (Ansicht RGB-Kamera der Kinect) Von beteiligten Muskeln wurde die Aktivität während der Ausführung aufgezeichnet und offline analysiert. Aus der Literaturrecherche wurden Parameter extrahiert, die Aussagen zur Muskelermüdung, der körperliche Belastung und des Trainingszustands treffen. In einer umfangreichen Untersuchung wurden 8 Probanden (4M, 4F) untersucht. Ferner wurden die Probanden vor und nachher mittels Fragebogen bezüglich subjektiver Empfindungen befragt. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 29 in der Lendenwirbelsäulenmuskulatur. Bei der Squattechnik zeigte sich ebenfalls Muskelkater in der betroffenen Muskulatur (Oberschenkelvorderseite), der jedoch deutlich schneller abgeklungen ist als nach der Stooptechnik. Bild 8. Stoop-Technik, mit Kinect aufgezeichnet Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die Squattechnik belastender ist und alle Probanden im Verlauf der Aufzeichnung höhere Herzfrequenzen zeigen als bei der Stooptechnik. Subjektiv hatten alle Probanden nach der Stooptechnik ein stärkeres Unwohlsein (Belastungsmyalgie = Muskelkater) Bild 9. Vergleich der Herzraten beider Hebe-Techniken der Probanden 1 und 6; höhere Herzraten bei der Squat-Technik 2.1.7 Konzeptionelle Untersuchung von kommunikationsbedingten Ablenkungen auf die Arbeitsleistung und Physiologie Dieses Projekt war eine Kooperationsarbeit zwischen den Master-Studiengängen „Digitale Medien“ und „Informatik“ (Medizin-informatik), die in zwei Masterarbeiten mit unterschiedlichen inhaltlichen Schwerpunkten resultierte. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Forschungsdesigns zum Thema „Kommunikation und Kommunikationsmittel im Arbeitsprozess“ unter Einbezug der Erhebungsmöglichkeiten des Usability-Labors sowie die Analyse der physiologischen Auswirkungen des kommunikationsbedingten Ablenkungsaspekts unter der Zuhilfenahme vorhandener Sensorik der Biosignallabore der Fachhochschule Brandenburg. Im Vordergrund der sozialwissenschaftlich orientierten Arbeit standen die Entwicklung des Forschungsdesigns zur Hypothesenprüfung sowie die abschließende probeweise Versuchsdurchführung zur Bewertung und Anpassung des Designs. Die signalausgerichtete Arbeit hatte das Ziel, eine Projektleitung – Project Management: Tina Meißner, Claudia Matthias Laufzeit – Term: 02/2012 bis 10/2012 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Prof. Dr. Harald Loose Finanzierung – Financing: Fachhochschule Brandenburg Bild 2. Temperaturverläufe Bild 1. Arbeitsplatz Versuchsleiter 30 direkte Auswirkung von Ablenkungen (durch Kommunikationsmittel) im Arbeitsprozess auf die physiologischen Signale, wie zum Beispiel EKG (Elektrokardiogramm), Temperatur oder Pupillenradius, nachzuweisen. Das konzipierte Szenario enthielt eine simulierte Arbeitssituation in Form von Intelligenz-Tests. Dieses Szenario wurde ohne und mit initiierten Ablenkungen durch E-Mail, Skypenachricht, -anruf oder direkte verbale Kommunikation durchgeführt. Die Erprobung der Konzeption erfolgte mit Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 insgesamt 10 Probanden. Neben den acht physiologischen Signalen, wurden auch subjektive Daten (Stimmungs- und Evaluationsfragebögen) sowie die quantitativen Ergebnisse der IQ-Test erhoben. Die Hypothesen, dass die gewählten Kommunikationsmittel Ablenkung sind und die Arbeitsleistungen beeinflussen, konnten innerhalb der Projektphase weder bestätigt noch widerlegt werden. Grund dafür ist zum einen die geringe Probandenzahl und zum anderen die Szenariokonzeption. Die Analyse der physiologischen Signale zeigte für einige Signale deutliche Tendenzen einer direkten Abhängigkeit zwischen Signalverlauf und Ablenkung, die für dieses Szenario durch die Begriffe (steigender) Stress und (sinkende) Konzentration definiert wurde. Diese Abhängigkeit wurde nicht nur innerhalb einer Signalart mehrerer Probanden, sondern auch zwischen unterschiedlichen Signalen eines Probanden festgestellt. Die vielversprechendsten Aussagen zu einer Belastungssituation zeigten die Parameter des EKGs (RR-Intervalle, Herzrate), GSR (Hautleitfähigkeit), Pupillenradius und Oberflächentemperatur (Nasenspitze). Eine Bestätigung dieser Tendenzen könnte aber frühestens nach Anpassung des Versuchdesigns und der Durchführung einer größeren Versuchsreihe gegeben werden. Bild 3. Lidschläge Bild 5. Thermographiebild Bild 4. Pupillendurchmesser 2.1.8 Weitere Forschungsprojekte • Untersuchung von low-cost-Sensoren zur Bewegunsanalyse, Entwicklung einheitlicher Programme zur Datenakquisition, Datenspreicherung und Visualisierung • Smart tools for thermo image analysis, Harald Loose, Lorette Weidel • Das Usability-Labor im wissenschaftlichen Einsatz — Aufbau und Bewertung eines Versuchs im Usability-Labor, Claudia Matthias • Untersuchung physiologischer Signale kognitiv-psychologischer Belastungen hinsichtlich berechenbarer Merkmale, Tina Meißner • Mobiles Eye Tracking — Experiment zur Analyse des Blickverhaltens, z. B. in Vorlesungen oder Supermärkten, Marco Wallmann, Martin Hoffmann, Patrick Beschnidt, Conrad Bunke Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 31 2.1.9 Kompetenzbrücken mit E-Learning Ausgangssituation 1) Eine Analyse der Kompetenzen von Studienanfängern bei Aufnahme eines Studiums zeigt, dass diese in vielen Fällen sich der Anforderungen, die ein Studium an sie stellt, nicht bzw. nicht vollständig bewusst sind. Gleichzeitig haben sie keine verlässliche Rückmeldung darüber, wie ihr eigener Stand in Bezug auf die Anforderungen eines Studiums ist. In der Folge verzeichnen Hochschulen eine große Zahl von Studienabbrechern schon im/nach dem ersten Semester. An dieser Schnittstelle zwischen Schule und Studium besteht Bedarf nach einer Kompetenzrückmeldung und ggf. Kompetenzanpassung, um das Studium erfolgreich zu absolvieren. Dies betrifft insbesondere den Bereich der mathematischen Vorkenntnisse. Genauso wichtig ist im Vorfeld eines Studiums eine passgenaue Studienwunsch-Bestimmung. Hier kann ein Vorstudium parallel zur (schulischen) Ausbildung als Kompetenzbrücke hilfreich sein. 2) Während des Studiums ergeben sich durch den Zwang zur Erwerbstätigkeit der Studierenden (oft als Teilberufstätigkeit) häufig Situationen, in denen sie die zeitlichen Anforderungen eines Präsenz-Studiums mit ihrer Erwerbstätigkeit nicht bzw. nur unzureichend in Einklang bringen können. Flexible Studienangebotsformen können hier Hilfe schaffen. Aber beim Wechsel zwischen Vollzeit-, Teilzeitangeboten und online-Studienangeboten entstehen häufig Brüche, weil notwendige Studienmodule zu anderen Zeiten angeboten werden als der Studierende diese gerade braucht. Auch während des Studiums besteht also Bedarf nach einer Kompetenzbrücke, um das weitere Studium erfolgreich zu absolvieren. 3) Nach Ende des Studiums sollen so viele Absolventen wie möglich fähig sein, in die Berufswelt einzutreten. Dabei werden sie in einer ersten Anstellung, vor allem ihrer fachlichen Studienausrichtung entsprechend, eine Anstellung suchen. Sie arbeiten in der Betriebshierarchie auf der fachlichen (meist unteren) Ebene, für die Sie ausgebildet wurden. Gerade zu Beginn des Berufslebens ergeben sich oft Fragen, die mit der erfolgreichen Umsetzung des Gelernten zu tun haben. Hier kann die Hochschule mit einer weiterführenden Begleitung Ihrer AbsoventInnen helfen und eine Kompetenzbrücke vom Studium zum Beruf schaffen. Der überwiegende Teil der AbsolventInnen wird nach erfolgreicher Ersttätigkeit befördert und erhält Führungsaufgaben, auf die er in der Hochschule in der Regel nicht bzw. nicht ausreichend vorbereitet wird. An der Schnittstelle zwischen Studium und Beruf besteht hier Bedarf nach einer Kompetenzrückmeldung und Kompetenzanpassung, um die über das Fachliche hinausgehenden Anforderungen zu meistern. 32 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Friedhelm Mündemann Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Wirtsch.Inf. Sylvia Fröhlich, Dipl.-Math. Oleg Ioffe Laufzeit – Term: 12/2011 bis 03/2014 Finanzierung – Financing: EFRE, MWFK Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: DFKI, Saarbrücken Projektidee An den drei genannten Schnittstellen in Bildungsverlauf und Arbeitsleben geht es um das Problem, die Effizienz der Studienwahl, des Studienverlaufs und des Berufseintritts zu erhöhen. Dies soll erreicht werden durch Herstellen und Halten von Kontakt zu (potentiellen) Studierenden und AbsolventInnen durch Online-Lehre und Online-Tutoren unter Nutzung virtueller Seminarräume und eLearningInfrastruktur. Das Projekt „Kompetenzbrücken“ umfasst drei Bereiche, die zeitlich gestaffelt in der Durchführung vorgesehen sind. 1. Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Ausbildung/ Schule – Studium (2011 – 2013) 2. Kompetenzbrücken während des Studiums (2012 – 2013) 3. Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Studium – Beruf (2012 – 2013) 1 Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Ausbildung/Schule – Studium An dieser Schnittstelle geht es vor allem darum, Durchlässigkeit zwischen Schule, Ausbildung und Studium zu gestalten und zu erleichtern. 1.1 Mathematikassessments Vor allem die studiengangsspezifischen Mathematikkenntnisse stehen hier im Vordergrund. Für alle Fachbereiche der Fachhochschule Brandenburg sollen durch Einsatz von Werkzeugen wie Math-Bridge (http://www.math-bridge. org/mathbridge/de/project-math-bridge.html) oder Mathe online (http://www.mathe-online.at/tests.html) OnlineAssessments im Bereich Mathematik vor bzw. zu Studienbeginn eingerichtet und angeboten werden. Dazu erarbeitet jeder Fachbereich eine Sammlung für ihn typischer Mathematikaufgaben, deren sichere Beherrschung Studienvoraussetzung ist (Eingangskompetenzprofil). Diese Aufgaben werden Studieninteressierten über eine e-Learning-Plattform zur Bearbeitung angeboten. Auf der Basis der individuellen Rückmeldungen ist es danach möglich, im ersten Studienjahr den Übungsbetrieb (ebenfalls unter Einsatz der genannten Werkzeuge) in Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 drei Schwierigkeitsstufen anzubieten (a = Nachhol- und Aufbau-Übungen, b = Übungen mit normalem Schwierigkeitsgrad, c = Übungen für Leistungsstarke). Gleichzeitig sollen die entwickelten Mathematikassessments an Schulen und andere Institutionen weitergegeben werden, deren Absolventen an der Fachhochschule Brandenburg ein Studium aufnehmen wollen. Damit soll an der Schnittstelle zum Studium Transparenz geschaffen werden über die Studien-Anforderungen in Mathematik. 1.2 MINT-Vorstudium (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften) Bei sinkenden Schülerzahlen ist es nicht mehr jeder Schule möglich, die für ein Studium in den MINT-Berufen notwendigen Grund-/Leistungskurse einzurichten und allein zu betreiben. Unter Federführung der Fachhochschule Brandenburg und Einbeziehung aller Fachbereiche sollen MINT-Schulnetzwerke so aufgebaut werden, dass ein Unterricht auch netzbasiert erfolgen kann. Erste Pilotversuche mit Gymnasien aus der Prignitz laufen bereits erfolgversprechend an (virtuelle MINT-Kurse). Über diese Schulnetzwerke ist es ebenfalls möglich, zeitlich vor Studienbeginn die Anforderungen, die ein MINT-Studium stellt, sowohl an Schulen wie auch an künftige Studierende zu kommunizieren, um eine passgenaue Vorbildung zu sichern. 2 Kompetenzbrücken während des Studiums In der Novelle 2010 zum Brandenburgischen Hochschulgesetz ist vorgesehen, dass in jedem Studiengang Teilzeitangebote eingerichtet werden. Hochschulseitig ist eine Umstellung auf ein permanentes Angebot aller Module in jedem Semester gleichbedeutend mit einer Halbierung der Aufnahmezahlen. Dies kann nicht im Sinne der Haltung bzw. Steigerung von Studienkapazitäten sein. Dazu kommt, dass die Hochschulen angehalten sind, einen möglichst weichen Übergang von beruflicher zu akademischer Ausbildung und innerhalb akademischer Ausbildung (Stichworte: Studiengangswechsel, Auslandssemester, familienfreundliche Hochschule usw.) bereit zu stellen. Deshalb müssen hier für beide Fälle neue Ideen als Kompetenzbrücken im Studium entwickelt werden. Um eine Flexibilisierung des Studienangebotes zu erreichen, die nach Möglichkeiten auch den Studieneinstieg/ -umstieg in höhere Semester bzw. andere Studienangebotsformen erleichtert, sollen in einem ersten Schritt über die Entwicklung von Äquivalenztabellen Eintritts- und Übertrittsmöglichkeiten in oder zwischen Studienangeboten eruiert werden, um Lücken und mögliche Brüche in flexibel zu gestaltenden Studienverläufen zu erkennen. Über die Erstellung dieser Äquivalenztabellen soll sichergestellt werden, dass ein möglichst problemloser Wechsel zwischen den verschiedenen Studienangebotsformen möglich wird. Ein weiterer Baustein soll geschaffen werden über eine gezielte Entwicklung von Online-Modulen (zunächst exemplarisch und das Präsenzstudium ergänzend, so dass je Fachbereich ein Studiengang davon profitiert). Hier ist auch die Möglichkeit von Vorlesungsmitschnitten nutzbar (E-Lecturing). Damit soll eine Teilzeitstudienmöglichkeit als online-Studium parallel zu und verschränkt mit dem Präsenzstudium entwickelt und angeboten werden. Studierende erhalten die Möglichkeit, sich Modulinhalte im Selbststudium zu erschließen, zu denen dann der Übungsbetrieb per Internet (in virtuellen Seminarräumen) parallel oder als Blockveranstaltung in Präsenz angeboten werden soll. Die Hard- und Software-Ausrüstung der Fachhochschule Brandenburg ist dazu entsprechend aufzurüsten. Die Fachhochschule Brandenburg verfügt bereits über mehrere virtuelle Seminarräume, deren Einsatz künftig flächendeckend in allen Fachbereichen erfolgen soll. Ebenfalls sollen zu allen in Frage kommenden Studienangeboten OnlineTutorien (auch unter Einsatz von E-Lecturing, E-Vorlesungen) eingerichtet werden, um auch Studierenden in Sondersituationen (Familien, Pflege, Krankheit) Hilfen anbieten zu können. Dabei reichen die Themen der studentischen Unterstützung durch Online-Module von Studien- und Lernberatung bzw. -begleitung bis zu wissenschaftlichem Arbeiten und Schreiben. In dieser Projektphase geht es also um die – technisch unterstützte – flexible Teilhabe am Studium. 3 Kompetenzbrücken an der Schnittstelle Studium – Beruf Die virtuellen Seminarräume bieten gleichzeitig die Möglichkeit, mit unseren AbsolventInnen in der Berufseinstiegsphase Kontakt zu halten durch regelmäßig angebotene Online-Begleitseminare, über die den Alumni arbeitsbezogene Hochschul-Kontakte und die Besprechung fachlicher Fragen an ihrem Arbeitsplatz vor Ort ermöglicht wird. Über die virtuellen Seminarräume soll so im Laufe der Zeit ein „Social Network FHB“ aufgebaut werden. Durch die Entwicklung spezieller Online-Module (deren Einsatz zunächst als Wahlpflichtfach in allen Studiengängen angedacht ist) zu den Themen Führung (Führungswissen und Führungstechniken, Interkulturalität) sowie Qualitätssysteme soll das fachliche Angebot in allen Studiengängen der Fachhochschule Brandenburg so erweitert werden, dass Studierende auf spätere Führungsaufgaben geeignet vorbereitet werden. Bei diesen Angebote werden die weiter auszubauende Infrastruktur für Online-Angebote (virtuelle Seminarräume, E-Lecturing) genutzt. Mit den drei dargestellten Projektbereichen soll das Alleinstellungsmerkmal als onlinefähige Hochschule in der brandenburgischen Hochschullandschaft ausgebaut werden, die auf sich ändernde Anforderungen vor, während und nach dem Studium flexibel reagieren kann. Gleichzeitig aber soll das Projekt für das Land Brandenburg Pilot- und Modellcharakter haben. Speziell das Konzept der Kompetenzanpassung an der Schnittstelle Ausbildung/ Schule – Studium erscheint für eine Übertragung an andere Hochschulen geeignet. Gleichzeitig werden mit diesem Teilprojekt erstmalig im Land Brandenburg verlässliche Daten verfügbar gemacht, die über die Eingangskompetenzen unserer Studienanfängerinnen und -anfänger speziell im MINT-Bereich Auskunft geben können. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 33 2.1.10 SecureMed − Sichere Verwaltung von Patientendaten in Web-Anwendungen Im Rahmen des Projektes wurden Technologien zur sicheren Übertragung und Speicherung medizinischer Daten für Web-Anwendungen untersucht, entwickelt und prototypisch implementiert. Vorhandene Technologien, wie Chipkarten, Private Key-Technologien, etc. bieten zwar ausreichend Sicherheit, sind aber aufgrund mangelnder Akzeptanz und zu hoher Kosten nicht praktikabel. Ziel ist nicht die Implementierung der sichersten, sondern der angemessensten Lösung. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Thomas Preuss Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Carsten Schwenke, M. Sc., B. Sc. Joscha Ihl Laufzeit – Term: 09/2010 bis 06/2011 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Förderprogramm „Forschungs- und Innovationsförderung zur Steigerung der Innovationskraft an Brandenburger Hochschulen“, MWFK Finanzierung – Financing: 46.000 EUR 2.1.11 eGovernment Community-Manager Entwicklung eines Software-Frameworks zur professionellen und sicheren Steuerung von Web2.0-Anwendungen in der öffentlichen Verwaltung sowie zwischen Bürger, Wirtschaft und öffentlicher Verwaltung . Ziel des Projektes war die Erstellung eines SoftwareFrameworks für die öffentliche Verwaltung, unter besonderer Berücksichtigung von Barrierefreiheit, Datenschutz, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit sowie der Anpassbarkeit von Oberflächenelementen und Workflows. Im Gegensatz zu vielen anderen am Markt befindlichen Community-Anwendungen ist diese Anwendung auf Basis einer Java-Enterprise-Anwendung realisiert. Damit ist es gelungen, die o. g. Anforderungen zu erfüllen. Die Ergebnisse des Projektes sind in das Produkt Dialog-Box (https://www.dialog-box.de) geflossen. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Thomas Preuss Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Inf. Jonas Brüstel, M. Sc.; Ilonka Wolpert, M. Sc.; Dipl.-Inf. Martin Weigel, M. Sc.; Carsten Schwenke, M. Sc. Laufzeit – Term: 05/2010 bis 10/2011 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: MWFK Land „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Finanzierung – Financing: 175.000 € Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: ]init[ ag, Berlin 2.1.12 eGovernment Community-Manager as a Service Konzeption und Entwicklung eines sicheren, cloudbasierten, mandantenfähigen eGovernment-Systems mit modularen Web 2.0-Anwendungen mit interaktivem KonfigurationsToolkit, Best Practice-Pool und Marktplatz für Anwendungskomponenten. Ziel des Projektes eGovernment Community Manager as a Service (ECMaaS) ist die Schaffung eines cloudbasierten, mandantenfähigen Websystems für die öffentliche Verwaltung, dass sich durch den Kunden leicht konfigurieren lässt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Bereitstellung von Lösungen und Lösungskomponenten auf einem Marktplatz. 34 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Thomas Preuss Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Inf. Jonas Brüstel, M. Sc.; Christoph Ott, B. Sc.; Andre Morgenthal, B. Sc. Laufzeit – Term: 11/2011 bis 12/2013 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: MWFK Land „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Finanzierung – Financing: 175.000 € Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: ]init[ ag, Berlin Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 2.1.13 Optimierung und sensorseitige Einbettung von biometrischen Hashfunktionen für Handschriften zur datenschutzkonformen biometrischen Authentifizierung (OptiBioHashEmbedded) Benutzerauthentifizierungen mittels biometrischer Daten gewinnen immer mehr an Verbreitung. Zugangskontrollen im privaten, hoheitlichen bzw. geschäftlichen Umfeld seien hier als Beispiele genannt. Für diese Anwendungen ist es notwendig, biometrische und somit auch personenbezogene bzw. beziehbare Daten zu erfassen und unter Umständen zu speichern. Um dabei eine datenschutzkonforme Ausgestaltung biometrischer Systeme zu gewährleisten, müssen diese sensiblen Daten vertraulich gehandhabt werden und auch deren Authentizität und Integrität geschützt werden. Um dies zu erreichen, ist u. a. die Erforschung von Methoden zur Erzeugung von so genannten biometrischen Hashverfahren ein aktuelles Thema in der biometrischen Forschung, dem sich auch das hier beschriebene Projekt widmet. Ein Teil des Projektes wird sich mit Untersuchung, Vergleich und Optimierung vorhandener State-of-the-art Verfahren zur Erzeugung biometrischer Hashes befassen. Diese werden zunächst für die Verwendung der Handschrift als biometrische Eigenschaft angepasst. Weiterhin wird die Optimierung eines auf der Handschrift basierenden biometrischen HashVerfahrens aus den Vorarbeiten des Projektleiters angestrebt. Ziel ist es, die Reproduzierbarkeit der Hashes einzelner Personen zu erhöhen, während die Kollisionswahrscheinlichkeit von Hashes unterschiedlicher Personen verringert werden sollen. Ein weiteres Ziel stellt die Verwendung der biometrischen Hashes in Kombination mit kryptografischen Anwendungen dar. Die Untersuchung von Reverse Engineering Ansätzen und Analyse des Überwindungsaufwands für biometrische Hashverfahren stellt zusätzlich ein Ziel dieses Projektes dar. Vom technischen Standpunkt aus stellt die geplante Integration der adaptierten, optimierten und neu entwickelten Algorithmen in die Firmware der Sensoren Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: 2 Laufzeit – Term: 06/2009 bis 11/2012 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Projektträger Jülich (Forschungszentrum Jülich GmbH), im Auftrag des BMBF (FKZ: 17N3109) Finanzierung – Financing: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, StepOver GmbH Stuttgart ein wichtiges Projektziel dar (eingebettete Systeme). Nach Abschluss der Erforschung und der daraus resultierenden demonstratorischen Implementierung werden die ausgewählten und weiterentwickelten Algorithmen in die Hardware integriert. Das bedeutet, dass die erforderlichen Algorithmen zur Erstellung der Hashes auf der eingebetteten Rechnertechnik (vorr. ARM Prozessorarchitekturen) innerhalb der Sensorhardware umgesetzt werden und die resultierenden Hashwerte dann, i. d. R. geschützt durch kryptografische Protokolle, an die Anwendungssoftware weitergeleitet werden. Zusätzlich sind auch Speicherung der biometrischen Hash-Referenzdaten und Ausführung des Authentifizierungsalgorithmus innerhalb der Hardware möglich (ähnlich einer Smart-Card). (Quelle: http://optibiohashembedded.fh-brandenburg.de/index.php? seite=6.projektbeschreibung, abgefragt: 27.03.2013) Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte 35 2.1.14 Digitale Fingerspuren (Digi-Dak) – Teilvorhaben: Mustererkennung und Klassifizierungsstrategien DigiDak+ Forschungskolleg – Teilprojekt: Signalorientierte Mustererkennung Aufbauend auf dem Verbundforschungsprojekt „Digitale Fingerspuren“ forschen in dem „DigiDak+ Forschungskolleg“ unter dem Motto „Fördern und Qualifizieren durch Forschen“ Wissenschaftler an Themen aus der digitalen kriminalistischen Forensik von der digitalen Fingerspur (digitale Daktyloskopie) über Mikrospuren und Waffen bis hin zum Schloss mit optischen 3D-Oberflächensensoren. Die verschiedenen Spurenarten können somit erstmalig kontaktlos ohne Zerstörung oder vorherige Behandlung mit einer Auflösung von bis zu 30nm (1nm = 1 Milliardstel Meter) in Länge und Breite sowie bis zu 5nm in der Höhe erfasst, gesichert sowie untersucht und detailliert analysiert werden. Dadurch sind neuartige Erkenntnisse bei der Untersuchung von Tatorten und darauf aufbauend zukünftig neue Vorgehensweisen zu erwarten, die zu verbesserten Aufklärungsraten in der Kriminalistik führen. Die leitenden Ansprechpartner für Promotionsinhalte sind Prof. Dr.-Ing. Jana Dittmann (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Verbundkoordination) und Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer (Fachhochschule Brandenburg) und leitende Ansprechpartner für die Promotionsorganisation Prof. Dr. Gunter Saake (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) und Prof. Dr. Arno Fischer (Fachhochschule Brandenburg). „DigiDak+ Forschungskolleg“ wird im Rahmen der BMBFBekanntmachung „Forschungskooperationen zwischen Fachhochschulen und Universitäten stärken – Wissenschaftlichen Nachwuchs in Forschungskollegs fördern“, im Programm „Forschung für die zivile Sicherheit“ der Bundesregierung gefördert. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: 10 Laufzeit – Term: 01/2010 bis 12/2014 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Verein Deutscher Ingenieure (VDI), im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) (FKZ:13N10816), Verbund-Koordinator: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Finanzierung – Financing: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik (AG Multimedia and Security, AG Datenbanken, Datenvorverarbeitung und Datenhaltung); Landeskriminalamt Sachsen-Anhalt; Universität Kassel, Projektgruppe verfassungsverträgliche Technikgestaltung (provet); Fries Research & Technology GmbH; METOP GmbH (Quelle: http://www.forschung-sachsen-anhalt.de/index.php3?option= projektanzeige& pid=15919&lang=0&perform=&menu_link_active=124, abgefragt: 11.04.2013) Projekt-Homepage: https://omen.cs.uni-magdeburg.de/ digi-dak-plus/cms/ front_content.php?idcat=2 36 Fachbereich Informatik und Medien − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 2.2 Forschungssemester 2.2.1 Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer – Sommersemester 2011 Projekt OptiBioHashEmbedded Eine wesentliche Herausforderung im BMBF-geförderten Projekt OptiBioHashEmbedded war die Systemintegration biometrischer Algorithmen auf eine sensorseitig integrierte („Embedded“) ARM Rechnerumgebung. Dabei war das Ziel, von den bislang 131 aufgearbeiteten und auf PC-Workstations ausführbaren statistischen Merkmalen auf den Handschriftsignalen, eine möglichst große Menge auf der Embedded-Umgebung lauffähig umzusetzen. Als einschränkende Randbedingungen sind dabei vor allem Laufzeit, Speicherbedarf und Zugriffsarten und -zeiten der zur Verfügung stehenden Speichertypen (RAM, EEPROM) zu nennen. Zusätzlich wurden zusammen mit den Projektmitarbeitern auch Studien zur Integration von biometrischen Algorithmen auf Smartcards (mit noch stärkeren technischen Einschränkungen) betrieben, sowie verschiedene Strategien zur Merkmalsselektion und Merkmalsfusion untersucht. Deren Ergebnisse haben u.a. dazu beigetragen, dass am Ende des Semesters insgesamt 81 von 131 Verfahrensmerkmalen arithmetisch auf der ARM ausführbar sind. Projekt Digi-Dak Im Rahmen des ebenfalls BMBF-geförderten Projektes DigiDak wurden neue Verfahren zur Fingerspurdetektion untersucht. Dies umfasst die Klassifikation von Fingerspuren und nicht-Spuren speziell auf Feinscans (hochauflösende 3D Topographiemaps mit lateraler Auflösung < 100μm Sampleabstand) und Grobscans (mit niedriger Auflösung, >= 100μm) auf unterschiedlichen Untergründen. Darüber hinaus wurden erste Ansätze zur Klassifikation der Untergrundarten untersucht. Ebenfalls wurden Forschungsarbeiten zur Alterungsdetektion von Fingerspuren durchgeführt. Dies umfasst die Untersuchung von Methoden zur Abschätzung der Zeit zwischen Hinterlassen der Spur und deren digitalen Erfassung. Während der Forschung an der Fälschungsdetektion (Nachweis der künstlichen Erzeugung einer Fingerspur mittels Signalverarbeitung auf 3D Scans) konnten Ansätze zur Erkennung zirkulärer Strukturen bei Druck mit DOT-Matrix Technik vielversprechende Ergebnisse aufzeigen. Neben den vorgenannten Forschungsarbeiten, die überwiegend auf Methoden der digitalen Signalverarbeitung und Mustererkennung basieren, wurde auch auf Gebieten der Entwicklung von Modellen für den digitalen forensischen Prozess unter Berücksichtigung von Aspekten aus der IT Sicherheit gearbeitet. Das schließt Verfahren zur Sicherstellung von Authentizität von Spurendaten mittels Wasserzeichen sowie Benchmarking-Ansätzen zum künftigen Vergleich von alternativen Verfahren und Sensortechniken ein. Die Erkenntnisse und Ergebnisse der vorgenannten Forschungsarbeiten wurden in einer Vielzahl von Publikationen veröffentlicht. Ferner wurde während des Forschungssemesters die Tagung “Third European Workshop on Biometrics and Identity Management (BioID 2011)“ vom 8. bis 10. März 2011 an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführt, unter vormaliger Leitung des wissenschaftlichen Begutachtungsprozesses und Mit-Herausgeberschaft des Tagungsbands „Biometrics and ID Management“, Springer LNCS. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Forschungssemester 37 2.3 Publikationen Akopian, D.; Creutzburg R.; Snoek, C. G. M.; Sebe, N.; Kennedy, L. (Eds.) (2011): Multimedia on Mobile Devices 2011; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems V. SPIE Press 2011, 400 pages, ISBN: 978-08194-8418-5 Beck, E.; Berliner, S.; Streit, B.; Meißner, T.; Scheer, J.; Krüger, M.; Schrader, T. (2011): Modellierung medizinischer Prozesse mit der Business Process Modelling Notation (BPMN) in der Frauenheilkunde Tagungsbeitrag zur Tagung MedPro_2011, Beck, E.; Streit, B.; Meissner, T.; Scheer, J.; Krüger, M.; Berliner, S.; Schrader, T. (2011): Modellierung medizinischer Prozesse mit der Business Process Modeling Notation (BPMN). GebFra 2011; 71, 28 Clausing, E.; Krätzer, C.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2012): A first approach for the contactless acquisition and automated detection of toolmarks on pins of locking cylinders using 3D confocal microscopy, in ‘MM&Sec’12’, ACM, New York, pp. 47-56. Creutzburg R.; Akopian, D.; Snoek, C. G. M.; Sebe, N.; Kennedy, L. (Eds.) (2012): Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI. SPIE Press 2012, 668 pages, ISBN 978-08194-8951-7 Creutzburg, R.: siehe auch Akopian, Daugs, Höne, Irmler, Kröger, Luttenberger, Sack Daugs, G.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Remarks on forensically interesting Sony Playstation 3 console features. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0R Dittmann, J.; Vielhauer, C.; Ulrich, M.; Pocs, M. (2012): ‘Fingerspuren in der Tatortforensik’, digma – Zeitschrift für Datenrecht und Informationssicherheit 12/2, 80-83. Fischer, A.; Hsieh, L.-H. (2012): Taiwan’s ICT entrepreneurs service – A university based multiservice multipartner cluster and conclusions for Brandenburg/Germany, 2012. Fischer, A.: siehe auch Kullmann Fischer, R.; Kiertscher, T.; Gruhn, S.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2012): From Biometrics to Forensics: A Feature Collection and First Feature Fusion Approaches for Latent Fingerprint Detection Using a Chromatic White Light (CWL) Sensor, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 207-210. Fischer, R.; Vielhauer, C. (2011): Ausgewählte Biometrieverfahren zu Fingerspurdetektion, in ‘D-A-CH Security 2011’, syssec Klagenfurt, pp. 374-385. Gruhn, S.; Fischer, R.; Vielhauer, C. (2012): Surface classification and detection of latent fingerprints based on 3D surface texture parameters, in ‘Photonics, Optics, 38 Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’, pp. 678 - 683. Gruhn, S.; Vielhauer, C. (2011): Surface Classification and Detection of Latent Fingerprints: Novel Approach Based on Surface Texture Parameters, in ‘IEEE 7th International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis (ISPA 2011)’, pp. 678-683. Herrmann, E.; Makrushin, A.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2012): Driver/passenger discrimination for the interaction with the dual-view touch screen integrated to the automobile centre console, in ‘Proc. SPIE 8295’. Hildebrandt, M.; Arndt, C.; Makrushin, A.; Dittmann, J. (2012): Computer-aided fiber analysis for crime scene forensics, in ‘IS&T/SPIE Electronic Imaging’. Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Leich, M.; Vielhauer, C. (2011): Optical techniques: using coarse and detailed scans for the preventive acquisition of fingerprints with chromatic white-light sensors, in ‘Technologies for Optical Countermeasures VIII, Proceedings of SPIE’. Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Malicious fingerprint traces: a proposal for an automated analysis of printed amino acid dots using HoughCircles, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop Multimedia and Security’, ACM, New York, pp. 33-40. Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Grossmann, I.; Vielhauer, C. (2011): Convergence of digital and traditional forensic disciplines: a first exemplary study for digital dactyloscopy, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop Multimedia and Security’, ACM, New York, pp. 1-8. Hildebrandt, M.; Kiltz, S.; Krapyvskyy, D.; Dittmann, J.; Leich, M.; Vielhauer, C. (2011): Machine-assisted verification of latent fingerprints ̶ first results for non destructive contact-less optical acquisition techniques with a CWL sensor, in ‘Optics and photonics for counterterrorism and crime fighting VII; optical materials in defence systems technology VIII; and quantum-physics-based information security, Proceedings of SPIE’. Hildebrandt, M.; Merkel, R.; Leich, M.; Kiltz, S.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Benchmarking ContactLess Surface Measurement Devices For Fingerprint Acquisition In Forensic Investigations: Results For A Differential Scan Approach With A Chromatic White Light Sensor, in ‘IEEE Digital Signal Processing (DSP) Workshop’. Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): Macintosh based iPhone forensics. Tagungsband 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Fachhochschulen, ISBN 978-3-00-034329-2, Wernigerode, 14. April 2011, pp. 387-390 Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): iPhone forensics based on Macintosh open source and freeware tools. Proceedings of Intern. Conference on Multimedia on Mobile Devices, SPIE-7881 (January 2011), ISBN 978-0-8194-8418-5, paper no. 7881 0P Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Höne, T.; Creutzburg, R. (2011): iPhone forensics – an overview. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2011, SPIE-8063 (April 2011), ISBN 978-0-8194-8637-0, paper no. 8063 0M Höne, T.; Kröger, K.; Luttenberger, S.; Creutzburg, R. (2012): iPhone examination with modern forensic software tools. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN 978-0-8194-9084-1, paper no. 8406 0R Irmler, F.; Creutzburg, R. (2011): CD-, DVD- und Blu-ray Disc-Forensik. Tagungsband 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Fachhochschulen, ISBN 978-3-00-034329-2, Wernigerode, 14. April 2011, pp. 313-316 Irmler, F.; Creutzburg, R. (2011): Possibilities of forensic investigation of CD, DVD and Blu-ray Disc. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security, and Applications 2011, SPIE-8063 (April 2011), ISBN 978-0-8194-8637-0, paper no. 8063 1D Irmler, F.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Forensic determination of burner serial number placed on DVDR(W) optical disks. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN 978-0-81949084-1, paper no. 8406 0T Jankow, M.; Hildebrandt, M.; Sturm, J.; Kiltz, S.; Vielhauer, C. (2012): Performance analysis of digital cameras versus chromatic white light (CWL) sensors for the localization of latent fingerprints in crime scenes, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’. Kiertscher, T.; Fischer, R.; Vielhauer, C. (2011): Latent fingerprint detection using a spectral texture feature, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop on multimedia and security’, ACM, New York, New York, NY, USA, pp. 27-32. Kiertscher, T.; Vielhauer, C.; Leich, M. (2011): Automated Forensic Fingerprint Analysis: A Novel Generic Process Model and Container Format, in ‘Biometrics and ID Management COST 2101 European Workshop, BioID 2011, Brandenburg (Havel)’, pp. 262-273. Kiltz, S.; Leich, M.; Dittmann, J.; Vielhauer, C.; Ulrich, M. (2011): Revised Benchmarking of contact-less fingerprint scanners for forensic fingerprint detection: Challenges and Results for Chromatic White Light Scanners (CWL), in ‘SPIE EI Conf. on Multimedia on Mobile Devices 2011, Proc. SPIE 7881’. Kiltz, S.; Dittmann, J.; Großmann, I.; Vielhauer, C. (2011): Fingerspurenfälschungsdetektion: Ein erstes Vorgehensmodell, in ‘D-A-CH Security 2011’, pp. 361-373. Kiltz, S.; Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Krätzer, C.; Vielhauer, C. (2011): Printed fingerprints ̶ a framework and first results towards detection of artificially printed latent fingerprints for forensics, in ‘Digital photography VII, Proceedings of SPIE’. Kiltz, S.; Leich, M.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. & Ulrich, M. (2011): Revised benchmarking of contact-less fingerprint scanners for forensic fingerprint detection: challenges and results for chromatic white light scanners (CWL), in ‘Multimedia on mobile devices 2011, Proceedings of SPIE’. Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Konzeption eines Laborpraktikums für professionelle Weiterbildung im Bereich der Computer- und Mobilforensik. Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870436-5, Görlitz, 19.04.2012, pp. 409-412 Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Forensics of location data collected by Google android mobile devices. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0N Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Conception of a course for professional training and education in the field of computer and mobile forensics. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia/Image Processing, Security and Applications 2012, SPIE-8406 (April 2012), ISBN 978-0-8194-9084-1, paper no. 8406 0W Kullmann, R.; Fischer, A. (2011): Entwicklung eines Informationssystems für Forschungsleistungen, 2011, NWK12 Nachwuchswissenschaftlerkonferenz, S. 109 bis 114. Kümmel, K.; Arndt, C.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2011): Experimentelle Machbarkeitsstudie eines BioHash Algorithmus auf einer Java Card, in ‘D-A-CH Security 2011’, pp. 445-456. Kümmel, K.; Scheidat, T.; Arndt, C.; Vielhauer, C. (2011): Feature Selection by User Specific Feature Mask on a Biometric Hash Algorithm for Dynamic Handwriting, in ‘CMS’11 Proceedings of the 12th IFIP TC 6/TC 11 international conference on Communications and multimedia security’, pp. 85-93. Kümmel, K.; Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Dittmann, J. (2012): Feature Selection on Handwriting Biometrics: Security Aspects of Artificial Forgeries, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 16-25. Kümmel, K.; Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Dittmann, J. (2012): Reverse Engineering als Werkzeug zur biometrischen Sicherheitsanalyse, in ‘Proceedings of D-A-CH Security Konferenz 2012’, syssec, Klagenfurt Kümmel, K.; Vielhauer, C. (2011): Biometric Hash Algorithm for Dynamic Handwriting Embedded on a Java Card, in ‘Third European Workshop on Biometrics and Smart Card (BioID2011), Springer LNCS’, Springer, , pp. 61-72. Leich, M.; Kiltz, S.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Non-destructive forensic latent fingerprint acquisition with chromatic white light sensors, in ‘Media watermarking, security, and forensics III, Proceedings of SPIE’. Leich, M.; Kiltz, S.; Kraetzer, C.; Dittmann, J. & Vielhauer, C. (2011): Preliminary study of statistical pattern recognition-based coin counterfeit detection by means of high resolution 3D scanners, in ‘Three-Dimensional Imaging, Interaction, and Measurement, Proc. SPIE EI 2011’. Lindauer, I.; Schäler, M.; Vielhauer, C.; Saake, G. & Hildebrandt, M. (2012): A First proposal for a general Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen 39 description model of forensic traces, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’. Loose, H; Orlowski, K. (2012): Measurement of Human Locomotion: Evaluation of Low-Cost Kinect and Shimmer Sensors. Tagungsband Mechatronic Systems and Materials MSM 2012, Bialystok, Poland, July 8-13, 2012, S.65. Loose, H.; Weidel, L. (2011): Smart tools for IR image analysis, InfraMation 2011, Las Vegas, 07.-11.11.2011. CD InfraMation 2011, Proceedings, 2011-042 Loose.pdf. Loose, H.: siehe auch Meißner, Orlowski, Tetzlaff Luttenberger, S.; Creutzburg R. (2011): SIM-Karten Forensik. Tagungsband 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Fachhochschulen, ISBN 978-3-00034329-2, Wernigerode, 14. April 2011, pp. 85-90 Luttenberger, S.; Creutzburg, R. (2011): Forensic investigation of mobile Phones. Proceedings of Intern. Conference on Mobile Multimedia /Image Processing, Security, and Applications 2011, SPIE-8063 (April 2011), ISBN 9780-8194-8637-0, paper no. 8063 0Q Luttenberger, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Remarks on forensically interesting Microsoft Xbox 360 console features. Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, pp. 417-420 Luttenberger, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Remarks on forensically interesting Microsoft Xbox 360 console features. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0Q Makrushin, A.; Dittmann, J.; Leich, M.; Vielhauer, C. (2011): User discrimination in automotive systems, in ‘Image processing: algorithms and systems IX, Proceedings of SPIE’. Makrushin, A.; Hildebrandt, M.; Dittmann, J.; Clausing, E.; Fischer, R.; Vielhauer:, C. (2012): 3D imaging for ballistics analysis using chromatic white light sensor, in ‘Proc. SPIE’, SPIE Bellingham, . Makrushin, A.; Hildebrandt, M.; Fischer, R.; Dittmann, J. & Vielhauer, C. (2012): Advanced techniques for latent fingerprint detection and validation using a CWL device, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro-/Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’. Makrushin, A.; Kiertscher, T.; Fischer, R.; Gruhn, S. & Vielhauer, C. (2012): Computer-aided contact-less localization of latent fingerprints in low-resolution CWL scans, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 89-98. Makrushin, A.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2011): Handwriting Biometrics: Feature Selection Based Improvements in Authentication and Hash Generation Accuracy, in C. Vielhauer; J. Dittmann; A. Drygajlo; N.C. Juul & M. Fairhurst, ed.: ‘Biometrics and ID Management COST 2101 European Workshop, BioID 2011’, Springer LNCS, pp. 3748. Makrushin, A.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2011): To- 40 wards Robust Biohash Generation For Dynamic Handwriting Using Feature Selection, in ‘Proceedings of 17th DSP’. Merkel, R.; Breuhan, A.; Vielhauer, C.; Hildebrandt, M.; Braeutigam, A. (2012): Environmental impact to multimedia systems on the example of fingerprint traces aging behavior at crime scenes, in ‘Photonics, Optics, Lasers, Micro- Nanotechnologies Research, SPIE Photonics Europe, Brussels’. Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Evaluation of Binary Pixel Aging Curves of Latent Fingerprint Traces for Different Surfaces Using a Chromatic White Light (CWL) Sensor, in ‘ACM Multimedia & Security Workshop’, ACM, New York, pp. 41-50. Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Approximation of a Mathematical Aging Function for Latent Fingerprint Traces Based on First Experiments using a Chromatic White Light (CWL) Sensor and the Binary Pixel Aging Feature, in ‘IFIP Communications and Multimedia Security – CMS’, pp. 59-71. Merkel, R.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): How contact pressure, contact time, smearing and oil/skin lotion influence the aging of latent fingerprint traces ̶ first results for the binary pixel feature using a CWL sensor, in ‘WIFS ‘11 Proceedings of the 2011 IEEE International Workshop on Information Forensics and Security’. Merkel, R.; Kraetzer, C.; Dittmann, J.; Vielhauer, C. (2011): Reversible Watermarking With Digital Signature Chaining For Privacy Protection Of Optical Contactless Captured Biometric Fingerprints – A Capacity Study For Forensic Approaches, in ‘Proceedings of 17th DSP’. Merkel, R.; Krapyvskyy, A.; Leich, M.; Dittmann, J. & Vielhauer, C. (2011): A first framework for the development of age determination schemes for latent biometric fingerprint traces using a chromatic white light (CWL) sensor, in ‘Optics and photonics for counterterrorism and crime fighting VII; optical materials in defence systems technology VIII; and quantum-physics-based information security, Proceedings of SPIE’, SPIE Bellingham. Meißner, T.; Loose, H. (2012): Interpretations of EOG Data in Order to Observe Eye Movements, Proceedings of Biosignal 2012, International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing, Vilamoura, Algarve, Portugal, 1.-4. February 2012, ISBN 978-989-8425-89-8, pp. 393-397. Meißner, T.; Loose, H. (2012): Observing Eye Movements within EOG Signals, Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 31-36. Orlowski, K.; Loose, H. (2012): Low-cost Locomotion Sensors, Tagungsband 13. NachwuchswissenschaftlerKonferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 25-30. Orlowski, K.; Loose, H.; Otte, K.; Mansow-Model, S.; Thiers, A. (2012): Kinect and Shimmer Sensors in Motion Analysis in Health Applications, Proceedings of Biosignals 2012, International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing, Vilamoura, Algarve, Portugal, 1.-4. February 2012, ISBN 978-989-8425-89-8, pp. 226-231. Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Orlowski, K.; Schumitz, T.; Loose, H. (2012): Messen von Armbewegungen mit Shimmer und Kinect, GMDS 2012, 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS), 16.-21. September 2012, Braunschweig Sack, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Android Security – Sicherheitsanalyse des Google Betriebssystems Android aus forensischer Sicht. Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, pp. 413-416 Sack, S.; Kröger, K.; Creutzburg, R. (2012): Overview of potential forensic analysis of an android smartphone. Multimedia on Mobile Devices 2012; and Multimedia Content Access: Algorithms and Systems VI, SPIE-8304 (January 2012), ISBN 978-0-8194-8951-7, paper no. 8304 0M Scheidat, T.; Heinze, J.; Vielhauer, C.; Dittmann, J. (2011): Comparative review of studies on aging effects in context of biometric authentication, in ‘Multimedia on Mobile Devices, Proceedings of SPIE’. Scheidat, T.; Kümmel, K.; Vielhauer, C. (2012): Short Term Template Aging Effects on Biometric Dynamic Handwriting Authentication Performance, in Bart Decker & David W. Chadwick, ed., ‘Communications and Multimedia Security’, Springer Berlin Heidelberg, pp. 107-116. Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Fischer, R. (2011): Comparative Study on Fusion Strategies for Biometric Handwriting, in ‘Proceedings of the thirteenth ACM multimedia workshop on Multimedia and security’, ACM, New York, pp. 61-67. Schrader, T.: siehe auch Beck, Thiers Tetzlaff, L.; Loose, H. (2012): Analyse von Biofeedbackdaten mit ProComp InfinitiTM, Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 37-42. Thiers, A.; Meffofok, L.; Orlowski, K.; Schrader, K.; Titze, B.; l’Orteye, A.; Schrader, T. (2012): Untersuchung des Einflusses von stabilen und instabilen Unterlagen auf die muskuläre Stabilisation der unteren Extremität mittels drahtloser Sensornetze, GMDS 2012, 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS), 16.-21. September 2012, Braunschweig Thiers, A.; Schrader, T.; Orlowski, K. (2012): Sportanalyse mittels ShimmerTM-Sensoren, Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, ISBN 978-3-86870436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 275-280. Thiers, A.; Schrader, T.; Orlowski, K. (2012): Sportanalyse mittels Shimmer™-Sensoren. Zeitschrift für Nachwuchswissenschaftler 2012/1, ISSN 1869-6139 Vielhauer, C.; Dittmann, J.; Drygajlo, A.; Juul, N. C. & Fairhurst, M., ed., (2011): Biometrics and ID Management, COST 2101 European Workshop, BioID 2011, Brandenburg (Havel), Vol. 6583, Springer. Vielhauer, C.: siehe auch Clausing, Dittmann, Fischer, Gruhn, Herrmann, Hildebrandt, Jankow, Kiertscher, Kiltz, Kümmel, Leich, Lindauer, Makrushin, Merkel, Scheidat Weidel, L.; Loose, H. (2012): Falschfarbendarstellung in der Thermografie Tagungsband 13. Nachwuchswissenschaftler Konferenz, ISBN 978-3-86870-436-5, Görlitz, 19.04.2012, S. 341-345. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Publikationen 41 2.4 Vorträge Andrzejewski, D.; Ledwon, P.; Beck, E. (2012): Möglichkeiten und Grenzen der BPMN als Werkzeug zur Modellierung medizinischer Prozesse und evidenzbasierter Behandlungspfade. Abstrakt und Poster, 32. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Senologie, Stuttgart, 05. – 07.07.2012 Beck, E.; Streit, B.; Meißner, T.; Scheer, J.; Krüger, M.; Berliner, S.; Schrader, T. (2011): Modellierung medizinischer Prozesse mit der Business Process Modeling Notation (BPMN).Gemeinsame Tagung der Bayerischen Gesellschaft für Geburtshilfe und Frauenheilkunde und der Österreichischen Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe, Erlangen, 25. – 28.05.2011 Fischer, A.; Hsieh, L.-H. (2012): Taiwan's ICT entrepreneurs service – A university based multiservice multipartner cluster and conclusions for Brandenburg/Germany, 2012. Vortrag bei der Entrepreneurial Universities Conference 2012 in Münster am 25. April 2012 Fischer, A.: siehe auch Kullmann Fischer, R.; Kiertscher, T.; Gruhn, S.; Scheidat, T.; Vielhauer, C. (2012): From Biometrics to Forensics: A Feature Collection and First Feature Fusion Approaches for Latent Fingerprint Detection Using a Chromatic White Light (CWL) Sensor, Communications and Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Kullmann, R.; Fischer, A. (2011): Entwicklung eines In- 42 formationssystems für Forschungsleistungen, 2011, NWK12 12. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz mitteldeutscher Hochschulen in Wernigerode am 14. April 2011 Kümmel, K.; Scheidat, T.; Vielhauer, C.; Dittmann, J. (2012): Feature Selection on Handwriting Biometrics: Security Aspects of Artificial Forgeries, Communications and Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Makrushin, A.; Kiertscher, T.; Fischer, R.; Gruhn, S.; Vielhauer, C. (2012): Computer-aided contact-less localization of latent fingerprints in low-resolution CWL scans, Communications and Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Scheidat, T.; Kümmel, K.; Vielhauer, C. (2012): Short Term Template Aging Effects on Biometric Dynamic Handwriting Authentication Performance, Communications and Multimedia Security, Canterbury/GB, September 03 - 05, 2012, Speaker: Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Vielhauer, C. (2011): Konferenzvorsitz BioID 2011, Biometric ID Management Workshop (BioID 2011), 8.-10.3.2011 Vielhauer, C. (2012): Session Chair: Session 5 Biometrics & Security I (COST ACTION IC1106 Special Session), Session 6 Biometrics & Security II (COST Action IC1106 Special Session), The 14th ACM Workshop on Multimedia and Security, September 06 - 07, 2012 | Coventry, UK ACM Fachbereich Informatik und Medien − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 2.5 Professorinnen und Professoren Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Informatik und Medien, Magdeburger Straße 50, D-14770 Brandenburg an der Havel Fax: +49 3381 355 - 199 Dekanin Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse Telefon: +49 3381 355 - 477 E-Mail: busse(at)fh-brandenburg.de Prodekan Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn Telefon: +49 3381 355 - 433 E-Mail: heinsohn(at)fh-brandenburg.de Sekretariat Andrea Prenzlow Telefon: +49 3381 355 - 401 E-Mail: prenzlow(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. med. Eberhard Beck Medizininformatik Medical Informatics Telefon: +49 3381 355 - 411 E-Mail: beck(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse Praktische Informatik/ Datenbanken Practical Informatics/Databases Telefon: +49 3381 355 - 477 E-Mail: busse(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Reiner Creutzburg Angewandte Informatik/ Algorithmen, Datenstrukturen Applied Informatics/Algorithms, Data Structures Telefon: +49 3381 355 - 442 E-Mail: creutzburg(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. med. Thomas Enzmann (Honorarprofessor) Medizininformatik Medical Informatics Telefon: +49 3381 411 - 851 E-Mail: enzmann(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. Wolfgang Farke (Honorarprofessor) Recht Law Prof. Dr. Clemens Fitzek (Honorarprofessor) Medizininformatik Medical Informatics Tel: +49 3381 781863 E-Mail: c.fitzek(at)asklepios.com Prof. Dr. rer. nat. Arno Fischer Angewandte Informatik, Betriebssysteme/Rechnernetze Applied Informatics, Operating System/Computer Networks Telefon: +49 3381 355 - 434 E-Mail: fischer(at)fh-brandenburg.de Prof. Dipl.-Ing. Eberhard Hasche Audio- und Videoverarbeitung Audio and Video Processing Telefon: +49 3381 355 - 465 E-Mail: hasche(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn Wissensbasierte Systeme/ KI-Techniken Knowledge-based Systems/ AI Techniques Telefon: +49 3381 355 - 433 E-Mail: heinsohn(at)fh-brandenburg.de Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Professorinnen und Professoren 43 44 Prof. Dr. rer. nat. Matthias Homeister Theoretische Informatik Theoretical Informatics Telefon: +49 3381 355 - 483 E-Mail: mhomeist(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Jänicke Technische Informatik/ Mikrorechentechnik Computer Engineering/ Microcomputing Telefon: +49 3381 355 - 432 E-Mail: jaenicke(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell Digitale Systeme Digital Systems Telefon: +49 3381 355 - 422 E-Mail: kell(at)fh-brandenburg.de Prof. Stefan Kim Digitale Medien Media production Telefon: +49 3381 355 - 439 E-Mail: kim(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose Informatik in den Ingenieurwissenschaften Informatics in Engineering Telefon: +49 3381 355 - 428 E-Mail: loose(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Intelligente Systeme, Network Friedhelm Mündemann Computing, Digitale Medien Applied Informatics, Informatics Telefon: +49 3381 355 - 431 E-Mail: muendemann(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. med. Wilfried Pommerien (Honorarprofessor) Medizininformatik Medical Informatics Telefon: +49 3381 41 - 1600 E-Mail: pommerien(at)klinikum-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß Network Computing, Informationssysteme Network Computing, Information Systems Telefon: +49 3381 355 - 452 E-Mail: preuss(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt Informatik, Software-Engineering Informatics, Software Engineering Telefon: +49 3381 355 - 421 E-Mail: gschmidt(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. med. Thomas Schrader Praktische Informatik, insbesondere Medizininformatik Practical Informatics, Medical Informatics in particular Telefon: +49 3381 355 - 423 E-Mail: schrader(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Rolf Socher Mathematik für Informatiker Mathematics for Informatics Telefon: +49 3381 355 - 436 E-Mail: socher(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Syrjakow Angewandte Informatik/Medieninformatik , insb. Sicherheit/Netze Applied Informatics/Informatics and Media, Security/Networks in particular Telefon: +49 3381 355 - 424 E-Mail: syrjakow(at)fh-brandenburg.de Prof. Alexander Urban Mediengestaltung Media Design Telefon: +49 3381 355 - 443 E-Mail: urban(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Angewandte Informatik/MedienTelefon: +49 3381 355 - 476 informatik, insb. Datensicherheit E-Mail: vielhauer(at)fh-brandenburg.de Applied Informatics/Informatics and Media, Data Security in paricular Fachbereich Informatik und Medien − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 2.6 Labore A/V-Studio Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 203 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Alexander Urban Prof. Stefan Kim Prof. Eberhard Hasche Ausstattung – Equipment • 7 Arbeitsplätze MacPro Intel (2013): Hardware: Video-Schnittsystem, 3D, Compositing, Motion Graphics Software: Adobe Photoshop und After Effects, Autodesk Maya, Avid Media Composer und ProTools LE, The Foundry NukeX, Hiero und Mari, Maxxon Cinema 4D, RealFlow, Solid Angle Arnold Renderer • 1 Arbeitsplatz Windows PC für Autodesk Motion Builder, 3D Studio Max, Mari • S3D-Stereo Rig mit Red-Kameras, DSLR-Kameras Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Design, Medieninformatik, Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Aufnahme von Audio- und digitalen Filmsequenzen • Digitaler Audio/Film/Videoschnitt • Visuelle Effekte, Audio-Nachvertonung • Erstellung von Animations-, Trickfilm- und Compositingsequenzen Übungen in der Gestaltung, insbesondere interaktiver Audio-Video-Produktionen hoher Qualität (Kooperation mit der Hochschule für Film und Fernsehen „Konrad Wolf“ in Potsdam-Babelsberg) Bildverarbeitungslabor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 109 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Friedhelm Mündemann Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • 9 PC-Arbeitsplätze mit Ergänzungskomponenten zur Bildverarbeitung • CCD-Kameras, Videokomponenten, Farbdrucksystem Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: Signal- und Bildverarbeitung (Einzelbild- und Bildfolgenverarbeitung) • Computergrafik, Bildbearbeitung • Verfahren zur Bilderkennung • Projektarbeiten und wissenschaftliche Seminare im Bereich der InformatikStudiengänge Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Labore 45 Biosignalsverarbeitungslabor I Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 010 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose Ausstattung – Equipment • • • • • Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medizininformatik, Praktische Informatik EKG-Blutdruck-Messplatz EEG-Messplatz Ultraschall-Messplatz Mikroskopie-Arbeitsplatz Usability-Eyetracking-Arbeitsplatz Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT), Biotechnologie/Life Sciences Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Physiometrie, Usabilty, Eyetracking • Erfassung, Visualisierung und Auswertung von Biosignalen mit Methoden der Informatik Biosignalverarbeitungslabor II Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 003 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. techn. Harald Loose Ausstattung – Equipment • • • • • EKG-Ergometrie-Messplatz EMG-Messplatz Motion-Capture-System Mobile Sensorik zur Biosignalerfassung Thermografie-System Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medizininformatik, Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT), Biotechnologie/Life Sciences Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Biofeedback, Bewegungsanalyse, Ergometrie, Thermografie • Erfassung, Visualisierung und Auswertung von Biosignalen mit Methoden der Informatik 46 Fachbereich Informatik und Medien − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 eLearning-Studio Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 009 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Friedhelm Mündemann Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • Picture Tel 600 Serie (Videokonferenzsystem), Mentoren Arbeitsplätze incl. Headset, 4D-Maus und Stift, Laserdrucker • Interaktive Weißwandtafel(ActivBoard), parallele Beamer mit Leinwand • Internetzugang und ISDN für Audio-/Videokonferenzen und OnlineSprechstunden, Telefon-Konferenzen • 2 Projektarbeitsplätze Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medizininformatik, Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • eLearning und eTeaching, online-gestützte Lehr- und Lernverfahren, Integration von online-Elementen in die Präsenzlehre, Telelernen • netzgestützte Kommunikationsverfahren • Informatikgrundlagen mit spezifischen Anwendungsgebieten im Bereich der digitalen Medien wie Multimediatechnik, Medienintegration, Autorensysteme, Informationsmanagement und IT-Recht • Projektarbeiten und wissenschaftliche Seminare im Bereich der OnlineStudiengänge Hardware-Labor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 104 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Jänicke Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • Moderne Mess-, Prüf- und Inbetriebnahmemittel für den Arbeitsbereich (Logikanalysator, Oszilloskop, ...) • In-Circut-Emulatoren, EPROM-Emulatoren • Programmiergeräte für diverse Speicher- und Logikschaltkreise Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Technische Informatik, Elektronik, Nachrichtentechnik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Demonstration der Arbeitsprinzipien von Mikroprozessoren, Mikrorechnern und deren Komponenten • Nutzung komplexer digitaler programmierbarer Schaltkreise (EPROM, EEPROM, CPLD, ...) • Aufbau und Funktion von peripheren Geräten • Demonstration von Standard-Interfaces Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Labore 47 Informationssysteme-Labor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 131 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Susanne Busse Ausstattung – Equipment • PC-Arbeitsplätze (Windows, Linux) • Datenbank-Server (Oracle, MySQL) • Software für Datenbankentwurf, -administration und Anwendungsentwicklung • Krankenhausinformationssysteme (fdKlinika, myCare2x) Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Datenbanken und ihre Anwendungen • Datenbankentwurf und -programmierung • Data Warehouse, OLAP • Datenintegration • DB Tuning und -administration IT- und Medienforensik-Labor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 211 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Reiner Creutzburg Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • PC, Scanner • Speichermedien verschiedener Hersteller zwecks forensischer Untersuchungen • Forensic-PC-Systeme (Portable - Sherlock) • USB / SATA – Adapter unterschiedlicher Systeme für Datenanalyse • Handy / Smartphone für forensische Untersuchungen (verschiedene Hersteller) • Notebooks verschiedener Hersteller • Laserdrucker (s/w und farbig) Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Praktische Informatik, Intelligente Systeme, Network Computing Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • PC für die forensische Analyse inkl. Software • mobile Forensic-PC Systeme • Projektstudien mittels FTK , EnCase • Computer-Forensic (Identifizierung, Sicherstellung, Analyse, Aufbereitung) 48 Fachbereich Informatik und Medien − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Labor für Künstliche Intelligenz Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 130 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn Ausstattung – Equipment • 9 PC-Arbeitsplätze, Laserdrucker, Beamer • Robot Buildung Lab: Material zum Bau mobiler autonomer Systeme (RCUBE, AKSEN, 6270, Eyebots, Sensorik, CCD-Kameras, Antriebe, LEGOTechnik, Pearlbond), Testareal für autonome Systeme • 6 Robotersysteme Pioneer 2 und 3 mit Laserscannern, elektronischem Kompass, PTZ-Kameras und Greifern, eingebunden in das WLAN der FH Brandenburg • Autonomer Segler mit Windsensor, Kompass, GPS, Havariesteuerung, Accelerometer, Tiefenmesser • Wachschutzroboter MOSRO • Software für Wissensrepräsentation und -verarbeitung, Semantische Signalanalyse, Entscheidungsunterstützungssysteme, Regelbasierte Systeme, Data Mining, Evolutionäre Algorithmen (GP und GA), Fuzzy-Control und neuronale Netze (MATLAB), KI-Sprachen (Prolog, LISP), Robotersteuerung (Weg- und Handlungsplanung, probabilistische Lokalisierung, Mapping, SLAM) Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Praktische Informatik, Intelligente Systeme Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Wissensverarbeitung und Methoden der Künstlichen Intelligenz • Soft Computing, Fuzzy Systeme, Neuronale Netze, Artificial Life • Evolutionäre Algorithmen, Zeitlogik, Bayessche Netze • KI-Programmiersprachen LISP und PROLOG • Semantische Signalanalyse • Anwendung wissensbasierter Systeme: • Integrierte Informatikanwendungen, Autonome Mobile Systeme • Planung und Optimierung, Entscheidungsunterstützung, Data Mining Labor für Digitale Systeme Gebäude – Building Bibliotheksgebäude Raum – Room 108 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • PC-Arbeitsplätze für Entwicklung und Test von digitalen Komponenten und ihrer Software • Moderne Mess- und Testmittel • Entwicklungsumgebungen (Hard- und Software) für den FPGA-Entwurf Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Technische Informatik, Elektronik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Strukturierter Entwurf und Simulation von ASICs • VHDL-basierter Entwurf von digitalen Komponenten und Systemen • Handhabung und Einsatz digitaler programmierbarer Schaltkreise (FPGA, CPLD und EPROM) Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Labore 49 • Applikation und Nutzung von Werkzeugen für den rechnergestützten Systementwurf • Implementation von peripheren Geräten unter Nutzung von Standard- Interfaces • Applikation von Mikrocontrollern für intelligente Sensoren, dezentrale Steuerungen und Messsysteme mit speziellen Anforderungen Labor für Verteilte Systeme Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 034 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Gabriele Schmidt Prof. Dr.-Ing. Thomas Preuß Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • 10 Multimedia-Arbeitsplätze Softwareübersicht: • Software für Distributed and Mobile Computing • Krankenhausinformationssysteme (fdKlinika,myCare2x) • DRG (id-diacos) • Modellierungswerkzeuge (BPML, VisualParadigm) • MATLAB Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medizininformatik, Praktische Informatik, Network Computing Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Entwicklung von verteilten / mobilen Anwendungen • Entwicklung von serverseitigen Anwendungen unter PHP, J2EE und .NET • Anwendungen, die auf Web-Services aufsetzen • Entwicklung mit Frameworks und Web-Frameworks • Durchführung von Software-Engineering-Projekten • Arbeiten und Erweitern von Krankenhausinformationssystemen • Analyse von medizinischen Bildern / Biosignalen • Modellierung medizinischer Prozesse • Sicherheits- und Qualitätsmanagement Medienproduktionslabor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 233 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Alexander Urban Prof. Stefan Kim Prof. Eberhard Hasche Ausstattung – Equipment • Mac-Pool (18 Arbeitsplätze – iMac 27“) • Scanner, Laserdrucker, BlueRay-Brenner, Photo- und Videokameras (DV,HDV), Audirecorder • Internet-Zugang, Hausnetz-Zugang, SmartBoard(Beamer) Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medieninformatik, Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Medienproduktion: Video- und Audiobearbeitung, Medienintegration, Interaktivität, Autorensysteme • Mediengestaltung: Screendesign, Internet und CD-ROM 50 Fachbereich Informatik und Medien − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Mikrocontroller-Labor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 118 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Jänicke Prof. Dr.-Ing. Gerald Kell Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • PC-Arbeitsplätze für Entwicklung und Test von Software und Zusatzhardware für Mikrocontroller und Digitale Signalprozessoren • Moderne Mess- und Testmittel Softwareübersicht: • Softwareentwicklungsumgebungen für Assembler- und C-Programmierung Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Technische Informatik, Intelligente Systeme Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Aufbau und Funktion von Mikrocontrollern und Signalprozessoren • Programmierung von Mikrocontrollern und Signalprozessoren • Anschaltung von Zusatzhardware / Peripherie /Interfaces • Applikation von Mikrocontrollern und Signalprozessoren (intelligente Sensoren, dezentrale Steuerungen, Messgeräte, digitale Filter, ...) Multimedia-Labor Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 211 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Reiner Creutzburg Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • PC-Arbeitsplätze (teilweise mit 3D-Monitor) • Laserdrucker (s/w und farbig) • 3D- TFT • USB / SATA – Adapter für Anschluss unterschiedlicher Harddisc-Systeme • Handy / Smartphone verschiedener Hersteller • MacMini / MacMini Server / Mac Pro / MacBook • Beamer • NAS-Multimedia-Server • Notebooks verschiedener Hersteller • Videokonferenz-System Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Praktische Informatik, Medieninformatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Multimedia-Streaming • Signal-, Bild- und Videokompression • Videoconferencing • Multimedia-Datenverarbeitung • Multimedia-Produktionen • Web-Design • 3D-Animation Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Informatik und Medien − Labore 51 Labor für Netzwerk und Sicherheit Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 220 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Arno Fischer Prof. Dr.-Ing. Claus Vielhauer Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: • 18 PC-Arbeitsplätze (Windows, Linux), 1 Server • Netzwerkkomponenten für mobile Computing • Beamer, (Smartboard) Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Praktische Informatik, Intelligente Systeme, Network Computing Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Infomation und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: • Sicherheit von Betriebssystemen • Netzwerksicherheit • Kryptographie Tonstudio Gebäude – Building Zentrum für Informatik und Medien (InfZ) Raum – Room 304 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dipl.-Ing. Eberhard Hasche Ausstattung – Equipment • Arbeitsplatz MacPro Intel mit ProTools HD System, Logic, Cubase • 5.1-Monitor-Lautsprecher-System • Sprecherkabine Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Medieninformatik, Praktische Informatik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Medien / Information und Kommunikation (IKT) Laborbeschreibung – Lab Description • • • • • • 52 Forschungs-/Ausbildungsschwerpunkte: Tonaufnahmen von Sprache und einzelnen Musikinstrumenten Tonbearbeitung und Tonschnitt Nachvertonung und Synchronisation von Film-/Video-Aufnahmen Sampling Produktion von Hörspielen Fachbereich Informatik und Medien − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9 3.1.10 3.1.11 3.1.12 3.1.13 3.1.14 3.1.15 3.1.16 3.1.17 3.1.18 3.1.19 3.1.20 3.1.21 3.1.22 3.1.23 3.1.24 3.1.25 3.1.26 3.1.27 3.1.28 3.1.29 3.1.30 3.1.31 3.1.32 3.1.33 3.2 3.2.1 3.3 3.4 3.5 3.6 Fachbereich Technik Vorwort des Dekans ...................................................................................................................................... 54 Forschungsprojekte ...................................................................................................................................... 56 Buch „Die Macht der Sprache in der Wissenschaft“ von Prof. Dr. Karl-Otto Edel ................................................... 56 ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren ........................................................................................... 57 Darwinian Pianos: Realtime Composition Based on Competitive Evolutionary Process .......................................... 58 FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für Telekommunikationsanlagen ................. 59 Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln ............ 60 Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln ..................................................................... 61 Leichtbaupotenzial im Güterwagenbau ............................................................................................................ 62 Ausstattung des CAE-Labors mit dem FEM-System ANSYS ................................................................................. 63 Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen ......................................................................................... 63 Recycling von Photovoltaikmodulen ................................................................................................................. 64 Machbarkeitsstudie und Optimierung der Solarthermie-Nutzung im Mitteltemperaturbereich für industrielle Prozesswärme in sonnenreichen Ländern der Dritten Welt sowie Schwellenländern ........................ 65 Aufbau und Inbetriebnahme eines Steady-State-Sonnensimulators ................................................................... 65 Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen ............................................................................. 66 Aufbau eines interdisziplinär betriebenen Brennstoffzellen- und Batterieprüfstands ............................................ 67 Technologische Arbeiten an und messtechnische Analyse von Mikrosystemkomponenten für IR-Strahlungsempfänger .......................................................................................................................... 67 Fourieranalyse von Rauschprozessen an IR-Strahlungsempfängern ................................................................... 67 FTIR-Analyse von DLC-Schichten ................................................................................................................... 68 Hochvakuumbeschichtungssystem ................................................................................................................. 68 Anschaffung eines neuen LW-Thermographiesystems ...................................................................................... 68 Organisation einer internationalen Konferenz .................................................................................................. 69 Entwicklung qualitativ hochwertiger, studiengangsübergreifender E-Learning-Lernhilfsmittel zur Unterstützung der klassischen Präsenzlehre in Vorlesungen und Laborpraktika der Werkstofftechnik im Fachbereich Technik ............ 69 Erstellung einer Datenbank von organischen Stoffen am FTIR/ATR-Spektrometer ............................................... 70 Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen ................................................................................................................... 71 Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie und ortsaufgelöster Elementanalyse ................................. 73 Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen .............................................................................. 73 Untersuchungen zum Einsatz von Photovoltaikmodul-Elementen in Gebäudefassaden ........................................ 73 Analyse des thermischen Verhaltens von LED-Lampen mit Thermographie ........................................................ 74 Rasterelektronenmikroskopie mit EDX an Gläsern ........................................................................................... 74 Rasterelektronenmikroskopie und EDX an beschichteten Drähten ..................................................................... 74 Thermographie im Projekt Fassadenenergie ................................................................................................... 74 Atmosphärische Optik .................................................................................................................................. 75 Analysen mit Hochgeschwindigkeitskameras ................................................................................................... 75 Didaktische Forschungen und Projekte ........................................................................................................... 75 Forschungssemester ..................................................................................................................................... 76 Prof. Dr. Michael Vollmer – Sommersemester 2012 ........................................................................................... 76 Publikationen ............................................................................................................................................... 76 Vorträge ...................................................................................................................................................... 78 Professorinnen und Professoren ...................................................................................................................... 80 Labore ......................................................................................................................................................... 83 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Inhaltsverzeichnis 53 Vorwort des Dekans Foreword of the Dean Im April 2013 wurde in einem ersten Forschungsworkshop des Fachbereichs Technik über die wissenschaftlich-technisch erreichten Ergebnisse auf dem Gebiet der projektorientierten Forschung im Berichtszeitraum eindrucksvoll berichtet. Interessant dabei war, dass nicht nur über Arbeiten berichtet wurde, die ursächlich mit Forschungsfreisemestern und Forschungsprofessuren zusammenhängen, sondern auch über Projekte und Aktivitäten berichtet werden konnte, die ohne ausgewiesene Forschungszeiten erfolgreich realisiert wurden. In allen Fachgebieten, Maschinenbau, Mikrosystemtechnik und Optische Technologien, Mechatronik und Automatisierungstechnik und IT-Elektronik, ist an den unterschiedlichsten Projekten und Forschungsthemen gearbeitet worden. Aber auch im Bereich der gebietsübergreifenden Mathematik wurden interessante Grundlagenthemen bearbeitet, wie z. B. die mathematische Behandlung viskoser Strömung mit festen Rändern sowie Arbeiten zum Fixpunktsatz von Tarski und der Quasimonotonie. Beispielsweise stellt sich über alle Fachgebiete eine Vielfalt von hier nur exemplarisch genannten ausgewählten Forschungsvorhaben und -projekten.dar. Der Bogen reicht von • fertigungstechnischen Fragen zum energiegeregelten Metallschutz- und Laserstrahlschweißen, • der Laserfeinbearbeitung, • über Prozesssicherheit bezüglich der Fehlerursachenforschung, • der Prozessoptimierung mittels Radiospektroskopie, • der Mitarbeit in Großvorhaben zu Energieeffizienzsystemen der Bahntechnologie sowie • verfahrenstechnische Gesamtoptimierung hinsichtlich der Energieeffizienz bis hin zu • intelligenten LED-Lichtsystemen, • Weißlicht-LED als Lichtquelle für Polarisationsmikroskope, schließlich mikrosystemtechnologische Lösungen bis zu • breiter Anwendung der IR-Spektroskopie. Interessante und sehr wirtschaftsnahe Ergebnisse konnten bei der Modellierung der Fahrzeugdynamik und der Dynamik faserverstärkter Strukturen erreicht werden, die sich u. a. in einer Patentanmeldung widerspiegeln. Besonders erwähnenswert sind auch die entsprechenden Fachbücher der angewandten Physik und eine Vielzahl von Fachpublikationen. Diese breite Palette der Forschungsthemen und Projekte im Fachbereich Technik entspringt der Individualität, einem sehr differenzierten Wissenshintergrund und dem persönlichen Engagement der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Daraus ergibt sich für mich die Aussage, dass die For- 54 In April 2013, in one of the first research workshops about the scientific and technical results they achieved in the field of project oriented research in the faculty Technology was reported impressively during the reporting time. The interesting fact was that there was not only reported about the work related to research professorships and research-free semester, but also reports about successful realized projects and activities without proven research time. In all disciplines, engineering, microsystems technology and optical technologies, mechatronics and automation technology and IT electronics have been working on different projects and research topics. But also in the field of straddling mathematics interesting fundamental topics were covered, such as the mathematical treatment of viscous flow with edges, work on the fixed point theorem of Tarski and quasimonotonicity fixed. For example, across all subject areas, there is only mentioned a variety of examples selected research projects and future research projects. This ranges from • production engineering issues for energy-controlled metal protection and laser beam welding, • the laser fine processing, • on process safety in terms of trouble shooting, • process optimization by means of radio spectroscopy, • get involvement in major projects on energy efficiency systems and rail technology, • procedural overall optimization in terms of energy efficiency, • intelligent LED lighting systems, • white light LED as light source for polarizing microscopes, finally microsystem technology solutions, to • widespread use of IR spectroscopy. Interesting and very business-oriented results could be achieved in the modeling of the vehicle dynamics and the dynamics of fiber-reinforced structures, reflected among other things in a patent application. Particularly noteworthy are the corresponding reference books in applied physics and a variety of professional publications. This wide range of research topics and projects in the faculty of Technology comes from the individuality, a highly differentiated knowledge background and the personal commitment of our employees. The result for me is the statement that the research in the faculty of technology should not be regimented and structured, but it is also optimally adapt to the feasibility and capabilities of the University of Applied Sciences. It seems helpful to me, the process of formulating generic terms for the research landscape of the faculty, to limit Fachbereich Technik − Vorwort des Dekans | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 schung im Fachbereich Technik nicht reglementiert und strukturiert werden darf, aber auch an die Machbarkeit und die Möglichkeiten der Fachhochschule optimal anzupassen ist. Hilfreich erscheint mir dabei, Oberbegriffe für die Forschungslandschaft des Fachbereichs zu formulieren, die nicht die Individualität und Projektvielfalt begrenzen, aber dennoch auf Gemeinsamkeiten und Schwerpunkte verweisen. Energie- und Ressourceneffizienz sowie Sicherheit und Zuverlässigkeit technischer Artefakte könnten dem Gedanken der übergreifenden Beschreibung der Forschungslandschaft im Fachbereich Technik aus meiner Sicht vorerst gerecht werden. Die Sinnfälligkeit dieses wissenschaftsorganisatorischen Ansatzes wird sich zeigen, auch in Bezug auf künftige Forschungsvorhaben und Ergebnisse. Ich hoffe auf Ihr Interesse an unseren Fachbeiträgen und wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen. non-individuality and diversity project, but nevertheless point to similarities and priorities. Energy and resource efficiency, safety and reliability of technical artifacts could meet the idea of the overarching description of the research environment in the faculty of Technology, in my opinion. The obviousness of this scientific organization approach remains to be seen, also in terms of future research and results. I hope for your interest in our technical contributions and hope you enjoy reading it. Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner Dean of the faculty Technology Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner Dekan des Fachbereichs Technik Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Vorwort des Dekans 55 3.1 Forschungsprojekte 3.1.1 Buch „Die Macht der Sprache in der Wissenschaft“ von Prof. Dr. Karl-Otto Edel Muttersprache statt „bad simple English“ In der Wissenschaft spielen nicht nur Formeln und Schaubilder, sondern vor allem die Sprache eine ganz entscheidende Rolle. In seinem Buch „Die Macht der Sprache in der Wissenschaft“ beleuchtet der ehemalige Fachhochschul-Professor Karl-Otto Edel den Aufstieg und Fall des Deutschen als internationale Wissenschaftssprache und trägt zahlreiche Argumente zusammen, weshalb deutsche Wissenschaftler auch künftig auf Deutsch publizieren sollten. Der Autor hat sich in den vergangenen Jahren einen Namen gemacht als Kritiker des so genannten „BolognaProzesses“, der Schaffung eines europäischen Hochschulraums mit der Übernahme der englisch-amerikanischen Hochschulabschlüsse Bachelor und Master. Dieses Thema kommt im aktuellen Buch jedoch nur am Schluss vor. Edel bietet vor allem einen unterhaltsamen Überblick über die Entwicklung des Hochschulwesens in Verbindung mit den zu verschiedenen Zeiten dominierenden Sprachen. Als der deutsche Philosoph Hans Jonas 1979 sein Buch „Das Prinzip Verantwortung“ veröffentlichte, schrieb er im Vorwort, dass er nach Jahrzehnten der ausschließlichen Publikation auf Englisch in diesem Werk auf das Deutsche zurückgriff, weil ihm das Formulieren in der erworbenen Sprache Englisch zwei- bis dreimal so viel Zeit koste wie in seiner Muttersprache. Obwohl er jahrzehntelang an kanadischen und US-amerikanischen Universitäten gelehrt hatte, und sich, weil er 1933 vor den Nazis fliehen musste, weigerte, auf Deutsch zu schreiben, griff er für sein bedeutendstes Werk auf seine Erstsprache zurück. Diese (nicht im Buch enthaltene) Anekdote stützt eines der wichtigsten Argumente Edels, für den Erhalt des Deutschen als Wissenschaftssprache zu kämpfen: In seiner Muttersprache kann der Mensch in erheblich besserem Maße seinen Gedanken Ausdruck verleihen als in einer Fremdsprache. Für die Sprachreduktion im Englischen als internationaler Konferenzsprache gibt es einen treffenden Ausdruck: „Bad simple English“, kurz BSE. Karl-Otto Edel beginnt mit dem Lateinischen als Gelehrtensprache des Mittelalters, das den Austausch von Wissen und neuen Erkenntnissen in ganz Europa ermöglichte. Mit der Herausbildung der Nationalstaaten begannen die jeweiligen Landessprachen auch in der Wissenschaft an Bedeutung zu gewinnen, in anderen Ländern sogar eher als in Deutschland. Ende des 18. Jahrhunderts setzte sich dann Deutsch als Lehrsprache an den deutschen Universitäten durch. Vor allem die durch Wilhelm von Humboldt forcierte Organisation der Universitäten mit der Einheit 56 von Forschung und Lehre und einem geringstmöglichen staatlichen Einfluss führte zum Aufstieg Deutschlands als führende Wissenschaftsnation zum Ende des 19. Jahrhunderts hin. Auch das wissenschaftliche Publikationswesen war weit fortgeschritten: Um 1900 war der Umfang der deutschsprachigen wissenschaftlichen Druckerzeugnisse so groß wie der aller anderen Länder zusammengenommen. Vor dem 1. Weltkrieg standen bei internationalen Konferenzen Deutsch, Englisch, Französisch, manchmal auch Italienisch, Spanisch und die Sprache der Gastgeber gleichberechtigt nebeneinander. Allerdings waren die Deutschen oft wegen der Größe ihrer Delegationen und ihrer wissenschaftlichen Leistungen dominant. Einigen Briten und Franzosen war dies ein Dorn im Auge und sie sorgten nach Ende des 1. Weltkriegs für einen Boykott deutscher Wissenschaftler auf den meisten Fachgebieten. Obwohl der Boykott 1926 auf Drängen von im Krieg neutralen Nationen aufgehoben wurde, hatten sich in den internationalen Wissenschaftsgesellschaften die Gewichte zu Ungunsten der Deutschen verschoben. Zugleich bauten die USA, zum Teil nach deutschem Vorbild, ihren Universitäts- und Wissenschaftsbetrieb aus und wurden allmählich zur führenden Wissenschaftsnation, was den Aufstieg des Englischen zur führenden Wissenschaftssprache mit sich brachte. Karl-Otto Edel schreibt den „geschichtlichen Abriss“ anschaulich und ergänzt ihn um zahlreiche Abbildungen. Zum Ende hin wird sein Buch mehr und mehr eine Plädoyer für Deutsch als Wissenschaftssprache und die Rücknahme der „Bologna“-Reformen. Dabei spricht er sich keinesfalls gegen den internationalen Austausch in der Wissenschaft aus, sondern plädiert sogar für einen besseren Fremdsprachenunterricht an deutschen Schulen. Ihm geht es vor allem um den Erhalt der sprachlichen Vielfalt, um eine Mehrsprachigkeit auf Konferenzen und in Publikationen, wobei ihm die Zeit vor dem 1. Weltkrieg der Beweis ist, dass es funktioniert. Das Buch macht auf bemerkenswerte Weise darauf aufmerksam, dass zur viel beschworenen kulturellen Vielfalt auch der Erhalt anderer Sprachen als des Englischen in der Wissenschaft gehört. (Rezension: Stefan Parsch) Bibliografische Angaben: Karl-Otto Edel: Die Macht der Sprache in der Wissenschaft. Ein geschichtlicher Abriss von den Anfängen bis zur Gegenwart. 2., erweiterte Auflage IFB Verlag Deutsche Sprache, Paderborn Broschierte Ausgabe, 152 Seiten ISBN: 978-3-942409-08-7 Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.2 ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren Ziele In Enerweld war das Ziel die Entwicklung ressourceneffizienter thermischer Fügeprozesse sowie deren wirtschaftliche Bewertung. Hierbei galt es, nicht nur die einzelnen Fügeprozesse zu betrachten, sondern insbesondere den gesamten Wertschöpfungszyklus unter Berücksichtigung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion zu bewerten, um Kostensteigerungen durch stetig steigende Lohn- und Materialkosten zu kompensieren. Schließlich sind die Energie- und Materialverbräuche sowie die Vorund Nacharbeitaufwände bei thermischen Fügeverfahren teilweise erheblich. Derartige Betrachtungen müssen schon bei der Entwicklung und der Konstruktion von Produkten und deren Fertigungsprozessen berücksichtigt werden. Ablauf Ausgehend von einer Energie- und Ressourcenstromanalyse der untersuchten Fügeprozesse wurden drei Ansätze für signifikante Effizienzverbesserungen identifiziert. Das Konsortium ENERWELD verfolgte zum einen den Ansatz, die beim stoffschlüssigen Fügen eingebrachte Energie zu reduzieren, was durch die Entwicklung neuer, hochfester, aber niedrigschmelzender Zusatzwerkstoffe realisiert wurde. Zum anderen konnte der thermische Wirkungsgrad der Fügeverfahren durch verringerte Schmelzbadvolumina und höhere Prozessgeschwindigkeiten durch vorlaufendes Vorwärmen mit einem Diodenlaser und bei MSG mit optischen Sensoren zur adaptiven Kompensation von Bauteilabweichungen gesteigert werden. Mit optischen Sensoren kann das Schweißsystem prozesssicher und dadurch auch effizienter entlang „ungenauer“ Spalten geführt werden. Der dritte Ansatz lag darin, den Wirkungsgrad durch energieeffizientere Anlagentechnik zu verbessern. In diesem Arbeitspaket wurden besser geregelte MSG-Schweißgerätetechnik sowie ein neuer freistrahlender Diodenlaser entwickelt. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Sven-F. Goecke Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. (FH) Frederik John Laufzeit – Term: 07/2009 bis 09/2012 (ab 09/2011 Koordinator: Prof. Goecke) Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: BMBF, Projektträger PTKA Finanzierung – Financing: 242.699,00 Euro (+PP) FHB, von 4.100.000 im Verbund Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Jenoptik, Automatisierungs GmbH, Jena; Jenoptik, Laser, Optik Systeme GmbH, Jena; EWM HIGTECH WELDING GmbH, Mündersbach; Klaas Alu-Kranbau GmbH, Ascheberg; Platos – Planung technisch organisatorischer Systeme GmbH, Herzogenrath; RIFTEC GmbH, Geesthacht; Welding Alloys Deutschland Schweißlegierungs GmbH, Wachtendonk; Technische Universität Ilmenau, Ilmenau; RWE Power AG (nicht geförderter Partner) PBZ-MG, Frechen; Benteler AG (nicht geförderter Partner), Paderborn Projekt-Internetseite – Project Webpage: www.Effizienzfabrik.de und www.enerweld.de Ergebnisse Mit dem Abschluss des Verbundprojekts stehen neuartige ressourceneffiziente Fügetechnologien sowie ein Werkzeug zur Bewertung unterschiedlicher Prozessketten zur Verfügung. Die gesamten Erkenntnisse wurden abschließend dadurch validiert, dass in enger Zusammenarbeit mit den industriellen Partnern an realen Demonstrationsbauteilen untersucht wurde, welcher Ressourcenverbrauch mit anderen als den bisher genutzten Technologieketten verbunden ist. Dabei wurden das Rührreibschweißen, das MSG-Schweißen, das Laserschweißen sowie neue Zusatzwerkstoffe unter Einsatz verbesserter Anlagentechnik systematisch und einschließlich der erforderlichen Vor- und Nacharbeiten miteinander verglichen. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 57 Ausblick Durch diese Zusammenarbeit von Unternehmen ganz unterschiedlicher Branchen entlang der gesamten Wertschöpfungskette wurde in diesem Verbundprojekt nachgewiesen, wie wichtig und ökonomisch erfolgreich es ist, Fertigungsprozessketten als Ganzes zu betrachten und zu analysieren. Die überraschenden Ergebnisse haben zwei der Konsortialpartner veranlasst, ihre Fertigungsprozesskette unmittelbar neu zu konzipieren und in einem Beispiel zukünftig auf bislang in ihrer Produktion unbekannte Fertigungsverfahren umzuschwenken. Für kleine und mittlere Unternehmen der Fügetechnik haben die Verbundpartner ein Instrumentarium zur Verfügung gestellt, mit dem unmittelbar bisher nicht erkannte Fertigungsalternativen realisiert werden können. Bild 1 (links). Neben Baggerschaufeln und PKWHinterachsen sind Aluminium-Kranausleger wichtige Anwendungsfelder der ENERWELD-Technologie. (Quelle: Klaas Alu-Kranbau GmbH) Bild 2 (oben). Schaufelradbagger bei RWE Power. Die Optimierung des Nahtöffnungswinkels und verbesserte Prozessparameter führten zu einer Jahreseinsparung von 57.000 €. 3.1.3 Darwinian Pianos: Realtime Composition Based on Competitive Evolutionary Process In this project a composition is achieved by two separate evolutionary algorithms (virtual pianists) executing and modifying a repetitive phrase in a cooperative manner − conversely this collaboration is directly counteracted by deliberate placement of a tone within the repetitive phrasing by one or the other of the pianists. This action creates conflict and consequently it becomes a challenging task for the opposing pianist to introduce a similar change − thus the effect becomes combative and may be witnessed by an audience. The genetic representation for pitches is based on prime-number ratios and assigns lower Hamilton distances to more harmonically related frequency pairs. This and a special way to evaluate musical structure based on it seems to be correlated with good results in generated music pieces. Finally possibilities are discussed to bring “Darwinian Pianos” into musical practice. 58 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Guido Kramann Publikation – Publication: Evolutionary and Biologically Inspired Music, Sound, Art and Design Second International Conference, EvoMUSART 2013, Vienna, Austria, April 3-5, 2013. Proceedings ISBN: 978-3-642-36954-4 (Print) 978-3-642-36955-1 Ergebnisse – Results: http://www.kramann.info/darwinian/ Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.4 FlexiTrailBox – Entwicklung eines flexiblen Anrufmanagementsystems für Telekommunikationsanlagen Gegenstand des Projekts waren gemeinsame Entwicklungen zur Umsetzung eines Einspielgerätes für Telekommunikationsanlagen in Klein und Mittleren Unternehmen (KMU). Zum Ende des Forschungsprojektes konnte ein Prototyp entsprechend den Zielwerten erfolgreich entwickelt und produziert werden. Die angestrebten technischen Parameter konnten vollständig umgesetzt werden. In dem Einspielgerät FlexiTrailBox arbeitet eine ARM9 Mikrocontrollereinheit (AT91RM9200 MCU) als Masterprozessor. Auf dieser MCU läuft ein an die Anforderungen angepasstes Embedded Linux Betriebssystem. Untergeordnete Slaveprozessoren (ATmega32) sind an der Master MCU über Bussysteme angeschlossen und kümmern sich parallel um separate Aufgaben. Für die Steuerung und Ausgabe der Wartemusik und Ansagen wurde Software in C++ programmiert. Quelloffene Software für das LinuxBetriebssystem wird unter Einhaltung der Lizenzen genutzt. Die Box besitzt für die Fernwartung eine ISDN und eine LAN-Schnittstelle. Für die Wartungsfunktionalitäten wurde ein ISDN-fähiger externer Wartungsserver eingerichtet. Auf diesem läuft ein Wartungsprogramm, welches mehrere FlexiTrailBoxen dynamisch und unter Einhaltung der geforderten Sicherheitsmaßnahmen verwaltet. Für den Server wurde eine grafische Benutzeroberfläche zur Steuerung des Einspielgerätes programmiert und erfolgreich unter realen Bedingungen getestet. Die MP3-Audiodaten liegen auf einem externen USB-Stick mit einem Gigabyte Speicherkapazität. Der Stick steckt in der Box und kann für eine lokale Wartung entnommen werden. Auf dem Speicher befinden sich alle Daten für die Wartung und Audioausgabe. Dazu gehören die MP3Audiotrailer, die Datenbank, die Anwendungsprogramme und ein Wartungstool. Der externe Speicher wird für den Betrieb benötigt. Über die Music-on-Hold Standardeingangsschnittstellen (RJ11 und Klinke) der TK-Anlage wird Wartemusik ordnungsgemäß eingespielt. Um die Audioausgabe kümmert sich ein MP3-Decoderchip. Dieser ist über ein Bussystem angeschlossen. Er kann MP3-Formate bis 320 kBit/s bei Abtastraten von max. 44,1 kHz decodieren. Die Lautstärke wird manuell und stufenlos mit einem Drehschalter eingestellt. Eine grüne LED-Lampe zeigt an, dass Musik abgespielt wird. Eine rote Leuchte zeigt die Betriebsfähigkeit an. Das Gerät kann man je nach Kundenwunsch mit maximal drei Zusatzkarten für die Ansagevor-Melden-Funktion und einem ISDN-Modul für die ISDN-Wartung ausrüsten. Von drei Anrufern kann parallel die Länderkennung auslesen werden. Es wird ein MP3-Audiotrailer auf Grundlage der Datenbankinformationen in der Box ausgewählt und dem Anrufer in Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier; Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch; B.Sc. Stefan Schmidt; B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just Laufzeit – Term: 09/2009 bis 08/2011 Finanzierung – Financing: AIF GmbH (Projektträger); ZIM-KOOP (Förderprogramm); BMWi Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: AIF Projekt GmbH Berlin, Thiede & Brauer GmbH Perleberg seiner Sprache ausgegeben. Danach wird der Anrufer per Menüwahl mit seinem Gesprächspartner verbunden. Technologierelevante Daten zur Herstellung der Elektronikkomponenten wurden erarbeitet. Leiterplattenlayout, Design und Schaltpläne wurden mit KiCad erstellt und einem externen Dienstleister zur professionellen Herstellung der Leiterplatte übergeben. Im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten sind mit der Eigenentwicklung der FlexiTrailBox folgende Unterscheidungsmerkmale gegeben. Es handelt sich um ein fernwartbares Einspielgerät zur direkten Übermittlung von Audiodaten – etwa von einem Tonstudio direkt zur Telekommunikationsanlage des KMU. Weiter stehen dem Servicetechniker Schnittstellen zur Konfiguration des Gerätes unter Einhaltung von Authentifizierung und Autorisierung zur Verfügung. Die abzuspielenden Audiodateien können in Abhängigkeit von der Länderkennung des Anrufers ausgewählt werden. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 59 3.1.5 Machbarkeitsstudie für eine universelle und energieeffiziente Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln Kleiner Innovationsgutschein für FoxyLED GmbH Gegenstand des Projekts war die Erstellung einer Machbarkeitsstudie zu einer universellen und energieeffizienten Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln und die experimentelle Voruntersuchung vorhandener Power-LED-Treiber für den Einsatz als Straßenbeleuchtung. Es wurden ca. 50 Standard-Power-LEDs auf ihre Eigenschaften laut Datenblatt untersucht, verglichen und Schlussfolgerungen hinsichtlich der notwendigen Treiberparameter gezogen. Eine Vorauswahl von StandardPower-LEDs aus dem Straßenlampenbereich wurde von der Partnerfirma FoxyLED zur Verfügung gestellt. Diese wurden durch experimentelle Messungen untersucht, wie viel Leistung die LED-Typen verbrauchen und mit welchen Spannungs- und Stromwerten sie angesteuert werden. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass bisherige Ansteuerungslösungen nicht immer optimal an die LED-Typen angepasst sind. Das zeigt sich durch eine zu niedrige LEDBetriebsspannung. Die LEDs können dadurch oftmals nicht in ihrem vollen Potenzial genutzt werden. Es wurden LEDs in bestimmte Leistungsbereiche eingegrenzt und darauf aufbauend verschiedene Konzepte zur Anpassungsfähigkeit, Energieeffizienz und Wirkungsgrad von Ansteuerungslösungen der LEDs erarbeitet. Ein geeignetes Konzept des neuen LED-Treibers sieht eine einstellbare konstante Stromquelle mit umschaltbaren Widerständen zur Stromregelung vor. Die Umschaltung erfolgt durch Transistoren, welche an einen Mikrocontroller angeschlossen werden. Per Software kann über einen Decoder zwischen einem Leistungsbereich von 1W bis 20 W LEDs feinstufig umgeschaltet werden. Dabei können sogar leicht unterschiedliche LEDs in einer Reihe zusammengeschaltet werden. Dies ist besonders im Hinblick auf das Wechseln von defekten LEDs sehr sinnvoll. Es müssen dann nur einzelne LEDs getauscht werden, statt das ganze LED-Array. Die Anzahl der LEDs in Reihe sind stark abhängig vom maximalen Spannungswert des Netzteils. Es hat sich gezeigt, dass es mindestens 75V Gleichspannung liefern muss. Durch einen neuen LED-Strombegrenzungsbaustein liefert der Treiber 60 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch; B.Sc. Stefan Schmidt; B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just; Norman Schmidt Laufzeit – Term: 01/2012 Finanzierung – Financing: Investitionsbank des Landes Brandenburg(Projektträger); Innovationsgutscheine (Förderprogramm) Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: FoxyLED GmbH Lehnin einen theoretischen Wirkungsgrad von bis zu 95 %. Durch die Leistungsanpassung per Software kann eine lange LED-Lebensdauer gewährleistet werden. Zum Beispiel lassen sich stärkere LEDs mit einer geringeren Stromleistung ansteuern, wodurch sich die Energieeffizienz und die Lebensdauer erhöhen. Kurzzeitig können sie aber auch zur ihrer vollen Stromleistung hochgeregelt werden, wenn es gefordert wird, jedoch zum Nachteil der Wärmeerzeugung und der damit verbundenen Energieeffizient und Langlebigkeit. Eine klassische PWM zur allgemeinen Helligkeitsregelung wird beibehalten. Im Ergebnis entstand eine Machbarkeitsstudie, die Aussagen zu folgenden Punkten macht: • Welche Konzepte sind sinnvoll, um eine hohe Energieeffizienz und einen anpassungsfähigen LED-Treiber zu entwickeln? • Wie lässt sich eine altersbeständige Ansteuerung und langlebige Leuchtfunktionalität gewährleisten? • Wie können Wartungsarbeiten bei defekten LEDs einfach durchgeführt werden, ohne alle LEDs wechseln zu müssen? • Welche optionalen Komponenten können die LEDStraßenleuchten hinsichtlich Lebensdauer und Komfort verbessern? Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.6 Entwicklung eines Multi-Power-LED-Treibers zur energieeffizienten LED-Straßenbeleuchtung mit einer universellen Ansteuerungslösung von LED-Leuchtmitteln Großer Innovationsgutschein für FoxyLED GmbH Das Ziel des Projekts war die Entwicklung einer universellen und energieeffizienten LED-Treiberschaltung für unterschiedliche Power-LEDs. Weiterhin wurde eine Steuerung für die Dimmungsfunktion auf Embedded Linux Basis mit einem grafischen User Interface realisiert, sowie der Entwurf des Layouts für die Leiterplatte des LED-Treibers. Diese Arbeiten wurden komplett durch das Projektteam der Fachhochschule Brandenburg ausgeführt. Im Ergebnis entstand ein vollfunktionsfähiger Prototyp, der über eine Weboberfläche verbunden über ein UMTS-Modem gesteuert werden konnte. Grundlage für den großen Innovationsgutschein war die konzeptionelle Vorarbeit im kleinen Innovationsgutschein mit der FoxyLED GmbH. Für den zu entwickelnden Prototypen wurden ein Schaltplan und das Layout für die Leiterplatte entworfen und gefertigt. Der Prototyp basiert auf einem Mikrocontroller mit Embedded Linux. An diese Steuerungshardware wurde der neu entwickelte LED-Treiber angeschlossen. Der LED-Treiber besteht aus einem 24 V (60 W) Netzteil mit Strombegrenzungsbaustein und einer speziellen Beschaltung. Je nach Bedarf können die Stromstärken des LED-Treibers umgeschaltet werden, um den Treiber an die eingebaute LED anzupassen. Es wurden Tests durchgeführt, um über verschiedene Widerstände die LED-Stromstärken einzustellen. Der Mikrocontroller schaltet über einen Decoder verschiedene Strombegrenzungswiderstände über einen MOSFET-Transistor durch. Es wurde explizit darauf geachtet die LEDs nicht bei einer Auslastung von 100 % zu betreiben, da dadurch die Lebensdauer sinkt. Nachdem der LEDBetriebsstrom eingestellt wurde, werden die LEDs nur mit einer Pulsweitenmodulation (PWM) von maximal 80 % angesteuert. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Steuerungshardware wurde ein Optokoppler (zur galvanischen Trennung) zwischen den LED-Treiber Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl. -Ing. (FH) Florian Knobloch; B.Sc. Stefan Schmidt; B. Eng. Erik Baumann; B. Eng. Thomas Just; Norman Schmidt Laufzeit – Term: 02/2012 bis 03/2012 Finanzierung – Financing: Investitionsbank des Landes Brandenburg(Projektträger); Innovationsgutscheine (Förderprogramm) Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: FoxyLED GmbH Lehnin geschaltet. Die Dimmungswerte einzelner LEDLeuchten lassen sich komfortabel über ein Webinterface einstellen. Durch eine an die Helligkeitsverhältnisse angepasste LED-Leuchte wird die Gesamtenergieeinsparung weiter erhöht. Eine integrierte Photodiode misst den umliegenden Lichtpegel und schaltet die LEDs automatisch auf den eingestellten Dimmungswert. Um die LED-Altersbeständigkeit weiter zu erhöhen, wurde ein Temperatursensor integriert, der bei einer LED-Temperatur von 75 °C automatisch runter dimmt. Eine Strommessung wird in der LED-Leuchte vorgenommen, um auf dem Webinterface die elektrische Leistung in kWh anzuzeigen. Für die genannten Leistungen wurde eine Software in C++ geschrieben und getestet. Um eine Konfiguration der LED-Leuchte aus der Ferne durchzuführen wurde ein GSM-Modem integriert. Dieses sendet über eine Machine-to-Machine (M2M) SIM-Karte die Logdaten zu einem externen Webserver und erhält neue Konfigurationsdaten. Für eine lokale Parametrisierung besitzt der Prototyp eine Ethernet LAN Schnittstelle. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 61 3.1.7 Leichtbaupotenzial im Güterwagenbau Im Rahmen einer Studie im Auftrag der Havelländischen Eisenbahn AG (HVLE) wurde das Leichtbaupotenzial von Schüttgutwagen der Gattung Faccns untersucht. Dies ist die aktuell modernste Wagengattung, die die HVLE in Betrieb hat. Sie sind hinsichtlich der Tragfähigkeit und des Volumens für den Transport von Kies optimiert und weisen eine Strukturmasse von 21 t auf. Aus Sicht der Bauvorschriften, insbesondere der Technischen Spezifikation für die Interoperabilität (TSI), lässt sich die Masse maximal auf 16 t reduzieren. Diese Grenze resultiert insbesondere aus dem fahrdynamischen Verhalten leerer Güterwagen im Zugverband. Der wesentliche wirtschaftliche und ökologische Effekt einer Massenreduktion von Güterwagen ergibt sich aus der bei gegebener zulässiger Achslast möglichen Steigerung der Zuladung. Bei gleichem Aufwand für die Betriebsführung und gleichem Ressourcenaufwand kann mehr Fracht befördert werden, wodurch die Attraktivität des Verkehrsträgers Schiene wächst. Wenn man die Masse der Drehgestelle von etwa 8 t abzieht, verbleibt eine aktuelle Strukturmasse von 13 t, deren Reduktion maximal auf 8 t zulässig wäre. Der aktuelle Faccns-Wagen ist weitgehend aus dem Baustahl S355 aufgebaut. Der Einsatz höherfester Stähle ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Ermüdungsfestigkeit problematisch und in vielen Branchen, insbesondere in der Automobilindustrie, gegenwärtig Gegenstand intensiver Forschung. Es gelingt zwar, im Einzelfall eine höhere Schwingfestigkeit bei Verwendung höherfester Güten zu erreichen, allerdings gibt es dafür noch keine anerkannten Berechnungsverfahren. Das bedeutet, dass die Qualifikation gegenwärtig ausschließlich durch Bauteilversuche erfolgen kann und damit ein erhebliches wirtschaftliches Risiko bei solchen Entwicklungen besteht. Interessant sind sie aber insofern, als die Mehrpreise höherfester Stahlgüten durch die mögliche Gewichtseinsparung kompensiert werden können. Alternativ ist auch die Anwendung von Aluminium im Schienenfahrzeugbau verbreitet. Allerdings kompensiert Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska Laufzeit – Term: 07/2012 bis 09/2012 Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Havelländische Eisenbahn AG, Berlin-Spandau hier die Gewichtseinsparung bei weitem nicht den höheren Materialpreis. Rechnen kann sich dies nur bei ausreichend großer zusätzlicher Tragfähigkeit. Nahezu alle aktuellen Güterwagen sind für den Einbau einer Mittelpufferkupplung vorbereitet, werden jedoch ausschließlich mit Schraubenkupplung und Seitenpuffern betrieben. Die Mittelpufferkupplung bietet strukturelle und betriebliche Vorteile (z. B. automatisches Kuppeln), eine Umstellung konnte angesichts der dafür erforderlichen europaweiten Einigkeit bislang nicht erreicht werden. Beide Kupplungssysteme stellen unterschiedliche Anforderungen an die Lastverteilung in der Wagenstruktur. Da diese beiden Varianten gerecht werden muss, kann sie nur suboptimal sein. Als Betreiber von Ganzzügen hat die HVLE die betriebliche Option zum Einsatz von Wagen mit Mittelpufferkupplungen, sodass es interessant ist, das damit verbundene Leichtbaupotenzial zu untersuchen. Grundsätzlich bietet die Mittelpufferkupplung den Vorteil der mittigen Krafteinleitung sowohl bei Druck- als auch bei Zugbelastung. Seitens der trichterförmigen Behälterstruktur der Selbstentladewagen kann der Wagen auf Höhe des Untergestells sehr schmal ausfallen, so dass die durch die Seitenpuffer bedingten Seitenträger bei einer Mittelpufferkupplung entfallen könnten und eine direkte Lastdurchleitung möglich wäre. Auf der Basis einer detaillierten Analyse der aktuellen Konstruktion soll in Zukunft das Leichtbaupotenzial solcher Ansätze detaillierter untersucht werden. Damit wird die HVLE bei zukünftigen Beschaffungsentscheidungen und bei der Einflussnahme auf die Waggonentwicklung unterstützt. Selbstentladewagen Faccns 62 Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.8 Ausstattung des CAE-Labors mit dem FEM-System ANSYS Für die Lehre im Maschinenbau und für studentische Projekte mit Anteilen von Finite-Elemente-basierter Strukturberechnung wurde das CAE-Labor zum Sommersemester 2012 mit einer Klassenraumlizenz sowie mit Forschungslizenzen des Programmsystems ANSYS ausgestattet. Damit wird den Bedürfnissen in der Lehre (Finite Elemente Methoden im Maschinenbau-Bachelor und Leichtbau im Master) sowie der Forschung, insbesondere im Rahmen studentischer Projekte (Simultaneous-Engineering-Projekte und Abschlussarbeiten) in hervorragender Weise Rechnung getragen. ANSYS ist ein universelles Finite-Elemente-Programm mit besonderen Stärken im Bereich der Strukturmechanik, welches in den verschiedensten Industriezweigen, darunter auch bei Unternehmen der Region, verbreitet ist. Im Zuge dieser Ausstattung wurde der FEM-Kurs im Bachelor-Maschinenbau mit Unterstützung des ANSYSServicepartners CADFEM auf die aktuelle hocheffiziente Workbench-Oberfläche umgestellt. Die Studierenden können die Lizenzen auch von zu Hause aus über VPN-Zugang zum Hochschulnetz benutzen, was insbesondere bei Haus- und Projektarbeiten von Vorteil ist. Die zunächst noch hinsichtlich der Modellgröße beschränkten Lizenzen sollen im Zuge eines EFRE-Antrags zu einer vollwertigen Infrastruktur für Strukturmechanik-Forschung an der FHB ausgebaut werden. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz Finanzierung – Financing: Großgeräteantrag CAD/ CNC-/Simulationslabor Vereinfachtes FEM-Modell eines Güterwagens. 3.1.9 Konzeptionierung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen Verfahrenstechnische Anlagen sind durch eine sehr hohe Komplexität sowie ein hohes Risikopotenzial gekennzeichnet, wobei Unfälle verheerende Konsequenzen nach sich ziehen können. Trotz zunehmender Verbesserungen im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich auch in Deutschland immer wieder schwere Unfälle. Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle auf eine unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems und der Organisation, als auch auf eine unzureichende Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen sind [1]. Für eine optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit verfahrenstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt. Mit der steigenden Automatisierung und der steigenden Komplexität haben sich jedoch die Aufgaben und die Arbeitsumgebungen der Operatoren signifikant verändert. Besonders während des gestörten Betriebs müssen die Operatoren eine große Menge an Alarmen sowie Informationen gleichzeitig bearbeiten. Eine fehlerhafte Entscheidung in einer solchen Situation kann eine Reihe von Folgeereignissen nach sich ziehen, die zu einer Katastro- Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Katharina Löwe Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Taufan Dalijono Laufzeit – Term: 05/2010 bis 07/2012 Finanzierung – Financing: PCK Schwedt Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: PCK Schwedt phe führen können. Mit den steigenden Anforderungen an das Betriebspersonal während der Durchführung ihrer Arbeit spielen Themen, wie z. B. optimales Design des PLS, angemessene Gestaltung der Alarmsysteme sowie ein geeignetes Training der Operatoren, eine entscheidende Rolle. Ein Beispiel dafür liefert die Explosion in der Texaco Milford Haven Raffinerie, bei der 26 Verletzte und ein materieller Verlust von ca. £48 Millionen zu verzeichnen waren. Die Hauptursachen für diesen Unfall waren eine schlechte Priorisierung der Alarme, ungeeignetes Training sowie fehlende Prozessinformationen (unklare Ursachen Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 63 der Alarme und ihrer Konsequenzen). Elf Minuten vor der Explosion mussten zwei Messwartenoperatoren 275 Alarme wahrnehmen und bearbeiten [2]. Um diesen Defiziten gezielt entgegenwirken zu können, ist eine systematische Analyse der Schwachstellen des Systems sowie der Anforderungen an die Operatoren notwendig. Im Rahmen von vorangegangenen Projekten wurden Methoden entwickelt, die einerseits eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwarten- und Kontrollaufgaben ermöglichen und andererseits zu einer deutlichen Verbesserung der Alarmmanagementsysteme, u. a. durch eine erweiterte Priorisierung der Alarme, führen [3,4]. Diese Ansätze bieten die Basis für die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Verbesserung des gesamten Systems. Ziel dabei ist die Bereitstellung eines Instruments zur besseren Beherrschung von Gefahrensituationen in der Prozessindustrie. Durch die gezielten Verbesserungen des Systems können die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie die Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht werden. [1] B. Knegtering, H. J. Pasman, Safety of the Process Industries in the 21st Century: A Changing Need of Process Safety Management for a Changing Industry, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 22, Seite 162-168, ISSN 0950-4230, März 2009. [2] The Explosion and Fires at Texaco Refinery, Milford Haven, 24 July 1994, S.l. :HSE Books, ISBN: 0 7176 1413 1, 1997. [3] K. Löwe, D.I.Widiputri, H.J. Löher, Optimized Control System Design through Operator Action Analysis, Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry Conference Proceedings, ISBN 9789076019291, Loss Prevention 2010. [4] Löwe, K.; Widiputri, D. I.: Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, 11/2011, Springer-VDI- Verlag, 2011 (veröffentlicht in: Chemie Ingenieur Technik, 84, Nr.11, pp 2027-2034, 2012) 3.1.10 Recycling von Photovoltaikmodulen Die Energiegewinnung aus regenerativen Quellen gewinnt in Anbetracht globaler Erderwärmung und steigender Ressourcenknappheit bei fossilen Brennstoffen immer mehr an Bedeutung. Zum heutigen Zeitpunkt beträgt der Anteil erneuerbarer Energien 16,9 % an der Nettostromerzeugung in Deutschland. Mit 10,2 % an der Gesamtstromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen leistet die Photovoltaik einen wichtigen Beitrag hierzu. Derzeit wird der Markt noch von Photovoltaikmodulen aus Siliziumwafern dominiert, die ca. 87 % des Gesamtmarkts ausmachen. Die konkurrierende Technologie der sogenannten Dünnschichtmodule gewinnt jedoch zusehends an Bedeutung. Gründe für dieses Wachstum sind insbesondere technologische Vorteile, wie z. B. geringe Materialund Energieintensitäten bei der Herstellung und den sich daraus ergebenden Kostenvorteilen, die die Technologie der Dünnschichtmodule im Vergleich zu „Dickschichtmodulen“ immer attraktiver machen. Nachteilig jedoch ist, dass die eingesetzten Halbleitermaterialen zum Teil teuer sind und deren bekannte wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten begrenzt sind, so dass die Gefahr der Abhängigkeit von wenigen Rohstoffproduzenten besteht. Aus diesem Grund spielt das Recycling ausgedienter Module (End of Life) und des Produktionsausschusses eine entscheidende Rolle. Eine genauere Betrachtung des Rohstoffbedarfes fand bereits 64 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Katharina Löwe Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Nico Hertel Laufzeit – Term: 01/2011 bis 12/2011 Finanzierung – Financing: Märkische Entsorgungsgesellschaft Brandenburg mbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Märkische Entsorgungsgesellschaft Brandenburg mbH in der durch das BMWi geförderten Studie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien“ (Fraunhofer u. IZT, 2010) statt. Hier wurde insbesondere festgehalten, dass auch mittelfristig Versorgungsengpässe, insbesondere für Indium, Tellur, Germanium und Gallium, entstehen können, die sich aufgrund einer fehlenden einheitlichen Recyclingtechnologie noch verschärfen. Zurzeit ist noch kein Verfahren bekannt, welches in der Lage ist, diesen Anforderungen im Bereich der PV-Dünnschichtmodule nachzukommen und stabil und wirtschaftlich arbeitet. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Machbarkeitsstudie einer zentralen Recyclingstelle für Berlin/Brandenburg durchgeführt. Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.11 Machbarkeitsstudie und Optimierung der Solarthermie-Nutzung im Mitteltemperaturbereich für industrielle Prozesswärme in sonnenreichen Ländern der Dritten Welt sowie Schwellenländern Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Katharina Löwe Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. Agnes SN Widjaja Laufzeit – Term: 01/2012 bis 12/2014 Finanzierung – Financing: Professorinnen-Programm Die Möglichkeiten zur Nutzung eines solarthermischen Systems zur Erzeugung von Prozesswärme im Mitteltemperaturbereich (Temperatur 100C-500C) sind bis jetzt nur wenig untersucht, so dass der Einsatz solcher Systeme noch sehr selten ist. In diesem Projekt wird zunächst eine Machbarkeitsstudie eines kompletten Solarthermie-Systems durchgeführt. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines dezentralen kontinuierlichen Energieversorgungssystems für eine Fabrik in Indonesien. Dabei soll das System mehrere Kriterien speziell für den Einsatz in der Dritten Welt, wie Robustheit, geringen Wartungsbedarf und geringe Gesamtkosten, erfüllen. Anschließend erfolgt die Optimierung des Gesamtsystems. 3.1.12 Aufbau und Inbetriebnahme eines Steady-State-Sonnensimulators Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Katharina Löwe Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. Carmen Kampf Laufzeit – Term: 01.05.2011 bis 31.12.2011 Finanzierung – Financing: Hochschulinvestitionsprogramm Der Einsatz von Photovoltaik und Solarthermie kann langfristig einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige, versorgungssichere und umweltgerechte Wärme- und Kälteversorgung leisten. Für die Überprüfung, Klassifizierung und Weiterentwicklung von Solaranlagen und Speichersystemen sind konstante Bestrahlungsbedingungen erforderlich, die jedoch unter Freilandbedingungen nicht zu erreichen sind. Um künstliche Strahlungsquellen mit konstanten Strahlungsbedingungen, welche der Strahlcharakteristik der Sonne möglichst nahe kommen, bereitzustellen, werden Sonnensimulatoren eingesetzt. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein Steady-State-Sonnensimulator der Firma Mencke und Tegtmeyer entsprechend den Anforderungen der Fachhochschule Brandenburg geplant, gebaut und in Betrieb genommen. Der Sonnensimulator wird sowohl in der Lehre als auch in Forschungs- und Entwicklungsprojekten angewendet. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 65 3.1.13 Herstellung von Kraftstoffen aus Biomasse und Reststoffen Ziel des Verfahrens ist die Umsetzung kohlenstoffhaltiger Projektleitung – Project Management: Substanzen zu Synthegas, das in einer zweiten ProzessProf. Dr. Reiner Malessa stufe zu Kraftstoff und Kraftstoffadditiven umgesetzt Laufzeit – Term: 05/2010 bis 07/2012 werden kann. Finanzierung – Financing: KUG GmbH Forst In der Pilotanlage mit einer Kapazität von ca. 10 kg/h könPartner/Kooperationen – Partner/Cooperations: nen verschiedenartige Stoffe, wie Holz, Biomasse, KunstKUG GmbH Forst stoffabfälle, aber auch Kohle bei Temperaturen von 600 bis 900 °C zu Synthesegas, also CO und Wasserstoff, umgesetzt werden. Für die nachgeschaltete Synthesestufe ist das Verhältnis der beiden Reaktanden sowie der Gehalt des Synthesegases an unerwünschten Begleitstoffen, wie z.B. Methan und CO2, von entscheidender Bedeutung. Für die Synthese von Otto- oder Dieselkraftstoffen wird ein bestimmtes Verhältnis der beiden Reaktanden CO und Wasserstoff gefordert, das durch eine geeignete Wahl der Prozesstemperaturen und der Zuschlagstoffe erreicht wird. Dieser thermodynamisch kontrollierte Prozess kann durch komplizierte, temperaturabhängige Bild 1. Pilotanlage der KUG Forst zur Herstellung von Synthesegas aus Biomasse GleichgewichtsberechProzessführung ermittelt. Weiterführende, detailliertere nungen berechnet und optimiert werden. thermodynamische Berechnungen und ihre experimentelle Für einen amerikanischen Kohlekonzern, wie auch für ein Verifizierung in der Pilotanlage sind in Vorbereitung. australisches Unternehmen, wurden die Grundlagen der 66 Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.14 Aufbau eines interdisziplinär betriebenen Brennstoffzellen- und Batterieprüfstands Brennstoffzellen und Batterien sind wichtige Bausteine einer zukünftigen regenerativen Energiewirtschaft. Sowohl im Bereich mobiler wie auch größerer stationärer Systeme werden z. B. Li-Ionen Akkus oder PEM-BZ-Systeme an Bedeutung gewinnen. Der interdisziplinäre Charakter dieser Forschungsrichtung spiegelt sich durch die enge Kooperation zwischen den Fachrichtungen der Elektrochemie und Elektrotechnik wider. Der zukünftig gemeinsam mit den Studierenden der relevanten Master- und Bachelorstudiengänge betriebene Prüfstand erlaubt die vollautomatische Charakterisierung von PEM- Niedertemperaturbrennstoffzellen und wurde nach Konzeption der Fachhochschule Brandenburg von der ElectroChem in Boston gefertigt. Der in das Gesamtsystem integrierte Batterieteststand dient zur Untersuchung von Lade- und Entladevorgängen an Batterien. Vollautomatisiertes Abfahren vorgegebener Zyklen ermöglicht die Charakterisierung verschiedener Batteri- Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Reiner Malessa, Prof. Dr. Steffen Doerner Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. Carmen Kampf Laufzeit – Term: seit 01/2010 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: EFRE etypen, insbesondere hinsichtlich ihrer Langzeitstabilität. Die Gamry-Impedanzspektroskopie ergänzt das elektrochemische Testsystem mit Aussagen über Elektrodenvorgänge sowie über Alterungseffekte von Brennstoffzellen, Elektroden und Membranen. Der Aufbau eines Mikro-Direkt-Methanol-Brennstoffzellensystems mit automatisierter Methanolzuführung und -verbrauchsanalyse ist in Vorbereitung. 3.1.15 Technologische Arbeiten an und messtechnische Analyse von Mikrosystemkomponenten für IR-Strahlungsempfänger Im Projekt werden Beiträge zur Optimierung von Bauelementeparametern und Beiträge zur Technologie mikrosystemtechnisch gefertigter thermischer Infrarotsensoren erbracht. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dr. Frank Pinno, Simone Wolf Laufzeit – Term: 04/2011 bis 06/2013 Finanzierung – Financing: iris GmbH Berlin Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: iris GmbH Berlin 3.1.16 Fourieranalyse von Rauschprozessen an IR-Strahlungsempfängern Die Optimierung von thermischen IR-Strahlungsempfängern erfordert eine Minimierung ihres Rauschens. Eine Spektralanalyse des Rauschens, z. B. mit Hilfe der Fourieranalyse ermöglicht neben einer Bestimmung der Detektivität der Strahlungsempfänger auch die Zuordnung zu bestimmten Rauschprozessen. Im Rahmen des Projekts konnte die Fourieranalyse erfolgreich zur Charakterisierung eingesetzt werden. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Laufzeit – Term: 08/2011 bis 11/2011 Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: PTB Berlin Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 67 3.1.17 FTIR-Analyse von DLC-Schichten Die Abscheidung von DLC-Schichten (Diamond Like Carbon) zur Oberflächenvergütung ist ein modernes Forschungsgebiet. In den Abscheideprozessen, so auch am GNS, werden meist Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Die Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie ist ein leistungsfähige Instrument, um diese Schichten zu charakterisieren. Die Ergebnisse der FTIR-Analyse ermöglichen Optimierungen in der Schichtabscheidung. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Laufzeit – Term: seit 12/2011 Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: GNS Science, Lower Hutt, Neuseeland 3.1.18 Hochvakuumbeschichtungssystem Seit 1996 wird an der Fachhochschule Brandenburg erfolgreich die Dünnschichttechnologie betrieben. Mit dem neuen Hochvakuumbeschichtungssystem erfolgen eine Modernisierung der vorhandenen Anlagentechnik und zugleich eine Erweiterung der Funktionalitäten im Bereich Dünnschichtabscheidung. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dr. Frank Pinno, Simone Wolf Laufzeit – Term: 11/2011 bis 09/2013 Finanzierung – Financing: Großgeräteprogramm der Länder zur Stärkung des Forschungsund Lehrpotentials (Umfang: 305.000 €) 3.1.19 Anschaffung eines neuen LW-Thermographiesystems Mit den vorhandenen Kamerasystemen und Messplätzen wurde eine Vielzahl verschiedener Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt und auf internationalen Tagungen präsentiert. Themen beinhalten u. a. die Analyse thermischer Effekte innerhalb der Kaustiken von Hochhäusern, Untersuchungen zum Einfluss der Feuchtigkeit bei der Gebäudethermographie, Bestimmung der Mondtemperatur vom Erdboden aus, Untersuchungen zur Detektion von CO2, Interpretationen bei Thermographie von Gebäuden, thermische Analyse von Mikrosystemen u. v. m. Während eines Forschungsaufenthaltes von Prof. Vollmer an der Universiät Bozeman / Montana (USA) im Rahmen eines Forschungssemesters im SS 2012 wurden weiterhin Themen zu Mirages im IR, Einfluss von Aerosolen in der Atmosphäre auf quantitative Temperaturbestimmungen sowie thermische Phänomene in der Natur untersucht. Der große Erfolg unserer Forschungen zeigt sich u. a. in der wiederholten Einladung zu Vorträgen auf internatio- 68 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Klaus-Peter Möllmann Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dr. Frank Pinno, Detlef Karstädt Laufzeit – Term: 04/2011 bis 06/2013 Finanzierung – Financing: EFRE-Programm (Finanzierung des Eigenanteils aus Projektmitteln Prof. Möllmann sowie FHB nalen und deutschen Tagungen. Die Ergebnisse sind in der Literaturliste aufgeführt, eine Arbeit ist als Beispiel eines wissenschaftlichen Beitrags im Forschungsbericht abgedruckt. Im Projekt werden Beiträge zur Optimierung von Bauelementeparametern und Beiträge zur Technologie mikrosystemtechnisch gefertigter thermischer Infrarotsensoren erbracht. Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.20 Organisation einer internationalen Konferenz Prof. Vollmer und Prof. Möllmann organisierten gemeisnam die internationale Konferenz „Infrared: Science, Technology and Applications“ vom 21. bis 23.5.2012 in Bad Honnef. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Finanzierung – Financing: WEH Stiftung 3.1.21 Entwicklung qualitativ hochwertiger, studiengangsübergreifender E-Learning-Lernhilfsmittel zur Unterstützung der klassischen Präsenzlehre in Vorlesungen und Laborpraktika der Werkstofftechnik im Fachbereich Technik Dieses Teilprojekt ist eingebettet in den Projektrahmen „Kompetenzbrücken mit E-Learning“. Projektleitung des Gesamtprojektes: Prof. Dr. Friedhelm Mündemann. Hauptgegenstand des Projektes ist die Entwicklung von E-Learning-Infrastruktur auf dem Gebiet der Werkstofftechnik. Die Anforderungen und Komplexität der Werkstofftechnik im Rahmen der KFW-Module (Konstruktion, Fertigung, Werkstoffkunde) werden vielfach unterschätzt und es fehlt an einer realen Reflexion des jeweils aktuellen Wissensstandes der Studierenden. Oft werden diese Lücken erstmals mit den Klausuren zum Vorlesungsende deutlich und dann ist es meist schon zu spät. Ziel des beantragten Projektes ist es, eine nachhaltige Veränderung der Lehr- und Lernkultur – durch zusätzliche, studienbegleitende Online-Angebote als zielgerichtete Ergänzung der Präsenzveranstaltungen – zu initiieren und ressourcenschonende Lösungen für eine bedarfsorientierte Lehre zu entwickeln. Unter Nutzung der vorhandenen Lernplattform (moodle 2.3) wurden Wissenswerkzeuge (Lehr- und Lernmaterialien) mit interaktivem Charakter (Selbstlerntests) und Tools zur multimedialen Unterstützung der Präsenzlehre als studiengangsübergreifende Angebote (verfügbar für Maschinenbau, Mechatronik und IT-Elektronik) erstellt. Vorgehensweise im Projekt 1. Erstellung und Integration von Lehr- und Lernmaterialien durch Anlegen von Material- und Fragensammlungen zu den einzelnen Vorlesungs- und Praktikumsinhalten entsprechend der jeweiligen Lernziele zur Überprüfung von Fakten- und Anwendungswissen 2. Konzeption von Onlinetests Erarbeitung und Erprobung interaktiver Übungsaufgaben – z. B. Selbstlerntests zu den einzelnen Vorlesungskapiteln und für die Laborpraktika zur Vorbereitung und Überprüfung des Wissensstandes (Antestate als Eingangstests für die Werkstoffkundelabore) Projektleitung – Project Management: Dr. rer. nat. Christina Niehus Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: B. Eng. Christian Schwechheimer Dipl.-Inform. (FH) Patrick Ingwer, M.Sc.; Dipl.Ing. (FH) Ina Bohne; Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer, Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt; Roman Wander (Studentische Hilfskraft) Laufzeit – Term: 11/2012 bis 12/2013 Finanzierung – Financing: EFRE 3. Erarbeitung einer einheitlichen Protokollvorgabe für die virtuellen Laborauswertungen 4. Entwicklung und Bereitstellung von Multimedia-Ressourcen Aufnahme von Videomaterial zum Einsatz in der Vorlesung und zur Vorbereitung der Praktika, virtueller Laborrundgang mit Hinweisen „von Student für Studierende“ zu den einzelnen Laborversuchen und zur optimalen Vorbereitung auf das jeweilige Praktikum. Mit Hilfe dieses Projektes gelang es, den Studierenden interaktives Lernmaterial bereitzustellen. Das bietet ihnen bessere Möglichkeiten zu einer zeit- und ortsunabhängigen Gestaltung von Lernprozessen (jeder Studierende mit gültigem Moodle-Zugang kann die Angebote jederzeit nutzen) und ein direktes Feedback zum Lernfortschritt erhalten. Die Überprüfung des Vorkenntnisstandes der Studierenden zu den Laborübungen wurde komplett auf online Antestate umgestellt. Durch diese Umstellung sowie die Automatisierung und Auslagerung von Teilen der Routinearbeiten (zeitaufwendige Einweisungen u. ä.) in die Vorbereitungsphase der Studierenden stehen mehr Zeit und Ressourcen für die Moderation und Erklärung der Versuche, vertiefende Gespräche und Begleitung bei der Auswertung der Versuchsergebnisse zur Verfügung. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 69 3.1.22 Erstellung einer Datenbank von organischen Stoffen am FTIR/ATR-Spektrometer Ziel des Projektes war es, ein Verfahren zu etablieren, das es ermöglicht, bisher unbekannte Kunststoffabriebe, die während der Fertigung und Produktion entstehen können, zu identifizieren und deren Emissionsquelle aufzudecken. Mittels FTIR/ATR Spektroskopie wurde eine Datenbank erstellt, die Basis für eine permanente Qualitätsoptimierung in den Bereichen Montage und Fertigung ist. Die Gefahr einer partikulären Verschmutzung durch Abrieb oder Verschleiß ist während eines Produktionsprozesses immer gegeben und somit eine stete Herausforderung für den Bereich QS. Ständig steigende Qualitätsanforderungen an die Automobilzulieferbetriebe und zunehmender Automatisierungsgrad der Schaltgetriebe erfordern eine kontinuierliche Überwachung und Kontrolle der Sauberkeit der Einzelprozesse, denn die technische Sauberkeit nimmt einen immer höheren Stellenwert ein. Im Rahmen des Projektes wurden alle Kunststoffteile in den Bereichen Fertigung und Montage erfasst, beprobt, mittels FTIR-ATR-Spektroskopie analysiert und in eine neue Datenbank eingepflegt. Die Identifizierung und Zuordnung der Kunststoffe wurde mit Urmustern von Kunststoffen bekannter Reinheit vorgenommen. Sporadisch auftretende Partikelemissionen können so schnell identifiziert, einzelnen Stoffgruppen sowie den Verursachern zugeordnet und durch veränderte Technologien reduziert werden. Das Projekt wurde für den Innovationspreis 2012 nominiert und belegte den 2. Platz. 70 Projektleitung – Project Management: Dr. rer. nat. Christina Niehus; Dipl.-Ing. (FH) Vera Lehmann Mitarbeiter/innen – Staff: Christiane Schüssler Laufzeit – Term: 06/2012 bis 10/2012 Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: ZF Friedrichhafen AG, Standort Brandenburg Christiane Schüssler bei der Projektarbeit am Standort Brandenburg der ZF Friedrichshafen AG. Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.23 Adaptives modalbasiertes Reifenmodell zum Einsatz in Gesamtfahrzeugmodellen bei kurzwelligen Fahrbahnstörungen In dem Berichtszeitraum wurden die Untersuchungen im ersten Arbeitspaket bezüglich der zu wählenden Modalsysteme und deren Reichweite abgeschlossen. Diese Untersuchungen beschäftigen sich mit den Grundlagen der modalen Darstellbarkeit von Systemzuständen in einer näheren Umgebung des Linearisierungspunktes einer Struktur. Grundlage hierfür ist die Berechnung der MAC-Werte zwischen den Eigenvektoren. Hier kann zunächst festgehalten werden, dass die Modalsysteme nicht immer in der Lage sind, beliebig entfernte Verformungszustände mit abzubilden. Die Abweichungen der Eigenvektoren aufgrund des Verformungszustandes können unter Umständen sehr groß werden. Dies wird an den kleinen MAC-Werten in den Matrixdarstellungen im Bild 1 deutlich, in welchem Werte unter 0.9 gelb und unter 0.01 rot eingefärbt sind. Dort sind die verschiedenen MAC-Wertgruppen für ein Reifenmodell eines PKW-Reifens dargestellt. Das Modalsystem bei einer Radlast von 7.3 kN bildet die Referenz. Berechnet sind die MAC-Werte zwischen dem Referenzzustand und den weiteren Zuständen bei einer Radlast von 0 kN (links), 2 kN (Mitte) und 11.6 kN (rechts). Der Vergleich der Modalsysteme mit und ohne Kontakt zeigt, dass der überwiegende Anteil der Eigenvektoren mit MAC-Werten unter 0.9 nur eine geringe Ähnlichkeit aufweist. Grund hierfür ist der starke Einfluss des Kontaktgebietes auf das Modalsystem. Die Verschiebungen der Freiheitsgrade im Kontaktgebiet sind im Vergleich zum Modalsystem ohne Kontakt völlig verschieden. Dadurch fallen die MACWerte zwangsläufig sehr gering aus. Im Gegensatz dazu sind sich die Eigenvektoren bei verschiedenen Radlasten mit MAC-Werten über 0.9 (grün dargestellt) wesentlich ähnlicher. Aber auch hier sind einige Abweichungen, speziell zwischen der Radlast von 2 kN und 7.3 kN, vorhanden. Bei kleinen Radlasten sind die Veränderungen des Kontak- Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Ing. (FH) Jan Hempel Laufzeit – Term: 12/2011 bis 11/2014 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: AIF/Jülich Finanzierung – Financing: FHprofUnt Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: IAT (Ingenieurgesellschaft für Automobiltechnik mbH), HGL (HGL Dynamics GmbH) tgebietes noch entsprechend groß, bei größeren Radlasten ändert sich die Form des Kontaktgebietes nur noch gering. Die Modalsysteme sind in der Lage, auch benachbarte Radlasten mit abzubilden. Für genauere Aussagen sollten jedoch vor allem im Bereich von kleineren Radlasten mehr Stützpunkte gewählt werden. Die Möglichkeit der Abbildung von weiteren Verformungszuständen, wie z. B. unter Sturz und Lenkwinkel, aus einem Modalsystem ohne Sturz und Lenkwinkel ist begrenzt gegeben. In Bild 2 sind die MAC-Werte zwischen der Referenz ohne Sturzwinkel und den Modalsystem mit verschiedenen Sturzwinkeln abgebildet. Es zeigt sich, dass mit zunehmendem Sturzwinkel die Möglichkeit zur Abbildung des benachbarten Verformungszustandes sinkt. Die Änderung des Verformungszustandes durch den Sturzwinkel beeinflusst das Modalsystem jedoch nicht so stark wie Änderungen der Radlast. Gleiches gilt für den Lenkwinkel, auf die Abbildung der MAC-Werte wird daher hier verzichtet. Mit zunehmenden Sturz- und Lenkwinkel sinkt auch die Möglichkeit der Abbildung des Modalsystems durch einen anderen Verformungszustand. Insgesamt sind benachbarte Bild 1. MAC-Werte der Eigenvektoren (0 kN, 2 kN und 11.6 kN) Bild 2: MAC-Werte der Eigenvektoren (10, 20 und 50 Sturz) Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 71 Bild 3. Starrkörpermode (links: ohne Kontaktsteifigkeiten, Mitte, rechts: mit Kontaktsteifigkeiten) Modalsysteme durchaus in der Lage benachbarte Verformungszustände mit abzubilden. Entscheidend ist dabei die Anzahl an benötigten Zuständen, welche jedoch je nach Reifenmodell variieren kann. Die aus dem Arbeitspaket 1 gewonnen Erkenntnisse bezüglich der eingeschränkten Darstellbarkeit von Verformungszuständen mit und ohne Kontakt machen die Erweiterung der modalen Steifigkeitsmatrix um den Anteil des Kontaktes zwingend erforderlich. Bild 1 zeigt die Starrkörpermode der radialen Gürtelschwingung. Bei der linken Abbildung wurde das Modalsystem ohne die Kontaktsteifigkeiten berechnet. Hier sind die Eigenfrequenzen der radialen Starrkörpermode sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung identisch und liegen bei 66.9 Hz. Aufgrund der Rotationssymmetrie wird nur die horizontale Schwingungsform abgebildet. Es ist deutlich zu sehen, dass ohne die zur Steifigkeitsmatrix hinzugefügten Kontaktsteifigkeiten das Kontaktgebiet völlig ignoriert wird. Ein weiterer Bestandteil des Arbeitspaketes 2 ist die Untersuchung der Einsatzmöglichkeit der Component Mode Synthesis - (CMS). Die Umsetzung der CMS mit der Methode von Craig-Bampton wurde zunächst für ein einfaches Testmodell durchgeführt. Im Testsystem sind zwei starre Körper beweglich gelagert, ein starrer Körper eingespannt und ein elastischer Körper einerseits mit einem beweglichen starren Körper verbunden und andererseits mit dem eingespannten. Die Eigenfrequenzen des Testmodells wurden mit drei unterschiedlichen Varianten berechnet. In der Tabelle 1 sind die Schwingungsfrequenzen des Testmodells abgebildet. Tabelle 1: Schwingungsfrequenzen des Testmodells in [Hz] Biegung 1 Biegung 2 Biegung 3 Dehnung 1 Dehnung 2 analytisch 3.23 53.14 146.52 110.04 2590.78 FEM - Scilab 3.35 53.24 146.91 110.05 2606.86 FEM - Marc 3.35 53.16 146.52 110.04 2590.11 CMS 3.36 58.56 160.26 122.02 2987.20 Die erste Variante bildet die analytische Berechnung des Modells. Der zweite Ansatz bildet die vollständige Berechnung des Testmodells mit der Methode der finiten Elemente - (FEM), sowohl mit einem eigenständigen Code in Scilab als auch mit dem kommerziellen System 72 Marc. Die dritte Variante nutzt den Ansatz der CMS. Die Abweichungen zwischen der analytischen Lösung und den FEM-Rechnungen fallen sehr klein aus, der Fehler liegt unter 4%. Die mit der CMS berechneten Eigenfrequenzen weichen zum Teil deutlich von den Referenzrechnungen ab. Insbesondere bei höheren Frequenzen sind die Abweichungen außerhalb des Akzeptanzbereichs. Aufgrund der großen Abweichungen ist die Verwendung der CMS mit der Methode von Craig-Bampton für eine Kopplung von verschiedenen Körpern nicht zielführend, obgleich genau diese Methode im Rahmen kommerzieller Softwaresysteme sehr häufig eingesetzt wird. Aufgrund der nicht hinreichenden Abbildungsqualität musste ein alternativer Ansatz erarbeitet und umgesetzt werden. Dieser andere Ansatz besteht darin die Freiheitsgrade eines starren Körpers in das elastische System einzubinden. Am Beispiel des Reifenmodells werden die Freiheitsgrade der Felge direkt in das Reifenmodell eingebunden. Unter Verwendung der Zustandsdarstellung für Tabelle 2. Schwingungsfrequenzen des Reifenmodells mit Felgenfreiheitsgraden in [Hz] # ADAMS FEM Delta [%] 1 16.80 16.72 0.47 2 19.04 18.89 0.82 3 20.23 20.11 0.58 4 20.81 20.17 3.18 5 35.01 34.79 0.62 6 41.69 39.31 6.04 7 57.19 56.57 1.10 8 68.17 66.59 2.37 9 83.97 80.19 4.72 10 84.36 81.82 3.10 11 88.96 83.95 5.97 12 94.86 88.59 7.07 13 99.90 93.73 6.58 14 100.63 100.55 0.08 15 113.32 106.41 6.49 16 119.47 119.36 0.09 17 125.85 125.74 0.09 18 130.27 130.23 0.03 19 135.78 131.31 3.40 20 144.95 144.88 0.05 Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 lineare Systeme kann das vollständige Modell in andere Softwaresysteme, wie z.B. Adams, importiert werden. Die lineare Bewegungsgleichung LinearStateEquation – (LSE) des Reifenmodells berechnet die Felgenkräfte, welche über eine G-Force auf das Gesamtsystem wirkt. Die Eigenfrequenzen des gekoppelten Systems sind in Tabelle 2 zu sehen. Die Abweichungen zwischen der modifizierten Einbindung und der FEM Berechnung auf Basis des an der FH Brandenburg entwickelten FE-Codes sind im Vergleich zur CMS wesentlich kleiner. Zudem zeigen Rechnungen im Zeitbereich, dass beide Modelle, sowohl FEM als auch Adams, um den Linearisierungspunkt sehr ähnliche Ergebnisse liefern. Die direkte Einbindung starrer Körper in das elastische Reifenmodell durch den modifizierten Ansatz stellt eine gute Alternative zur Kopplung via CMS dar. Neben den Felgenfreiheitsgraden können auch die Freiheitsgrade der Radaufhängung in das Modell integriert werden. 3.1.24 Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie und ortsaufgelöster Elementanalyse Die FHB entwickelt für XELLA spezielle Untersuchungsmethoden zur Bewertung neuartiger bauphysikalischer Werkstoffe mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und führt Gefügeanalysen durch. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: seit 02/2011 Finanzierung – Financing: XELLA Technologie - u. Forschungsgesellschaft mbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: XELLA Technologie - u. Forschungsgesellschaft mbH 3.1.25 Optimierung von Schichtsystemen an Photovoltaikmodulen Mit den Verfahren der Mikrotechnologie werden Schichtsysteme und Systemkomponenten analysiert und validiert. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: seit 04/2008 Finanzierung – Financing: BOSCH Solar CISTech GmbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: BOSCH Solar CISTech GmbH 3.1.26 Untersuchungen zum Einsatz von Photovoltaikmodul-Elementen in Gebäudefassaden Zielsetzung dieses Projektes war die Entwicklung eines Photovoltaik-Gebäudefassaden-Konzeptes, welches neben einer theoretischen Betrachtung auch die technischen Voraussetzungen (z.B. Befestigungstechnologien usw.) zur Implementierung von Photovoltaik-Technologien in die klassische Gebäudehülle einbezieht. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: 12/2010 bis 06/2011 Finanzierung – Financing: Metallbau Windeck GmbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Metallbau Windeck GmbH Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 73 3.1.27 Analyse des thermischen Verhaltens von LED-Lampen mit Thermographie Untersuchungen zur zeit- und ortsaufgelösten Temperaturentwicklung an großflächigen mit mehreren LEDs bestückten Lampen wurden durchgeführt für die Optimierung von Kühlkörpern. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: 08/2011 Finanzierung – Financing: Autev AG Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Autev AG 3.1.28 Rasterelektronenmikroskopie mit EDX an Gläsern Mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) wurden Gläser untersucht, um strukturbedingte und materialabhängige Optimierungen vornehmen zu können. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: 07/2010 Finanzierung – Financing: Essilor GmbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Essilor GmbH 3.1.29 Rasterelektronenmikroskopie und EDX an beschichteten Drähten Mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) wurden Mantelflächen und Querschnitte von Drähten untersucht, um sowohl Aussagen über die Qualität als auch die Eigenschaften der Strukturen zu erhalten. Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: 08/2011 bis 09/2011 Finanzierung – Financing: ISAF GmbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: ISAF GmbH 3.1.30 Thermographie im Projekt Fassadenenergie Unterstützungsleistungen wurden im Projekt Fassadenenergie erbracht, welche neben konzeptionellen Tätigkeiten Temperaturmessungen mittels Infrarottechnik an einem Demonstrator umfassten. 74 Projektleitung – Project Management: Dr. Frank Pinno Laufzeit – Term: 07/2011 bis 08/2011 Finanzierung – Financing: Willmann GmbH Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Willmann GmbH Fachbereich Technik − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.1.31 Atmosphärische Optik Im Zusammenhang mit einer internationalen Konferenz im Jahr 2010 entstanden fruchtbare Kooperationen, die auch zu gemeinsamen Publikationen führten. Im Ergebnis führten die Kooperationen zum einen zu neuen Laborexperimenten, zum anderen zu theoretischen Arbeiten (zu allen Themen, siehe auch Publikationsliste). Der Erfolg zeigt sich u.a. in der Einladung zu Vorträgen auf der bedeutendsten internationalen Tagung in diesem Bereich im August 2013 in Fairbanks/Alaska. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Michael Vollmer Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Prof. Stanley Gedzelman, New York (USA), Prof. Joe Shaw (USA) – zeitweilig 3.1.32 Analysen mit Hochgeschwindigkeitskameras Es wurden eine große Zahl unterschiedlicher Analysen durchgeführt, unter anderem zu den Themen: • Bruchmechanik • Dynamik von Flüssigkeiten • thermische Expansionsvorgänge Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Michael Vollmer, Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann Projektergebnisse Die Ergebnisse wurden auf nationalen und internationalen Konferenzen vorgestellt. Viele sind bereits veröffentlicht (siehe Liste Vorträge und Veröffentlichungen). 3.1.33 Didaktische Forschungen und Projekte Es wurden eine große Zahl unterschiedlicher Teilprojekte zur Didaktik der Physik durchgeführt, unter anderem zu den Themen: • Anwendungen der Thermographie für die Lehre • Optik, insbesondere atmosphärische Optik • landes- und bundesweite sowie internationale Lehrerweiterbildungen • Entwicklung von neuen Freihandexperimenten Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Michael Vollmer Finanzierung – Financing: Unterstützungen durch die Deutsche Physikalische Gesellschaft und die WE Heraeus Stiftung Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Prof. Goradz Planinsic (Ljubljana, Slovenien) Prof. Eugenia Etkina (USA) – zeitweilig Projektergebnisse Die Ergebnisse wurden auf nationalen und internationalen Konferenzen sowie auf Lehrerfortbildungen vorgestellt. Viele sind bereits veröffentlicht (siehe Liste Vorträge und Veröffentlichungen). Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Forschungsprojekte 75 3.2 Forschungssemester 3.2.1 Prof. Dr. Michael Vollmer – Sommersemester 2012 Aufenthalt an der Montana State University in Bozeman (USA) bei Prof. Joe Shaw. Folgende Themen wurden im Rahmen des Forschungsaufenthalts bearbeitet (Publikationen dazu sind in Arbeit, werden im nächsten Forschungsbericht aufgeführt): • Thermographie des Mondes • Luftspiegelungen im Infrarot • Analyse thermischer Prozesse im Yellowstone Nationalpark • optische Phänomene an Schneekristallen 3.3 Publikationen Franke-Wiekhorst, A.; Nordmeier, V. ; Vollmer, M.; Welzel-Breuer, M.; Wodzinski, R. (2011): Fobinet: an internet supported platform for nationwide coordination, promotion and funding of physics teacher training activities in Germany, Phys. Ed. 46, 240-243 (2011) Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Penning, O.; Höcker, F.; Suchodoll, D. (2012): Die Effizienzfabrik – Schwerpunkte und Analysemöglichkeiten zur ressourceneffizienten Fertigung aus Sicht der Schweißtechnik. In „DVS-Berichte Band 286“, ISBN 978-3-87155-593-0 Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Penning, O.; Höcker, F.; Suchodoll, D. (2012): Steigerung der Ressourceneffizienz des MSG-Schweißens. In „DVS-Berichte Band 286“, ISBN 978-3-87155-593-0 Goecke, S.-F.; Krautwald, A. (2012): ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren. Abschlussbericht zum BMBF-Verbundprojekt ENERWELD. ISBN 978-3-940326-003, 1. Auflage 2012 Goecke, S.-F. (2012): ENERWELD [Diverse Veröffentlichungen in VDI-Nachrichten, Produktion, Nachhaltige Produktion, Maschinenmarkt, Technik + Einkauf sowie www.Effizienzfabrik.de] Löwe, K.; Widiputri, D. I.; Löher, H.-J. (2010): Opimised Control System Design through Operator Action Analysis, Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries, Conference Proceedings, ISBN 9789076019291, Loss Prevention 2010 Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Considering Human Factors in Alarm Management Systems, Conference Proceedings, 8th European Congress of Chemical Engineering, 2011 Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, 11/2011, Springer-VDI- Verlag Löwe, K., Dalijono, T. (2012): Human Factors Analysis in the Process Industries, 30th European Annual Conference 76 on Human Decision-Making and Manual Control, Conference Proceedings, EAM 2012, ISSN 1866-721X Löwe, K.; Dalijono, T. (2012): Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen, Chemie Ingenieur Technik, 84, Nr.11, pp 2027-2034, 2012 Löwe, K.; Dalijono, T. (2012): Identify the Causes of Errors to Implement Accurate Improvements in High Automated Facilities of Process Industry - A Case Study, Chemical Engineering Transaction (Volume 31, S. 313-318, DOI: 10.3303/CET1331053, 2013) Möllmann, K.-P.; Vollmer, M.; Winburn, M. (2011): Optics of glass fronts of buildings: the science of skyscraper “death rays”. InfraMation 2011, Proc. Vol 12, p. 79-92 Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Thermal effects due to focused light from glass fronts. InfraMation 2012, Proc. Vol 13 Möllmann, K.-P.: siehe auch Pinno und Vollmer Oertel, C.; Wei, Y. (2011): Robust FE-Analysis of Radial Tires under Steady State Traction. Tire Technology International, Annual Review, p. 10-14 Oertel, C.; Wei, Y. (2012): Tyre rolling kinematics and prediction of tyre forces and moments: part I – theory and method. Vehicle System Dynamics, Vol. 50, No. 11, p. 1673-1687 (2012) Oertel, C. (2012): Parameterisation of FEM-Tire Models. Tire Technology International, Annual Review, p. 1-4 Oertel, C.: siehe auch Wei Pinno, F.; Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Dark colors of building walls – thermal problems due to solar load. InfraMation 2012, Proc. Vol 13 Pinno, F.: siehe auch Vollmer Vollmer, M.; Gedzelman, S. D. (2011): Crepuscular rays: laboratory experiments and simulations. Applied Optics 50/28, pp. F142–F151 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Ring falling into a chain: no magic – just physics. The Physics Teacher 49, Fachbereich Technik − Forschungssemester / Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 335-337 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Die Versuchung bunter Bilder – Gebäudethermographie unter der Lupe. S. 164-167 in: Erneuerbare Energie, 3. Auflage, Hrsg. Thomas Bührke, Roland Wengenmayr, Wiley-VCH, Weinheim, 2011 Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Das seltsame Verhalten von Superbällen (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 42 (5), 255-256 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Zersplitterndes Holz auf rohen Eiern (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 42 (6), 305-306 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Der Ring-in-dieKette Zaubertrick und ein historisches Vakuumexperiment in neuem Gewand: Erkenntnisgewinn durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Praxis der Naturwiss. Physik, 60/5, 30-35 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Exploding balloons, deformed balls, strange reflections, and breaking rods: slow motion analysis of selected hands-on experiments. Physics Education 46(4) p.472-485 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Rainbows, water droplets, and seeing — slow motion analysis of experiments in atmospheric optics. Applied Optics 50/28, pp. F21–F28 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P.; Pinno, F. (2011): Die Versuchung bunter Bilder – Gebäudethermographie unter der Lupe. Physik in unserer Zeit 42 (4), 176-184 ( 2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Von Bällen und Schlägern (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 42 (4), 202-203 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Verzögerte Wirkung: Retardierung in der Mechanik (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 42 (3), 150-151 (2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): High Speed – Slow Motion: Technik digitaler Hochgeschwindigkeitskameras. Physik in unserer Zeit 42 (3), 144-148 ( 2011) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): High speed – slow motion: technology of modern high speed cameras. Physics Education 46/2, 191-202 (2011) Vollmer, M. (2012): Optical Phenomena in the Atmosphere (überarbeitetes und ergänztes Kapitel für 2. Auflage). p. 1493-1517, Sect. 23.6 – 23.12, Springer Handbook of Lasers and Optics, 2nd ed., F. Träger (Ed.), 2012 Vollmer, M.; Möllmann, K.-P., Wood, S. (2012): Surprising warm edges associated with moisture on surfaces. InfraMation 2012, Proc. Vol 13, p. Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Surface temperatures of the Moon: measurements with commercial infrared cameras. Eur. J. Phys. 33, 1703-1719 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Vapour pressure and adiabatic cooling from champagne: slow motion visualization of gas thermodynamics. Phys. Ed. 47/5, 608–615 Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Faster than g – a never ending story? Eur. J. Phys. 33, 1277–1288 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Low cost handson experiments for Physics teaching. Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 6, Suppl. I, pp. 3-9 (2012). http://www.lajpe. org Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Oscillating droplets and incompressible liquids: slow motion visualization of experiments with fluids. Physics Education 47, 664-679 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Caustic effects due to sun light reflections from skyscrapers: simulations and experiments. Eur. J. Phys. 33, 1429–1455 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): CO2-Detektion mit IR-Kameras: Grundlagen, Experimente und Anwendungen. Technisches Messen (tn) 79/1, 65-72 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Prost Neujahr: die Physik von Champagnerflaschen (Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 43/6, 307 – 308 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Wie warm ist es auf dem Mond. Sterne und Weltraum 51, 82-86 (Dez. 2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Hochgeschwindigkeitskameras im Physikunterricht. MNU 65/6 349-355 Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Tropfen auf dem kalten Wein (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 43/5, 252-253 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Raindrops keep falling on my head (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit 43/4, 200-201 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): CO2-Nachweis mit Infrarotkameras. Physik in unserer Zeit 43/4, 181-185 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Lorentz-Pendel in der Glühbirne (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 43 (2), 96-97 (2012) Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Feynmans Rätsel der brechenden Spaghetti (Rubrik Rasante Physik). Physik in unserer Zeit, 43 (1), 46-47 (2012) Vollmer, M.: siehe auch Franke-Wiekhorst, Möllmann und Pinno Wei, Y.; Oertel, C.; Shen, X. (2012): Tyre rolling kinematics and prediction of tyre forces and moments: part II – simulation and experiment. Vehicle System Dynamics, Vol. 50, No. 11, p. 1689-1706 (2012) Wei, Y.: siehe auch Oertel Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Publikationen 77 3.4 Vorträge Dalijono, T.; Löwe, K. (2012): Practical Tool for Human Factor Analysis, Achema 2012, 18.-21.06.2012, Frankfurt, Germany Dalijono, T.: siehe auch Löwe Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Szczesny, M.; Wilden, J.; Möller, F.; Thomy, C. (2011): Joining and Repair of Aluminium-Steel Mixed Joints. JOM-16 16th International Conference on the Joining of Materials & 7th International Conference on Education in Welding ICEW-7. 10.- 13.05.2011 Goecke, S.-F. (2011): Entwicklungen der Lichtbogenfügetechnik – Moderne Verfahren und zukünftige Trends. Eingeladener Eröffnungsvortrag bei den 4. Rostocker Schweißtagen: Moderne Lichtbogentechnologien – Erfahrungen und Perspektiven. 22./23.11.2011 Goecke, S.-F.; Huismann, G.; Hübner, M. (2012): Starting of the MIG process. IIW Intermediate: Intermediate meeting of Comm.XII/SG212 and Comm.IV in der BAM Berlin, 18./19.3.2012 Goecke, S.-F. (2012): Zukünftige Trends in der Lichtbogenfügetechnik. Technologie-Seminarreihe in der Präsenzstelle Prignitz, 22.03.2012 Goecke, S.-F. (2012): Fügen metallischer Mischverbindungen mit dem Lichtbogen. DGM-Fortbildungsseminar „Hybride Verbindungen“ im BIAS – Bremer Institut für angewandte Strahltechnik, 25.-26.4.12 Goecke, S.-F.; Bergmann, J. P.; Witte, K. H. (2012): Schweißen verbindet mit neuen Zusatzwerkstoffen und effizienten Technologien (Eröffnungsvortrag). ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren, in der „Effizienzfabrik“ des VDMA, BMBF „Ressourceneffizienz in der Produktion“ im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“. 13.09.2012 Goecke, S.-F.; Bergmann, J. P.; Witte, K. H. (2012): 2. Effizienteres MSG-Schweißen durch adaptive Kompensation der Bauteilabweichungen mit einem vorlaufenden optischen Sensor. ENERWELD – Effiziente thermische Fügeverfahren, in der „Effizienzfabrik“ des VDMA, BMBF „Ressourceneffizienz in der Produktion“ im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“. 13.09.2012 Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Penning, O.; Höcker, F.; Suchodoll, D. (2012): Die Effizienzfabrik – Schwerpunkte und Analysemöglichkeiten zur ressourceneffizienten Fertigung aus Sicht der Schweißtechnik (KeyNote). DVS Congress 2012, Saarbrücken, 17./18.09.2012 Goecke, S.-F.; Hübner, M.; Penning, O.; Höcker, F.; Suchodoll, D. (2012): Steigerung der Ressourceneffizienz des MSG-Schweißens. DVS Congress 2012, Saarbrücken, 17./18.09.2012 Goecke, S.-F.; Witte, K.-W. (2012): ENERWELD - Effiziente thermische Fügeverfahren. Tag der offenen Tür der Effizienzfabrik, Ergebnisse aus 31 Verbundprojekten des BMBF-Förderschwerpunkts „Ressourceneffizienz in der Produktion“ in der Berliner Kalkscheune, Berlin, 20.11.2012 78 Goecke, S.-F.; De, A.; Alam, S. A.; Ebert-Spiegel, M. (2012): Probing metal transfer in pulsed current and coldArc gas metal arc welding processes. VISUAL-JW2012, Osaka, The International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation, Welding Research Institute, Osaka University, Co-organized by Japan Welding Society. 29.-30. 11.2012 Löwe, K.; Widiputri, D. I.; Löher, H.-J. (2011): Opimised Control System Design through Operator Action Analysis, 13th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries, Loss Prevention 2010, 06.06.-09.06.2010, Brügge, Belgien Löwe, K. (2011): Überblick zur solaren Stromerzeugung durch Photovoltaik & zukünftige Herausforderungen im Themenfeld Ressourceneffizienz und Recycling, 6. Master Class Course Conference “Renewable Energies”, 05.-09.12.2011, Berlin Löwe, K.; Widiputri, D. I. (2011): Considering Human Factors in Alarm Management Systems, 8th European Congress of Chemical Engineering, 25.09.-29.09.2011, Berlin, Germany Löwe, K., Dalijono, T. (2012): Human Factors Analysis in the Process Industries, 30th European Annual Conference on Human Decision-Making and Manual Control, EAM 2012, 11.-12.09.2012, Braunschweig, Germany Löwe, K.: siehe auch Dalijono Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Vortrag am 26.05.2011 zu den Infrarot-Tagen der Raytek GmbH Berlin zum Thema: „Experimente zur Wärmestrahlung“ Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Vortrag am 25.05.2011 zu den Infrarot-Tagen der Raytek GmbH Berlin zum Thema: „Kritische Anwendungen in der Pyrometrie“ Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag am 8. Juni 2011 auf der Tagung IRS2 − Infrared Sensors and Systems in Nürnberg zum Thema: “IR Imaging of Microsystems: special requirements, experiments and applications” Möllmann, K.-P. (2012): Eingeladener Vortrag zum VAThFrühjahrssymposium 2012 in Braunschweig zum Thema: „Verhältnisthermographie – eine Lösung des Emissionsgradproblems?“ Möllmann, K.-P.: siehe auch Vollmer, außerdem Abschnitt Preise und Auszeichnungen Pinno, F. (2010): InfraMation 2010 im November 2010 in Las Vegas/USA, Thema: Improved sensitivity for blower door thermography using image subtraction Pinno, F. (2012): InfraMation 2012 im November 2012 in Orlando/USA, Thema: Dark colors of building walls – thermal problems due to solar load Socolowsky, J. (2012): “On a Two-Fluid Inclined Film Flow with Evaporation”, 17th International Conference on Mathematical Modelling and Analysis (MMA 2012), 6.6.-9.6.2012, Tallinn (Estonia). Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag auf inter- Fachbereich Technik − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 nationaler Thermographietagung InfraMation 2011 vom 7 bis 11.11.2011 in Las Vegas/USA. Vortrag zum Thema „Optics of glass fronts of buildings: the science of skyscraper death rays“ sowie 4-stündiger Workshop zu „Camera Performance and Simple Image Processing for Everybody“ Vollmer, M. (2011): Festvortrag „High Speed – slow motion: Freihandexperimente unter der (Zeit-)Lupe“ anlässlich der Verleihung der Schülerpreise der DPGzB, TU Berlin, am 26.10.2011 Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Eingeladener Experimentalvortrag „Highspeed-Kameras“ am 22.09.2011 im Phaeno in Wolfsburg Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Experimentalvortrag „Forschung erlebbar machen – Faszinierende Phänomene beobachtet mit Hochgeschwindigkeitskameras“ auf der Endausscheidung des Wettbewerbs Performing Science2, Auszeichnung mit dem 3. Preis, Uni Gießen, 17.09.2011 Vollmer, M. (2011): Eingeladener Vortrag auf der internationalen Tagung ICPE vom 15. – 19. August 2011 in Mexico City zum Thema: Low cost hands-on experiments for physics teaching Vollmer, M. (2011): Vortrag am 24. Juni 2011 anlässlich des physikalischen Kolloquiums an der Freien Universität Berlin zum Thema: High speed – slow motion: Physikalische Experimente unter der (Zeit-)Lupe Vollmer, M. (2011): Eingeladener Plenarvortrag auf der internationalen Konferenz der DGaO in Eindhoven am 1. Juni 2011 zum Thema: Beautiful phenomena in the skies: a colorful journey in the realm of atmospheric optics Vollmer, M. (2011): Vortrag am 8. Mai 2011 auf der Tagung IRS2 in Nürnberg zum Thema: IR Imaging of CO2: Basics, Experiments, and Potential Industrial Applications, der Beitrag (Koautor K.-P. Möllmann) wurde ausgewählt zur Präsentation in der referierten Zeitschrift Technisches Messen Vollmer, M. (2011): Vortrag am 2. Mai 2011 anlässlich eines Festkolloquiums an der Universität Münster: Naturphänomene und Freihandexperimente Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): Vortrag auf der internationalen Tagung Science on Stage vom 16. – 19. April 2011 in Kopenhagen: High speed – slow motion: fascinating phenomena observed in hands-on experiments. Dafür Auszeichnung als bester Beitrag des Festivals. Vollmer, M. (2011): Vortrag anlässlich der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) in Münster vom 21.-23.3.2011: Messung der Temperatur des Mondes mit kommerziellen Thermokameras Vollmer, M. (2011): Vortrag zu Thermographie: Grundlagen und Anwendungen im Kolloquium des FB Physik der Universität Münster am 27.01.2011 Vollmer, M. (2012): DPG Frühjahrstagung in Jena, Vortrag am 26.2.13 zu Hochhausoptik sowie Preisträgervortrag zu Jenseits unserer Wahrnehmung am 27.2.13 anlässlich der Verleihung des Robert Wichard Pohl Preises der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Vorträge auf der internationalen Thermographietagung InfraMation 2012 vom 5. bis 9. 11. 2012 in Orlando/USA zum Thema: Thermal effects due to focused light from glass fronts, und Surprising warm edges associated with moisture on surfaces Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag auf der Optical Science and Engineering Conference OPTEC 2012, Montana State University, Bozeman (USA) am 17.08.2012 zum Thema: Sunlight reflections from buildings: the physics behind skyscraper “death rays” Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag: Messungen der Temperatur des Mondes mit kommerziellen Thermokameras, auf dem VATh Frühjahrssymposium 2012 am 11. Mai 2012 in Braunschweig Vollmer, M. (2012): Eingeladener Hauptvortrag auf der DPG Frühjahrstagung in Mainz am 20.3.2012 zu High Speed – slow motion: Experimente unter der (Zeit-)lupe Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2012): Festvortrag Experimente mit der Hochgeschwindigkeitskamera anlässlich der Verleihung der Preise beim 20. Regionalwettbewerb „Jugend forscht“ am 7.3.2012 in Brandenburg/Havel Vollmer, M. (2012): Phänomene atmosphärischer Optik, Kolloquium FB Physik, Universität Erlangen, 30.01.2012 Vollmer, M. (2012): Eingeladener Vortrag zu High speed slow motion – Hochgeschwindigkeitskameras im Unterricht anlässlich des MNU-Tages am 17.2.2012 auf der didacta Messe in Hannover Vollmer, M.: siehe auch Abschnitt Preise und Auszeichnungen Preise und Auszeichnungen Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): 1. Preis für besten Beitrag auf der internationalen Tagung Science on Stage vom 16. – 19. April 2011 in Kopenhagen Vollmer, M.; Möllmann, K.-P. (2011): 3. Preis bei der Endausscheidung des Wettbewerbs Performing Science2 am 17.09.2011 an der Uni Gießen Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Vorträge 79 3.5 Professorinnen und Professoren Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Technik, Magdeburger Str. 50, D-14770 Brandenburg an der Havel Fax: +49 (0)3381-355 199 Dekan Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner Telefon: +49 3381 355 - 545 E-Mail: zehner(at)fh-brandenburg.de Prodekanin Forschung: Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe Telefon: +49 3381 355 - 311 E-Mail: loewe(at)fh-brandenburg.de Prodekan Lehre: Prof. Dr.-Ing. Eckhard Endruschat Telefon: +49 3381 355 - 345 endruschat(at)fh-brandenburg.de Prodekan/Vorsitzender des Prüfungsausschusses Prof. Dr. rer. nat. Thomas Kern Telefon: +49 3381 355 - 341 kern(at)fh-brandenburg.de Sekretariat Dipl.-Betriebswirt (FH) Livia Eckert Telefon: +49 3381 355 - 301 eckert(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. habil. Karl-Otto Edel Maschinenbau, insbesondere technische Mechanik Mechanical Engineering, especially Technical Mechanics Telefon: +49 3381 355 - 303 E-Mail: edel(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Steffen Doerner Elektronik Electronics Telefon: +49 3381 355 - 544 E-Mail: doerner(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Franz Eckhard Endruschat Experimentalphysik, insbesondere Messtechnik Expermental Physics, especially Measurement Technology Telefon: +49 3381 355 - 345 E-Mail: endruschat(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. Sejdo Ferati (Honorarprofessor) Energieeffiziente Gebäudetechnik Energy-efficient building technology Telefon: +49 3381 355 - 324 E-Mail: ferati(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke Maschinenbau, Fertigungs-/ProduktionsTelefon: +49 3381 355 - 302 technik, Fügetechnik E-Mail: goecke(at)fh-brandenburg.de Mechanical Engineering, Manufacturing/ Production Engineering, Fusion Engineering Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Elektrotechnik, Kommunikationstechnik Electrical Engineering, Communication Technology Telefon: +49 3381 355 - 504 E-Mail: hoier(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Thomas Kern Experimentalphysik, insbesondere Kernphysik Experimental Physics, especially Nuclear Physics Telefon: +49 3381 355 - 341 E-Mail: kern(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Guido Kramann Mechatronik Mechatronics Telefon: +49 3381 355 - 313 E-Mail: kramann(at)fh-brandenburg.de 80 Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska Maschinenbau, Werkstoff- und Strukturmechanik Mechanical Engineering, Mechanics of Materials and Structures Telefon: +49 3381 355 - 356 E-Mail: kraska(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Claudia Langowsky Energieeffiziente Systeme der Bahntechnologie Energy efficient systems of railway technology Telefon: +49 3381 355 - 342 E-Mail: langowsky(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe Energie- und Verfahrenstechnik, Anlagensicherheit Energy- and Process Engineering, Plant Safety Telefon: +49 3381 355 - 311 E-Mail: loewe(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa Physikalische Chemie, alternative Energien, Verfahrenstechnik Physical Chemistry, Alternative Energy, Process Engineering Telefon: +49 3381 355 - 343 E-Mail: malessa(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann Experimentalphysik, insbesondere Festkörperphysik Experimental Physics, especially Solid Physics Telefon: +49 3381 355 - 346 E-Mail: moellmann(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel Mechatronik Mechatronics Telefon: +49 3381 355 - 329 E-Mail: oertel(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Jürgen Quick Elektotechnik, Elektronik, Grundlagen der Elektotechnik Electrical Engineering, Electronics, Fundamental of Electrical Engineering Telefon: +49 3381 355 - 544 E-Mail: quick(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Maschinenbau, Konstruktion/CAD, GetrieFranz-Henning Schröder betechnik, Maschinenelemente Telefon: +49 3381 355 - 382 E-Mail: schroeder(at)fh-brandenburg.de Mechanical Engineering, Construction Design/ CAD, Gear Engineering, Machine Elements Prof. Dr.-Ing. Heinrich Schwierz Elektrotechnik, Nachrichtentechnik und Signalverarbeitung Electrical Engineering, Communication Engineering and Signal Processing Telefon: +49 3381 355 - 428 E-Mail: schwierz(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. habil. Jürgen Socolowsky Angewandte Mathematik, insbesondere mit Statistik Applied Mathematics, especially Statistics Telefon: +49 3381 355 - 349 E-Mail: socolowsky(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Knut Stephan Automatisierungstechnik, Steuerungstechnik/Prozessleittechnik Automation Engineering, Control Technology/Process Control Engineering Telefon: +49 3381 355 - 542 E-Mail: stephan(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Roland Uhl Mathematik Mathematics Telefon: +49 3381 355 - 366 E-Mail: uhl(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer Experimentalphysik, insbesondere Spektroskopie Experimental Physics, especially Spectroscopy Telefon: +49 3381 355 - 347 E-Mail: vollmer(at)fh-brandenburg.de Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren 81 Prof. Dr. Peter Wetzel (Honorarprofessor) Qualitäts- und Projektmanagement in der Technik Quality and Project Management in Technology Telefon: +49 3381 355 - 324 E-Mail: peter.wetzel(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner Elektrotechnik, Elektrische Antriebstechnik, Fertigungstechnik für Elektronik Telefon: +49 3381 355 - 545 E-Mail: zehner(at)fh-brandenburg.de Electrical Engineering, Electrical Drive Engineering, Manufacturing Technology for Electronics Prof. Dr.-Ing. Nassih Zughaibi 82 Elektrotechnik, Automatisierungstechnik Electrical Engineering, Automation Engineering Telefon: +49 3381 355 - 503 E-Mail: zughaibi(at)fh-brandenburg.de Fachbereich Technik − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 3.6 Labore Automatisierungssysteme Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 6/7 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Knut Stephan Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Gerald Giese Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Bauingenieurwesen, Elektrotechnik/Elektronik/Nachrichtentechnik, Energietechnik/Umwelttechnik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energiewirtschaft / Energietechnologie,Medien / Infomation- und Kommunikation (IKT) Kategorien aus Strukturentwicklungsplan Categories of Structural Development Plan Nachhaltige Verkehrs- und Energietechnik CAD-Labor Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 210 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Franz Henning Schröder Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Steffen Rotsch, Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Konstruktion, Simulation, Berechnung Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Antriebstechnik, Fahrzeug- und Schienenverkehrstechnik, Sondermaschinenbau Kategorien aus Strukturentwicklungsplan – Categories of Structural Development Plan Allgemeiner Maschinenbau CAE-Labor Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 210 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Steffen Rotsch, Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Berechnung, Simulation und Optimierung in Konstruktion und Fertigung Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Antriebstechnik, Fahrzeug- und Schienenverkehrstechnik, Sondermaschinenbau Kategorien aus Strukturentwicklungsplan – Categories of Structural Development Plan Allgemeiner Maschinenbau Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Labore 83 Chemie und Umweltanalytik Gebäude – Building Laborgebäude I Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Carmen Kampf Digitale Signalverarbeitung Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 20 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Labormitarbeiter – Laboratory Staff Werner Peters Elektrische Maschinen und Antriebe/Leistungselektronik Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 15 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. habil. Christian Zehner Labormitarbeiter – Laboratory Staff Erhard Kasan Elektromagnetische Verträglichkeit Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 22 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Labormitarbeiter – Laboratory Staff Werner Peters Elektronenmikroskopie/Rastertunnelmikroskopie Gebäude – Building Laborgebäude I Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dr. rer. nat. Frank Pinno Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Naturwissenschaften (Physik, Chemie, Biologie, ...) Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Optik/Optische Technologien Kategorien aus Strukturentwicklungsplan – Categories of Structural Development Plan 84 Nachhaltige Verkehrs- und Energietechnik Fachbereich Technik − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Elektronik Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 12/13 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Jürgen Quick Energie- und Verfahrenstechnik I Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 021 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Reiner Malessa Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energieeffizienz, nachhaltige Energietechnik Energie- und Verfahrenstechnik II Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 021 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Energieeffizienz, nachhaltige Energietechnik Fertigungsautomatisierung Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room Maschinenhalle Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Dipl.-Ing. Andreas Niemann Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dirk Heinrich; Dipl.-Ing. (FH) Carmen Kampf Fertigungsmesstechnik und Feinmessraum Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 06, 08 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke; Dipl.-Ing. Steffen Rotsch Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Klaus Gericke Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Labore 85 Fertigungstechnik (Maschinenhalle/Zentralwerkstatt) Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 016, 021 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Dipl.-Ing. Steffen Rotsch Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Klaus Gericke Fertigungstechnik/Fertigungsmesstechnik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 006 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Sven-Frithjof Goecke Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Klaus Gericke Fluid- und Antriebstechnik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 214 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Robert Bräunlich Grundlagen der Kommunikation Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 18 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Heinrich Schwierz Hochfrequenzmesstechnik Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 21 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hoier Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer 86 Fachbereich Technik − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Kommunikationsnetze und -systeme Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 19 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Heinrich Schwierz Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Ronald Irmer, Werner Peters Konstruktionslabor Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 205 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Franz Henning Schröder Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Steffen Rotsch, Dipl.-Ing. (FH) Dieter Schulz Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Konstruktion, Simulation, Berechnung Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Antriebstechnik, Fahrzeug- und Schienenverkehrstechnik, Sondermaschinenbau Kategorien aus Strukturentwicklungsplan – Categories of Structural Development Plan Allgemeiner Maschinenbau Labor für Werkstoffprüfung Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 033, 028, 031 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Martin Kraska Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Ina Bohne Ausstattung – Equipment Geräte für die Durchführung • von Zug-, Druck-, Falt- und Biegeversuchen (INSPEKT (150 kN) und EU 20/1 (200 kN)) • von Kerbschlagbiegeversuchen nach Charpy bei Temperaturen bis -70 °C, RPK 450 (300 J) • von Makrohärteprüfungen nach Vickers, Brinell und Rockwell • von Mikrohärteprüfungen nach Vickers Wissenschaftsgebiete – Fields of Science Energietechnik/Umwelttechnik, Maschinenbau, Naturwissenschaften (Physik, Chemie, Biologie, ...), Verkehr/Transport Branchenkompetenzfelder – Key Technologies Automotive, Metallerzeugung, -be- und -verarbeitung/Mechatronik, Schienenverkehrswirtschaft Kategorien aus Strukturentwicklungsplan – Categories of Structural Development Plan Nachhaltige Verkehrs- und Energietechnik Laborbeschreibung – Lab Description Wir bieten kleinen und mittelständischen Unternehmen die Möglichkeit, die modernen Labore und das Know-how der FHB im Rahmen von Kooperationen und Auftragsforschung zu nutzen und unsere praxisnahe Ausbildung durch Projekte und Diplomthemen zu unterstützen. Die Zusammenarbeit mit den Laboren des Maschinenbaus ermöglicht die Lösung spezifischer Probleme unbürokratisch und effizient. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Labore 87 Lasermaterialbearbeitung Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 023, 024 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Kehrberg Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt Lasermesstechnik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 224, 225 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Kehrberg Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt Lasertechnik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 223, 224, 024, 025 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Kehrberg Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt Mechatronik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 214 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Christian Oertel Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Robert Bräunlich Messtechnik Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 8/9 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Dr. Josef Esser 88 Fachbereich Technik − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Mikrocontrolleranwendungen Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 219 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. Guido Kramann Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Robert Bräunlich Mikrotechnologie-Reinraum Gebäude – Building Laborgebäude I Raum – Room 13 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dr. rer. nat. Frank Pinno, Dr. rer. nat. Thomas Trull, Simone Wolf Optische Spektrometrie Gebäude – Building Laborgebäude I Raum – Room 12 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer Labormitarbeiter – Laboratory Staff Simone Wolf Prüfstand Solartechnik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room Maschinenhalle Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr.-Ing. habil. Katharina Löwe Technische Optik Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 220, 222 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. (FH) Detlef Karstädt Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Technik − Labore 89 Thermographie Gebäude – Building Ingenieurwissenschaftliches Zentrum (IWZ I) Raum – Room 108 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. sc. nat. Klaus-Peter Möllmann Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Vollmer 90 Fachbereich Technik − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 4 Fachbereich Wirtschaft 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8 4.1.9 4.1.10 4.1.11 4.1.12 4.1.13 4.2 4.3 4.4 4.5 Vorwort des Dekans ..................................................................................................................................... 92 Forschungsprojekte ...................................................................................................................................... 94 Unterstützung des Vermarktungs- und Verwertungsprozesses der Roland-Kaserne .............................................. 94 eBusiness-Lotse Westbrandenburg ................................................................................................................. 94 ProVIEL-Projekt „Digital Care Support – Eine innovative Gesundheitsdienstleistung im Bereich der Demenz“ .......... 95 Prozessorientiertes Informationssicherheitsmanagement für föderierte Geschäftsprozesslandschaften ................... 95 Database Performance Lab ............................................................................................................................. 96 Kommunale IT-Sicherheit ............................................................................................................................... 96 iPad-basiertes Online-Prüfungssystem ............................................................................................................. 97 EU-FP7-Projekt OPTET .................................................................................................................................. 97 Projekt „Einsteigen-Zusteigen-Aufsteigen“ ....................................................................................................... 98 Projekt „Dual-Lokal-Regional“ ........................................................................................................................ 99 Projekt „Produktneuheiten im Einzelhandel“ .................................................................................................. 100 IEPA module / ETAP module ........................................................................................................................ 100 Projekte mit Studenten ............................................................................................................................... 101 Publikationen ............................................................................................................................................. 102 Vorträge .................................................................................................................................................... 104 Professorinnen und Professoren .................................................................................................................... 106 Labore ....................................................................................................................................................... 109 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Inhaltsverzeichnis 91 Vorwort des Dekans Foreword of the Dean Das Hochschulgesetz des Landes Brandenburg bestimmt, dass die Hochschulen den Wissenschaften dienen durch „Lehre, Forschung, Studium und Weiterbildung“. Die Fachhochschulen erfüllen ihre Aufgaben „insbesondere durch anwendungsbezogene Lehre und entsprechende Forschung“. Dementsprechend formuliert das Gesetz auch die Aufgaben jedes einzelnen Hochschullehrers – gewiss die Freiheit des Einzelnen einschließend, den speziellen Gegenstand seines Interesses z. B. im Bereich der Forschung im gegebenen Rahmen selber bestimmen zu können. Auf welche Weise die Mitglieder des Fachbereichs ihrer Aufgabe in der Vergangenheit (2011 – 2012) nachgekommen sind, dokumentiert der vorliegende Forschungsbericht anhand exemplarischer Arbeiten. Dabei ist es explizit nicht das Ziel, „flächendeckend“ und vollständig alle Aktivitäten des Fachbereichs auf dem breit gefächerten Feld der anwendungsbezogenen Forschung zu referieren. Beschränkt sich doch der Blick auf einen bestimmten Zeitabschnitt, womit Potenzial und Möglichkeiten der Umsetzung einhergehen. Unter dem Dach des Fachbereichs Wirtschaft finden sich zurzeit sieben Studiengänge. Drei davon betreiben Lehre im Bereich BWL (Bachelor und Master BWL sowie ein berufsbegleitender Bachelor BWL). Zwei Studiengänge konzentrieren sich ganz auf die Wirtschaftsinformatik (Bachelor und Master). Und zwei weitere Studiengänge zielen – auch in ihrem Namen hervorgehoben – auf das Gebiet des Managements: hier der Master Technologieund Innovationsmanagement, dort der Master Security Management. Beide Studiengänge werden von den Teilnehmern z. B. aus beruflichen Gründen vor allem im Sinne einer Zusatzqualifikation nachgefragt. Damit kommt beiden Studiengängen ein eher weiterbildender Charakter zu. Den beiden Studiengängen ist darüber hinaus gemein, dass sie mit ihrer spezifischen Themenstellung die Profilierung des Fachbereichs nach außen deutlich unterstreichen – in ihrer Ausrichtung zur „Unternehmenssicherheit“ und zum „Innovationsmanagement“ (siehe auch „Profilentwicklung“ der Hochschule im einleitenden Abschnitt des vorliegenden Berichts). Entsprechend vielseitig präsentiert sich die Forschungspalette des Fachbereichs – von den zum Teil technisch orientierten IT-Themen zu betriebs- und volkswirtschaftlichen Fragestellungen, aber auch zu gesellschaftlich beeinflussten Fragen der Bildungspolitik bzw. Hochschulpolitik, die u. a. die Öffnung der Hochschule für diverse Nachfragergruppen behandeln. SAP-Forum, und Security-Forum als regelmäßig durchgeführte Formate bilden Kristallisationspunkte eines lebendigen und innovativen Interessenaustauschs zwischen Unternehmen und Hochschule. Die Hochschule erfährt bei 92 The Higher Education Act of Brandenburg determined that the Universities serve the sciences by “teaching, research, study and training”. The Universities of Applied Sciences fulfill their duties “in particular through application-oriented teaching and related research”. Accordingly, the law and the responsibilities of each teacher is certainly the freedom of individuals including being able to determine the special object of his interest, for example in the field of research within the given framework itself. This research report documents (on the basis of exemplary work) how the members of the faculties of its role are fulfilled in the past (2011 − 2012). It is explicitly not the goal, the “coverage” and to lecture completely all activities of the faculty on the broad field of applied research. The view of a specific period which potential and possibilities of implementation associated is limited. Under the umbrella of the faculty of Economics there are currently seven courses. Three of them operate teaching in Business Administration (Bachelor and Master Business Administration and a Bachelor Business Administrationoccupational). Two studies focus entirely on the Economy Computer Science (Bachelor and Master). And two more courses aim − in their name highlighted − on the field of the management: the Master of Technology and Innovation Management and the Master of Security Management. Both programs are in demand by the participants for professional reasons as an additional qualification. The two courses have rather more the character of continuing education. The two programs have also in common that they clearly underline their specific topics position, the profiling of the department to the outside: in their orientation to “corporate security” and “Innovation Management” (see also “Profile Development” of the university in the introductory section of this report). Versatile presents the research range of the faculty- from the technically oriented IT issues to business and economics questions, but also to socially affected questions of education policy and higher education policy, covering among other things. This leads to the opening of the University of Applied Sciences to various groups of demand. SAP Forum, and Security forum as regularly conducted formats form focal points of a lively and innovative interest exchange between companies and universities. The University of Applied Sciences experiences on such occasions scientifically unresolved issues from the corporate practice that they can solve on their own or in collaboration with companies and possibly tackle and deal with public funding. The establishment of the founding center of the University of Applied Sciences created in the faculty of Business and affiliated there, bears including its points of presence in Fachbereich Wirtschaft − Vorwort des Dekans | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 derartigen Anlässen wissenschaftlich noch nicht gelöste Fragestellungen aus der Unternehmenspraxis, die sie aus eigener Kraft oder in Zusammenarbeit mit Unternehmen und eventuell auch mit öffentlicher Förderung aufgreifen und bearbeiten kann. Das GründungsZentrum der Hochschule, entstanden im Fachbereich Wirtschaft und dort angegliedert, trägt einschließlich seiner Präsenzstellen im Lande außerdem zum regen Austausch mit den Unternehmen der Region bei. Das inzwischen entstandene Doktoranden-Kolloquium des Fachbereichs weist die Richtung in eine zunehmend anspruchsvollere Ausrichtung und Anreicherung der Forschung an der Fachhochschule und führt zu einer stärkeren wissenschaftlichen Zusammenarbeit zwischen Hochschulen unterschiedlichen Typs. Der damit verbundene Weg erscheint nicht umkehrbar zu sein und dürfte ausgewiesenen Kompetenzzentren beider Institutionen (Fachhochschulen und Universitäten) auf längere Sicht ein Mehr an qualitativ guten Ergebnissen erbringen – auf der Basis ihrer unterschiedlichen Sichtweisen, aber mit dem beiderseitigen Streben nach Synergie. Ich hoffe auf rege Lektüre und biete jederzeit die Unterstützung des Fachbereichs in Fragen anwendungsbezogener Forschung an. the state in addition to a lively exchange with the companies of the region. The now resulting Doctoral Colloquium of the faculty, the direction in an increasingly demanding alignment and enrichment of research at the University of Applied Sciences leads to a stronger scientific cooperation between universities of different types. The associated path does not appear to be reversible and is expected to designated centers of excellence of both institutions (Universities of Applied Sciences and Universities) in the longer term to provide good quality results − on the basis of their different perspectives, but with the mutual pursuit of synergy. I hope for active reading and offer any time the support of the faculty in question applied research on. Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich Dean of the Faculty of Economics Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich Dekan des Fachbereich Wirtschaft Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Vorwort des Dekans 93 4.1 Forschungsprojekte 4.1.1 Unterstützung des Vermarktungs- und Verwertungsprozesses der Roland-Kaserne Die bis 2004 genutzte Roland-Kaserne ist Konversionsfläche. Die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA) und Stadt Brandenburg an der Havel haben gemeinsame Konversionsziele im Rahmen eines konsensualen Verfahrens vereinbart. In den Jahren 2009 und 2011 haben zwei Veräußerungsrunden mit angestrebtem Gesamtverkauf stattgefunden; diese wurden ergebnislos beendet. Neues Ziel der Verwertungsstrategie, die von der Fachhochschule unterstützt wird, ist eine kleinteiligere Nutzung resp. der Erlös durch Teilverkäufe. Kern des Projektes ist es, kreative Ideen für die Verwertung der Roland Kaserne und deren Vermarktung zu entwickeln und die Ideen auf Umsetzbarkeit zu untersuchen bei gleichzeitiger Würdigung der logistischen Rahmenbedingungen. Jeglicher Verwer- Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Wolf-Christian Hildebrand und Prof. Dr. Jürgen Schwill Laufzeit – Term: 10/2012 bis 04/2013 Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA) und Stadt Brandenburg an der Havel tungsansatz soll eine Verbesserung und Stärkung der regionalen Wirtschaftsstruktur (u.a. in Bezug auf Schaffung attraktiver Arbeitsplätze) in Westbrandenburg bedingen. 4.1.2 eBusiness-Lotse Westbrandenburg Seit dem 1. Oktober 2012 ist die Fachhochschule Brandenburg Träger eines sehr renommierten Projektes des Bundesministeriums für Wirtschaft BMWi. Der eBusiness-Lotse Westbrandenburg ist Teil der Förderinitiative „eKompetenz-Netzwerk für Unternehmen“, die im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital – IKT-Anwendungen in der Wirtschaft“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert wird. Der „eBusiness-Lotse Westbrandenburg“ informiert und sensibilisiert Unternehmen aller Größe und Branchen in der Region Westbrandenburg zu allen Themen des Einsatzes von elektronischen Werkzeugen für die Kommunikation und Vermarktung – kurz eBusiness. Neben allgemeinen Themen und Trends vermittelt der Lotse insbesondere Wissen und aktuelle Forschungsergebnisse aus dem Bereich Sicherheit – begründet durch die ausgewiesene und überregional anerkannte Expertise des Fachbereichs Wirtschaft mit dem Studiengang „Security Management“, wie auch durch den Profilschwerpunkt „Unternehmens- 94 Projektverantwortung – Project Responsibility: Prof. Dr. Hartmut Heinrich Projektleitung – Project Management: Dennis Bohne Laufzeit – Term: 10/2012 bis 09/2015 Finanzierung – Financing: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital – IKT-Anwendungen in der Wirtschaft“; Projektvolumen: 590.000 Euro Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Förderinitiative „eKompetenz-Netzwerk für Unternehmen“ sicherheit“ der Fachhochschule Brandenburg insgesamt. Die für den Projekterfolg notwendige Flächendeckung in der Region wird durch die, auch schon in anderen Bereichen bewährte, Kooperation der Fachhochschule Brandenburg mit der IHK Potsdam und der Handwerkskammer Potsdam erreicht. Beide Partner sind seit dem 14. Dezember 2012 per Kooperationsvertrag auch inhaltlich mit dem eBusiness-Lotsen Westbrandenburg verbunden. Das Projekt geht vom 1.10.2012 bis zum 30.09.2015. Das Projektvolumen beträgt etwa 590.000 Euro. Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 4.1.3 ProVIEL-Projekt „Digital Care Support – Eine innovative Gesundheitsdienstleistung im Bereich der Demenz“ Im Frühjahr 2012 hat das Ministerium für Wirtschaft und Europaangelegenheiten des Landes Brandenburg einen Wettbewerb für die Weiterentwicklung von innovativen Geschäftsmodellen auf Basis standardisierter IT-Lösungen ausgeschrieben. Der Fachbereich Wirtschaft beteiligte sich im Rahmen eines Projektkonsortiums mit der Charité Berlin, der TP Theorie & Praxis GmbH und der webXells GmbH an dieser Ausschreibung. Das Konsortium erhielt im Sommer 2012 den Zuschlag zur Umsetzung des Geschäftsmodelles für die Unterstützung von an Demenz Erkrankten und ihren Pflegern mittels moderner IKT-Technologien. Das Projekt erhielt den Namen „DCS Digital Care Support“. Digital Care Support ist ein innovativer, auf gängigen IT-Technologien basierender Dienst, der Patienten und deren Pflegende in allen Stadien dieser neurologischen Erkrankung fördert und unterstützt. Im Fokus steht insbesondere die signifikante Entlastung der Pflegenden von Demenzkranken – gemessen am sogenannten „Caregiver Burden“. Durch das angebotene Funktionsspektrum von Digital Care Support werden Angehörige und Pflegende nachhaltig entlastet, so dass eine Betreuung vor allem im häuslichen Bereich länger möglich wird und effizienter gestaltet werden kann. Projektverantwortung – Project Responsibility: Prof. Dr. Hartmut Heinrich Projektleitung – Project Management: Dennis Bohne Laufzeit – Term: 10/2012 bis 08/2013 Finanzierung – Financing: Ministerium für Wirtschaft und Europaangelegenheiten des Landes Brandenburg Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Charité Berlin, TP Theorie & Praxis GmbH, webXells GmbH Der Fachbereich Wirtschaft hat im Rahmen des erfolgreichen Antrags des Potsdamer Unternehmens webXells GmbH einen Teilauftrag zur Entwicklung von sicheren Abläufen innerhalb des Gesamtsystems erhalten und erfolgreich umgesetzt. Das Projekt startete am 01.10.2012 und wird zum 31.08.2013 beendet. 4.1.4 Prozessorientiertes Informationssicherheitsmanagement für föderierte Geschäftsprozesslandschaften Organisationen sind seit längerer Zeit abhängig von ITSystemen, welche Unternehmensprozesse auf vielfache Weise unterstützen. Das Ziel der Prozesse ist mittel- oder unmittelbar Wertsteigerung und Wertschöpfung. Das Gesamtmodell aus dem Zusammenspiel externer und interner Prozesse zwischen mehreren Unternehmen stellt ein Geflecht hoher Komplexität dar. Diesem Umstand wird zunehmend mit einer föderativen Strategie begegnet. Hierbei werden eigene Prozesse in lokaler Autonomie entwickelt und durchgeführt. Das globale Zusammenspiel wird auf die notwendige, zu spezifizierende Kommunikation zwischen den beteiligten Organisationen beschränkt. Dies senkt unmittelbar die Komplexität, da die einzelne Organisation stets nur noch die Grenze zur nächsten Organisation beachten muss, jedoch nicht ihre internen Einzelprozesse. Föderative Organisationen teilen das Interesse an einem gemeinsamen Wertschöpfungsnetz, welches den einzelnen Mitgliedern jedoch weitreichende Unabhängigkeit gewährt. Die verbundenen Unternehmen müssen sich jedoch in einem gemeinsamen Raum definierter Standards, Richtlinien und ggf. technischen Vorgaben bewegen – insbesondere zur Gewährleistung von Sicherheitsanforderungen. Die Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Michael Höding Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Erik Neitzel Laufzeit – Term: 2009 bis 2014 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Magdeburg Research and Competence Cluster (MRCC) Finanzierung – Financing: Eigenmittel Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Otto-von-Guericke Universität Magdeburg Realisierung der Informationssicherheit muss aufgrund der Komplexität der Anwendungslandschaft methodisch gestützt werden, einerseits bei der Entwicklung, jedoch auch beim Betrieb der Anwendungssysteme. Die Literatur fokussiert sich auf die Entwicklungssicht (Vorgehensmodelle, Methoden, etc.), nicht den Betrieb. Der Betrieb ist jedoch in der Praxis das verbreitetere Problem (Beispiel Banken: 70% der Aufwendungen sind dem Betrieb zu schulden). Die praktische Relevanz des Pro- Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte 95 blems ist somit sehr groß, die wissenschaftlichen Beiträge gleichzeitig sehr gering. Grundsätzlich beschäftigt sich Informationssicherheitsmanagement mit dem Prozess der nachhaltigen Risikoreduktion in Bezug auf verschiedene Gefährdungen gegen die drei Hauptkriterien der Informationssicherheit: Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Integrität. Diese Kriterien ändern sich nicht, wenn sich Prozesse über mehrere Organisationen erstrecken. Ebenso bleiben die Gefährdungen erhalten. Das Risiko hingegen wächst signifikant und somit die Notwendigkeit der Implementierung effektiver Maßnahmen für relevante IT-Objekte. Bislang existiert kein Rahmenwerk, welches die wachsende Notwendigkeit der IT Governance über mehrere Organisationen, insbesondere der nachhaltigen Unterstützung eines konsistenten Informationssicherheitsmanagements für föderierte Unternehmensprozesse, adressiert. Das Forschungsvorhaben adressiert dieses Problem. 4.1.5 Database Performance Lab Das Vorhaben wurde im Rahmen eines Forschungssemesters vorbereitet und beantragt. Die Durchführung wurde als EFRE-Projekt 2012 gestartet. Performance ist ein wesentlicher Aspekt für den betrieblichen Einsatz von Informationssystemen. Insbesondere bei Big Data, also sehr großen Datenbanken für analytische Auswertungen und Wissensgewinnung, ist Performance ein wesentlicher Faktor für die mögliche Tiefe der Analyse. Während funktionale Aspekte auch in der Lehre unmittelbar erfahrbar sind, ist dies im Bereich PerformanceOptimierung nur eingeschränkt möglich. Die in der Lehre theoretisch vermittelten Grundlagen zeigen die vielfältigen Ansätze, bleiben aber wenig plastisch. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Projektes die Nutzung der Methode Experiment untersucht. Hierzu wurde ein Labor eingerichtet, das Performance-Experimente auf speziellen virtuellen Maschinen erlaubt. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr.-Ing. Michael Höding Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Alexander Stein, Max Flügel, Malte Hahnenwald Laufzeit – Term: 09/2010 bis 04/2013 Finanzierung – Financing: Forschungssemester, EFRE Die didaktische Aufbereitung als Experiment orientiert sich dabei am deutschen Qualifikationsrahmen. Die bislang erzielten Ergebnisse sind nicht durchweg zufriedenstellend. Ziel der weiteren Arbeiten ist die Ausprägung der bereits beschriebenen Experimente für verschiedene Niveaustufen, um auch bei ungleichen Voraussetzungen einen individuell optimalen Lernerfolg zu erreichen. 4.1.6 Kommunale IT-Sicherheit Eine moderne und bürgernahe Verwaltung ist in zunehmendem Maße auf die automatisierte Datenverarbeitung (ADV) mittels Informations- und Kommunikationstechnik (IT) angewiesen. Dabei sind die Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Integrität der bearbeiteten Daten hohe Schutzgüter. So sehr der Einsatz von IT hilft, Verwaltungsvorgänge effizienter zu gestalten, so sehr ist er auch Einfallstor und für Bedrohungen gegenüber den oben angesprochenen Schutzgütern. In dem Kooperationsprojekt „Kommunale IT-Sicherheit“ sollen Empfehlungen für den Aufbau eines Informationssicherheitsmanagementprozesses (ISMS) nach dem Grundschutzansatz des BSI in einer kommunalen Verwaltung entwickelt werden. 96 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Friedrich L. Holl Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Pol. Max Luber Laufzeit – Term: 09/2009 bis 12/2014 Finanzierung – Financing: Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Stadtverwaltung Brandenburg an der Havel Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 4.1.7 iPad-basiertes Online-Prüfungssystem Im Rahmen von Innovationsgutscheinen wurde von der Fachhochschule Brandenburg unter Federführung von Prof. Dr. Paulus ein iPad-basiertes Online-Prüfungssystem entwickelt. PC-basierte Zertifikatsprüfungen wie etwa für den Certified Tester können nun von ISQI und seinen Partnern mittels iPads abgenommen werden. Dies erlaubt eine wesentlich größere Flexibilität und Mobilität, so dass Prüfungen einfach ohne Papier auch in Kundenorganisationen durchgeführt werden können. Das Projekt ist heute produktiv und wird international eingesetzt. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Sachar Paulus Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Prof. Dr. Winfried Pfister, studentischer Mitarbeiter Benjamin Buchholz Laufzeit – Term: 10/2011 bis 03/2012 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Fachhochschule Brandenburg und ISQI GmbH, Potsdam Finanzierung – Financing: kleiner und großer Innovationsgutschein 4.1.8 EU-FP7-Projekt OPTET The OPTET project plans through a multi-disciplinary and integrated approach to identify and address the drivers of trust and confidence also fight against its erosion (especially true on the Internet or Cloud). The focus of the project is on socio-technical systems connected to the Internet. The resulting technologies enabling trustworthiness will be verified on two distinct existing execution platforms to demonstrate genericity of OPTET outcomes. The potential of OPTET results will be demonstrated and evaluated in the context of two operational use cases: one in the domain of Ambient Assisted Living (AAL) and the second in Cyber Crisis Management. Altogether, the OPTET project will significantly increase the trustworthiness of IT and Services and thus strengthen the competitiveness of the European software and service industry. By this OPTET will provide a powerful foundation for designing and developing trustworthy system/services/apps stakeholders can trust (since provable also garanteed) for the future Internet realizing its promises. The contribution of FHB is to develop metrics for trustworthiness and to support the design of a development methodology that allows for a controlled development with specific assurance properties. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Sachar Paulus (für das Teilprojekt an der FHB, Gesamtprojektleitung bei Thales, Frankreich) Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Holger Könnecke, Sandro Hartenstein Laufzeit – Term: 11/2012 bis 10/2015 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: European Commission, Research Executive Agency Finanzierung – Financing: 7. Forschungsrahmenprogramm der EU, Gesamtprojektbudget ca. 11 Mio EU, Förderung für die FHB ca. 270.000 Euro Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: Thales Communications & Security SA, Frankreich; SAP AG, Deutschland; Universität Duisburg-Essen, Deutschland; Foundation for Research and Technology Hellas, Griechenland; University of Southampton, Großbritannien; Athens Technology Center SA, Griechenland; Stiftelsen Sintef, Norwegen; IBM Israel – Science and Technology Ltd, Israel; Amossys SAS, Frankreich; Proviciel S.A., Frankreich; Thales Nederland BV, Niederlande; Athens University of Economics and Business – Research Center, Griechenland; Interdisciplinary Institute for Broadband Technology, Belgien; Thales Services SAS, Frankreich Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte 97 4.1.9 Projekt „Einsteigen − Zusteigen − Aufsteigen“ Das Projekt „Einsteigen − Zusteigen − Aufsteigen“ ist eines von zwanzig vom BMBF geförderten Projekten der AnkomInitiative. Ausgehend vom existierenden Fachkräftemangel im Land Brandenburg möchte der Fachbereich Wirtschaft den akkreditierten Studiengang Bachelor BWL – Allgemeines Management noch stärker als bisher als eine attraktive Einstiegsmöglichkeit für ein berufsbegleitendes Hochschulstudium ausbauen. Wesentliche Grundlage für das Vorhaben sind die im Rahmen des INNOPUNKT-Projekts „Weitersehen − Weiterbilden − Weiterkommen" an der Fachhochschule Brandenburg erreichten messbaren Erfolge auf dem Gebiet der Durchlässigkeit und die für den Bachelorstudiengang BWL beschlossenen und heute konkret verwendeten Anrechnungsverfahren für im Beruf erworbene Kompetenzen. Da bereits langjährige Erfahrungen der Hochschule bei der Einbeziehung von Berufstätigen in ein Studium vorliegen, kann der Fachbereich auf die hier gesammelten vielseitigen Erfahrungen zurückgreifen, z. B. zu Aspekten wie Akquisition, organisatorische Abwicklung, didaktische Besonderheiten, IT-Arbeitsplattform etc. Schwerpunkte des Projekts Befragung von (potenziellen) berufsbegleitend Studierenden: Entwicklung, Durchführung und Auswertung einer Befragung bei bestehenden berufsbegleitend Studierenden und potenziellen berufsbegleitend Studierenden. Das Ziel besteht darin, die Bedarfe der Zielgruppe bezüglich der Maßnahmen des Übergangsmanagements genauer zu eruieren, um die Maßnahmen darauf anzupassen. Befragt werden sollen neben den bereits immatrikulierten Studenten auch Teilnehmer und Absolventen der beruflichen Aufstiegsfortbildungen. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Jürgen Schwill Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Kffr. (FH) Ursula Schwill, M.sc. Communications and Marketing Eva Friedrich, Dipl.-Betriebswirtin (FH) Dana Voigt Laufzeit – Term: 01/2012 bis 08/2014 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Bundesinstitut für Berufliche Bildung (BIBB) Finanzierung – Financing: im Rahmen der Initiative ANKOM-Übergang des BMBF; 100 % Finanzierung: 273.578,80 Euro (incl. Projektpauschale) Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: IHK Potsdam, AVT e.V., GBG Verbesserte Angebote von Brückenkursen: Aufbauend auf den bestehenden Brückenkursen soll ein Angebot konzipiert werden, dass auf eine Evaluation der jetzigen Fernstudierenden beruht. Fragestellungen im Rahmen der Evaluation bei den Fernstudenten könnten z. B. sein: Welche Brückenkurse hätten Sie benötigt? Welches Kursmodell wäre gut gewesen? Studieneingangsphase für berufsbegleitend Studierende: Konzeption und Durchführung von Einführungstagen, die sowohl einen Kontakt zwischen berufsbegleitend und „normal“ Studierenden ermöglichen und dennoch die speziellen Bedarfe von berufsbegleitend Studierenden abdecken. Hier soll besonders darauf geachtet werden, dass diejenigen Studierenden, die in ein höheres Semester einsteigen, auch den Kontakt zu den Kommilitonen erhalten. Hier kann ein Mentoring der Fernstudenten für „Zusteiger“ sinnvoll sein. Weiterbildung und Coaching für Lehrende: Lehren im berufsbegleitenden Studium ist anders als in Präsenzstudiengängen. Daher werden hier zunächst Weiterbildungsangebote unterbreitet, die von der Nutzung der elektronischen Plattform über die Ablage von Dateien (Nutzung von interaktiven Tools wie Wikis oder Einreichaufgaben), über die Einbindungsmöglichkeiten der betrieblichen Praxis in Lehreinheiten (Stichwort: berufsintegrierendes Lehren und Prüfen) bis hin zu didaktischen Einheiten für die i. d. R. anspruchsvollen Studierenden der Fernstudiengänge gehen. Außerdem sollen „Best Practices“ von Lehrenden weitergegeben werden, indem diese ein Coaching für neue Kolleginnen und Kollegen übernehmen, die erstmals in berufsbegleitenden Studiengängen eingesetzt werden. Abgerundet werden soll das Angebot für die Lehrenden in der Erstellung eines „Lehrleitfadens“, in dem die Möglichkeiten berufsbegleitender Lehrvermittlung dokumentiert werden. Da eine ständige Überarbeitung dieses Instrumentes nötig sein wird, ist es als Online-Dokument angedacht. Mentoring für berufsbegleitend Studierende/ Teilzeitstudierende: Studierende erhalten einen Ansprechpartner, der alle Fragen bezüglich des Studiums beantwortet (z. B. Erstellung individueller, auf die Lebenssituation angepasster Studienpläne, Besprechung von Prüfungsangelegenheiten, Beratung bei Problemen im Studium, Beratung bei Problemen der Vereinbarkeit zwischen Beruf, persönlicher Lebenssituation und Studium [Netzwerk innerhalb und außerhalb der Hochschule]). Kommunikation der Studiengänge in die Zielgruppe; Verbesserung der Internetseite und Einbindung der Lernplattform Moodle in eine einheitliche Präsenz des Internetangebotes: Es ist essentiell für die Nachfrager von Fernstudienangeboten, sich über das Internet auszutauschen und die notwendigen Informationen zu erhalten; hier sollte nachgebessert werden. Insbesondere eine Möglichkeit der elektronischen Vorabanfrage, welche Abschlüsse anrechenbar sind und wie die Anrechnung 98 Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 funktioniert, ist wichtig. Die Einbindung der Lernplattform in diesen Kontext ist ein weiterer wichtiger Schritt, so dass alle Informationen zum berufsbegleitenden Studieren auf einer Seite zu finden sind. Zu diesem Zweck bietet sich eine Einbindung der Inhalte auf die bereits bestehende Internetpräsenz des Projekts „Weitersehen-Weiterbilden-Weiterkommen“ (www.weiterkommen-in-brandenburg.de) an. Informationsveranstaltungen in den Präsenzstellen: Durch eine gute Zusammenarbeit mit den Präsenzstellen- leitern und Informationsveranstaltungen vor Ort, aber auch in den Unternehmen und Bildungsträgern der Region soll das Studium auch in der west- und nordbrandenburgischen peripheren Region noch besser kommuniziert werden. Brückenkurse in den Präsenzstellen: Alle Brückenkurse sollen vor Ort in den Präsenzstellen angeboten werden. Dazu werden Kooperationen mit ortsansässigen Bildungsunternehmen eingegangen, um Fahrtkosten zu minimieren. Diese müssen angeleitet, ein Qualitätsstandard festgelegt und eine Form der Evaluation entwickelt werden. 4.1.10 Projekt „Dual − Lokal − Regional“ Erstellung einer Studie zum Thema „Duales Studium in Brandenburg“ Die Studie soll untersuchen, welche Faktoren die Einführung dualer Studiengänge im Land Brandenburg bisher erschwert hat. Weiterhin gilt es zu untersuchen, welche Rahmenbedingungen duales Studium befördern und welche Auswirkungen ein derartig konzipiertes Studium auf die Fachkräfteausbildung und -bindung im Land Brandenburg haben kann. Außerdem soll untersucht werden, ob in der hauptsächlich durch KMU geprägten Wirtschaftslandschaft Brandenburgs ein duales Studium in verschiedenen Fachrichtungen auf Bedarf stoßen würde und welche Anforderungen die Unternehmen an ein solches Studium hätten. Durch Literaturrecherche und Auswertung vorhandener Studien soll die Grundlage für eine eigene Untersuchung in Brandenburger Unternehmen geschaffen werden. Anhand dieser Erkenntnisse sollen Thesen formuliert werden, die dann in Befragungen belegt oder widerlegt werden sollen. Als Beispiel: „Duales Studium wird von den Unternehmen im Land Brandenburg als sinnvolle Ergänzung zu den bisherigen Ausbildungsformen angesehen.“ In einem ersten Schritt sollen diese Thesen durch Experteninterviews nochmals verifiziert werden. Dazu sollen ca. 10 Unternehmen im Land befragt werden, die eine heraus- Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Jürgen Schwill Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: Dipl.-Kffr. (FH) Ursula Schwill, Dipl.-Betriebswirtin (FH) Dana Voigt Laufzeit – Term: 11/2012 bis 10/2013 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg Finanzierung – Financing: im Rahmen der ESF-Förderung des MWFK, Fördersumme: 63.691,73 Euro Partner/Kooperationen – Partner/Cooperations: ZAB, alle IHK des Landes Brandenburg, alle HWK des Landes Brandenburg, UVB, DGB ragende Rolle für die jeweilige Region einnehmen. Die Erkenntnisse der Experteninterviews und die formulierten Thesen sollen dann in einer landesweiten Onlinebefragung von Unternehmen der Branchen Automotive, Biotechnologie, Energiewirtschaft, Logistik, Medien/IKT, Optik, Papier, Luftfahrttechnik, Metall, Mineralölwirtschaft/Biokraftstoffe, Gesundheit, Tourismus und Schienenverkehrstechnik einfließen. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte 99 4.1.11 Projekt „Produktneuheiten im Einzelhandel“ Die zentrale Aufgabe bestand darin, in ausgewählten Edeka-Märkten die Akzeptanz von (regionalen) Produktneuheiten theoretisch und empirisch zu analysieren und auszuwerten sowie Erfolgsfaktoren bei der Neuprodukteinführung herauszuarbeiten. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Jürgen Schwill Wiss. Mitarbeiter/innen – Scientific Staff: studentische Projektgruppe Laufzeit – Term: 03/2012 bis 07/2012 Projektträgerschaft und Federführung – Sponsorship and Lead Institution: Fachhochschule Brandenburg Finanzierung – Financing: proagro e.V. - Verband zur Förderung des ländlichen Raumes im Land Brandenburg e.V., Dorfstraße 10, 14513 Teltow-Ruhlsdorf in Kooperation mit Edeka, Minden 4.1.12 IEPA module / ETAP module The general aim of this project is to establish a coherent network between students in accountancy practice in Europe, enables them to work with each other in accountancy; to prepare reports for international companies and participate in the consolidated accounts process with the company chief accountant (or chartered accountant). This module shall provide students with international practice as an assistant in consolidating accounts. The module shall be officially recognised as an integral part of the coursework in each of the partner institutions and shall be incorporated in the official programmes of their final year. The subjects of this module will include: • legislation and taxation practice in different member states, • accountancy profession in Europe, • basic consolidated accounts practice in various European countries (7th European directive, IASC standards, US GAAP and UK GAAP), • stock market financial information rewards, • reporting activities between subsidiaries and main company located in different countries (building up a subsidiary, buying a subsidiary, dividing a company, contribution 100 Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Joachim S. Tanski Finanzierung – Financing: EU inside a group, taxes and consolidated accounts, possibilities to share dividends), • small and middle-size European companies, large European and international companies accountancy tasks and problems. A team of European accountancy experts (including university lecturers, and professional accountants) will create useful pedagogical material [theoretical surveys (law, taxation, accountancy profession) and real practical cases (reporting, annual accounts, consolidated accounts, stock market information)]; and set up the means for communication between students, teachers and specialists of partner institutions (e-mail, web site, video-conferences, European week …). They will aim at preparing students for the practice of accountancy in European subsidiaries and for working as an assistant to the accountancy director in charge of: general reporting, consolidated accounts and stock market financial information. Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 4.1.13 Projekte mit Studenten Die hier durchgeführten studentischen Projekte sind aus den in der Studienordnung vorgeschriebenen Projektarbeiten entstanden. Über die Erledigung einer Pflichtleistung gemäß Studienordnung hinaus ist es Ziel dieser Arbeiten, die Studenten möglichst frühzeitig an Aufgaben heranzuführen, die einen über die Projektphase hinausgehenden Nutzen sowohl für die beteiligten Studenten selbst als gleichermaßen auch für Dritte (Praktiker, Lernende, Wissenschaftler) bieten. Da sich die Ergebnisse derartiger Projektarbeiten regelmäßig in einer schriftlichen Dokumentation niederschlagen, liegt es nahe, diese Arbeiten kontinuierlich in Buchform zu publizieren. Die Projektarbeiten können aus einem der folgenden Bereiche stammen: • Wissenstransfer • Beratung • Coaching • anwendungsbezogene Forschung oder Entwicklung Die im hier darzustellenden Berichtszeitraum abgeschlossenen Arbeiten entstammen den Bereichen Wissenstransfer und Beratung. TaschenGuide Steuerrecht Ziel dieses Projektes ist eine zusammenfassende Darstellung aller zentralen Steuerarten in komprimierter Form, was es bis dahin nicht gab. Das Buch bietet damit eine leicht zu erfassende Darstellung aller wichtigen Steuerarten und ihrer Bedeutung für den Steuerpflichtigen. Aus dem Inhalt geht hervor, wie die Grundzüge des jeweiligen Besteuerungsverfahrens geregelt sind, so dass leicht geprüft werden kann, ob eine Steuerpflicht im Einzelnen besteht und wie hoch die Steuerlast ist. Des Weiteren wird gezeigt, wie sich die Steuern gegenseitig beeinflussen. Die 7-köpfige Projektgruppe hat das Projekt trotz dramatischer Änderungen des Steuerrechts während der Erstellungsphase selbständig zu Ende geführt und das gesetzte Projektziel sicher erreicht: Problemlos konnte diese Darstellung bei einem führenden Fachbuchverlag (Haufe) untergebracht werden. Aufgrund des großen Erfolges dieses Buches ist nunmehr eine jährlich aktualisierte Neuauflage projektiert; zur Zeit der Erstellung dieses Forschungsberichts wurden deshalb bereits die Arbeiten an der 10. Auflage begonnen. Dieses Buch erarbeitet sich mittlerweile einen Spitzenplatz unter den Lehrbüchern zum Steuerrecht. Projektleitung – Project Management: Prof. Dr. Joachim S. Tanski Beratung zur Existenzgründung Ziel des Projektes war es, einen praxisorientierten Leitfaden zu schaffen, der einem Existenzgründer von der Idee bis zum laufenden Geschäftsbetrieb als Orientierung und Handlungshilfe dienen kann. Durch die Verwendung vieler Checklisten war zu gewährleisten, dass in den einzelnen Phasen alle wichtigen Punkte erledigt und häufige Fehler vermieden werden. Die interne Unabhängigkeit der einzelnen Themenbereiche dient sowohl der Übersichtlichkeit und Abgrenzung der jeweiligen Aufgaben, als auch der Nutzung als Nachschlagewerk. Bereits vor Arbeitsbeginn konnte der Haufe-Verlag für dieses Konzept gewonnen werden, der dieses Thema für seine Reihe TaschenGuide projektierte. Zwei Studenten bearbeiteten in der Folge dieses Projekt nach den formalen Regeln dieser am Markt bereits bestens eingeführten und populären Buchreihe. Im TaschenGuide sind in übersichtlicher Form – auch durch die Verwendung zahlreicher Checklisten – die wichtigsten Schritte bei der Gründung eines Unternehmens dargestellt. Besondere Beachtung liegt dabei auf den Bereichen, die sich als häufige Ursachen für das Scheitern von Gründungen erwiesen haben. Die Anordnung der Themenbereiche erfolgte entsprechend der zeitlichen Reihenfolge des Ablaufs einer Gründung. Die Themenbereiche sind so gestaltet, dass sie unabhängig voneinander genutzt werden können. Auch dieser von Studenten bearbeitete TaschenGuide wurde am Markt sehr gut von den Kunden angenommen. So ist schon im Jahr der Ersterscheinung eine erste deutsche Lizenzausgabe erschienen und eine Lizenz an einen polnischen Verlag vergeben. Die zweite Auflage erschien im Jahr 2002 unter Überarbeitung und Aktualisierung durch dieselben Autoren, während in 2004 bereits die dritte Auflage erreicht wurde. Eine weitere Aktualisierung wurde dann in 2006 mit der vierten Auflage umgesetzt, der in 2009 schon die fünfte Auflage folgte. Zum Jahreswechsel 2012-13 wurde mit den Vorarbeiten für die sechste Auflage begonnen. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Forschungsprojekte 101 4.2 Publikationen Braunisch, D.; Mieke C. (2012): Steuerungsmöglichkeiten für die rückführende Logistik. In: Mieke, C.; Braunisch, D. (Hrsg.): Innovative Produktionswirtschaft – Jubiläumsschrift zu 20 Jahren produktionswirtschaftlicher Forschung an der BTU Cottbus. Berlin 2012, S. 292 - 312. Burger-Menzel, B. (2010): Technology Transfer, University-Industry Linkages and the Micro-Level, in: Universidad Externado de Colombia (ed.), Regional competence in technology and innovation management in Latin America (Competence Centre Technology and Innovation Management/ CC TIM), Bogota, Colombia, 14.-18.9.2010 Burger-Menzel, B. (2011): Creators and National Innovation Systems: How to Integrate Motivational Factors into Policy Considerations, in: Aboites, J./ Corona, J. M. (eds.), Economía de la Innovación y Desarollo, Mexico-City, pp.267-285 (refereed publication) Burger-Menzel, B.; Cabero Tapia, P. (2011): ICT-based learning and diffusion awareness: Insights from social network analysis and reflections on the Bolivian Case, Globelics Conference, Buenos Aires, 14.-17.11.2011 (refereed paper) Burger-Menzel, B.; Assadi, S. (2012): The economics of open sourcing: A new type of interactive learning within national innovation systems, Ide@s CONCYTEG, 7 (80), pp. 240-260 (refereed journal) Flügel, M.; Stein, A.; Höding, M. (2012): DatenbankPerformance und Benchmarks in der Lehre. In Proc. of Workshop „Grundlagen von Datenbanken“, Lübbenau, 2012 Franz, R. U.: siehe Heinrich und Johansen Heinrich, H.; Johannsen, A.; Franz, R. U., Bohne, D. (Hrsg.) (2011): Mobile Prozesse im ERP-Umfeld – Realität oder Vision? Tagungsband zum 10. Berlin-Brandenburger SAP-Forum der Fachhochschule Brandenburg am 26.05.2011 . Heinrich, H.: siehe auch Johannsen Hildebrandt, K.; Humml, S.; Podebrad, I. (2011): IT-Forensik ausgewählte Aspekte zu sicheren Rechnerarchitekturen, FAT und NTFS. Berlin, Eigenverlag, 2011 Höding, M.; Neitzel, E. (2012): Sicherheit bei Datenbankzugriffen. In: WISU — Das Wirtschaftsstudium, Nr. 4, S. 547 - 554, Langer Verlag Düsseldorf, 2012. Höding, M.: siehe auch Flügel, Neitzel Johannsen, A.; Franz, R. U.; Heinrich, H. (Hrsg.) (2012): In-memory-Computing - Die Rückkehr der Unternehmenssteuerung in Echtzeit? Tagungsband zum 11. Berlin-Brandenburger SAP-Forum der Fachhochschule Brandenburg am 25.10.2012. Lüthy, A. (2012): Begehrt: Die Generation Y. In: Health & Care Management, 10/ 2012, Holzmann Medien Verlag. Lüthy, A.; Buchmann, U. (2012): Umfassendes Dienstleistungsmanagement: Pflichtaufgabe für Krankenhäuser. In: Korff, U. (Hrsg): Patienten Krankenhaus: Wie Kliniken den Spagat zwischen Ökonomie und medizinischer Spitzenleistung gelingt. Springer Gabler Verlag 102 Mieke, C.; Wikarski, D. (2011): Einsatz von Prozessmanagementmethoden im Bereich von Prozessinnovationen am Beispiel von Benchmarking 3.0. In: Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011, S. 273 - 286. Mieke, C. (2011): Potenzielle interne Innovatoren erkennen und stärken. In: Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011, S. 137 - 158. Mieke, C.; Nagel, M.; Schminder, C. (2011): Einfluss externer Trends auf die Innovationsstärke von Unternehmen. In: Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011, S. 125 - 136. Mieke, C.; Behrens, S. (Hrsg.) (2011): Umfeldorientiertes Wertschöpfungsmanagement – Ausgewählte Beiträge der PVBB-Tagungen 2006-2011. Berlin 2011. Mieke, C.; Wikarski, D. (2011): Prozessinnovation und Prozessmanagement – Abgrenzung und Annäherung zweier Managementfelder. In: Wissenschaftsmanagement – Zeitschrift für Innovation. 2011, Heft 5, S. 38 - 44. Mieke, C. (2011): Innovationen in Ideen-Netzwerken. In: Tilebein, M. (Hrsg.): Innovation und Information. Berlin 2011, S. 205 - 218. Mieke, C. (2011): Benchmarking 3.0 – Prozessinnovationen erfolgreich initiieren. In: Wissensmanagement. 2011, Heft 6, S. 51 - 53. Mieke, C.; Kutscher, A. (2011): Nachhaltigkeitsfokus in der Logistik – Ausgestaltungsansätze für Grüne Logistik im Umfeld von Logistikdienstleistern. In: Supply Chain Management. 2011, Heft 1, S. 15 - 19. Mieke, C.: Portfoliogestütztes Roadmapping in der Technologievorausschau. In: Jeschke, S.; Hauck, E.; Hees, F.; Tilebein, M.; Fischer, T.; Schwaninger, M. (Hrsg.): Interdisziplinarität und Komplexität. Berlin 2012, S. 37 - 44. Mieke, C. (2012): Prozess-Roadmapping – Werkzeug zur Planung von Prozess-Innovationen. In: Mieke, C.; Braunisch, D. (Hrsg.): Innovative Produktionswirtschaft – Jubiläumsschrift zu 20 Jahren produktionswirtschaftlicher Forschung an der BTU Cottbus. Berlin 2012, S. 101 - 114. Mieke, C.; Braunisch, D. (Hrsg.) (2012): Innovative Produktionswirtschaft – Jubiläumsschrift zu 20 Jahren produktionswirtschaftlicher Forschung an der BTU Cottbus. Berlin 2012. Mieke, C. (2012): Strategische Planung von Prozessvarianten mittels Prozess-Roadmapping. In: Industrie Management – Zeitschrift für industrielle Geschäftsprozesse. 2012, Heft 4, S. 47 - 50. Mieke, C. (2012): Innovationsplanung mit portfoliogestützten Technologie-Roadmaps. In: Wissensmanagement. 2012, Heft 4, S. 14 - 16. Mieke, C.: siehe auch Braunisch Fachbereich Wirtschaft − Publikationen | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Neitzel, E.; Höding, M. (2012): Sicherheit bei Datenbankzugriffen. In: (Hrsg.): WISU — Das Wirtschaftsstudium; 547-554; Langer Verlag Düsseldorf; 2012; Neitzel, E.; Witt, A. (2012): Towards Process Centered Information Security Management — A Common View for Federated Business Processes and Personal Data Usage Processes, p. 189-192; M. Helfert, C. Francalanci, J. Filipe; 2012; Neitzel, E.; Franz, R. (2012): Sicherheit in ERP-Konfigurationen. In: ERP Management 4; 2012 Neitzel, E.: siehe auch Höding Podebrad, I.: siehe Hildebrandt Tanski, J. S. (2010): Internationale Rechnungslegungsstandards — IAS/IFRS Schritt für Schritt. München, 3. Aufl. 2010 Tanski, J. S. (2010): Technische Anlagen und Maschinen. In: Federmann/Gnam (Hrsg.): Handbuch der Bilanzierung. Freiburg im Breisgau 1960 ff. (Loseblattwerk) Tanski, J. S. (2010): Zeit- / Tageswert. In: Federmann/ Gnam (Hrsg.): Handbuch der Bilanzierung. Freiburg im Breisgau 1960 ff. (Loseblattwerk) Tanski, J. S. (2010): Kommentierung von § 246 HGB. In: Karl Petersen, Christian Zwirner, Gerrit Brösel (Hrsg.): Systematischer Praxiskommentar Bilanzrecht, Köln 2010 Tanski, J. S. (2010): Interne Revision im Krankenhaus. In: Institut für Interne Revision Österreich – IIA Austria (Hrsg.): Von der ARGE bis zum heutigen Institut für Interne Revision, Wien 2011 Tanski, J. S. (2010): Bilanzrechtsmodernisierung und IFRS: Distanz und Nähe. In: IRZ 1/2010, S. 15-19 Tanski, J. S. (2011): Jahresabschluss in der Praxis München, 1. Aufl. 2011 Tanski, J. S. (2011): Die Effizienzprüfung des Aufsichtsrats. Stuttgart 2011 (mehrere Co-Autoren) Tanski, J. S. (2011): Existenzgründung. Freiburg, 5. Aufl. 2011 (mehrere Co-Autoren) Tanski, J. S. (2011): Bilanzierung von Kreditbearbeitungsgebühren. In: DStR 46/2011, S. 2211-2213 (mehrere Co-Autoren) Tanski, J. S. (2011): Steuerrecht. Freiburg, 8. Aufl. 2011 Tanski, J. S. (2012): Steuerrecht. Freiburg, 9. Aufl. 2012 Tanski, J. S. (2012): Jahresabschluss in der Praxis. München, 2. Aufl. 2012 Tanski, J. S. (2012): Rechnungslegung und Bilanztheorie. München 2012 Tanski, J. S. (2012): Selbständigkeit wagen. Freiburg 2012 (mehrere Co-Autoren) Tanski, J. S.: Jährliche Buchbesprechungen in: Die Wirtschaftsprüfung (WPg) Tanski, J. S.; Freidank, M. C.-Ch. (Hrsg.): ManagementHandbuch Accounting, Controlling and Finance (ACF). München 2002 ff. Wikarski, D.; Beck, E.; Schrader, T. (2011): MedPro 2011, Tagung zur Medizinischen Prozessmodellierung, Tagungsband, Alcatel-Lucent-Stiftung, 2012 (http://www. stiftungaktuell.de/files/sr98_prozessmodellierung_medizin. pdf) Wikarski, D. (2012): Prozessmodellierung zur Qualitätssicherung in den Bereichen Medizin, Rehabilitation und Ausbildung – Konzepte, Erfahrungen und Maximen, MedPro 2011, Tagung zur Medizinischen Prozessmodellierung (Hrsg. E. Beck, T. Schrader, D. Wikarski) AlcatelLucent-Stiftung, 2012 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Publikationen 103 4.3 Vorträge Agustian, G., Wikarski, D. (2012): Modellierung medizinischer Prozesse mit der SemTalk-KSA-FHB-Methode, MedPro 2012, Fachhochschule Brandenburg, September 2012 Burger-Menzel, B. (2011): Perspectives: Open Source and Technological Catching-up Processes in Developing Countries, Symposium: ‘Desarrollo y Perspectivas de las Tecnologías de Información en Bolivia’, La Paz, Bolivia, 16.19.5.2011 Burger-Menzel, B. (2012): Individual Creativity and Technology Policy: The FTN-Model, Scientific Workshop, Aarhus University, Herning, 29.10.2012 Burger-Menzel, B. (2012): El marco Alemán de cualificaciones para la educación superior: Su articulación con respecto al marco Europeo, su definición y implementación, Proyecto Alfa Puentes, Guatemala City, 8.10.2012 Höding, M.: siehe Neitzel Lüthy, A. (2011): Wege aus dem Ärztemangel in O & U – Wie können Krankenhäuser dafür sorgen, dass Familie und Beruf vereinbar ist? Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie 2011. 26.10.2011, Berlin Lüthy, A. (2011): Personalentwicklung als Strategie in schwierigen Zeiten: Wie kann das Personal für die Zukunft gerüstet werden und wie kann das KTQ-Modell dabei helfen? KTQ Forum 2011.23.9.2011, Berlin Lüthy, A. (2011): Personalenwicklung im Krankenhaus: Lust oder Last. Hauptstadtkongress Gesundheit 2011, 12. 5. 2011, Berlin Lüthy, A. (2012): Personalmarketing: Was Kliniken von den Besten anderer Branchen lernen können. Gesundheitspflege-Kongress. 26.10.2012, Hamburg Lüthy, A. (2012): Ethik im Spannungsfeld zwischen Qualität und Kosten. KTQ Forum 2012. 19.10.2012, Berlin Lüthy, A. (2012): Social Media, Personalgewinnung und Employer Branding: Ein Überblick. Hauptstadtkongress Gesundheit 2012. 14. 6.2012, Berlin Mieke, C. (2011): Anforderungen an künftige Produktionsprozesse – Ausgangspunkt produktionstechnologischer Innovations-, Technologie- und Prozessplanung; Adventstagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin-Brandenburg e.V. 2011; 16.12.2011, Cottbus Mieke, C. (2011): Prozessinnovationen mittels Benchmarking 3.0; Ostertagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin-Brandenburg e.V. 2011; 07.05.2011, Brandenburg a.d.H. Mieke, C. (2012): Planung innovativer Prozesse mit Roadmaps; Adventstagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin-Brandenburg e.V. 2012; 01.12.2012, Cottbus Mieke, C. (2012): Portfoliogestütztes Roadmapping in der Technologie-Vorausschau; Konferenz für Wirtschafts- und Sozialkybernetik KyWi 2012; 26.-27.06.2012, Aachen Mieke, C. (2012): Portfoliogestützte Technologie-Roadmaps – Einsatzfelder, Methodik, Bewertung; Ostertagung der Produktionswissenschaftlichen Vereinigung Berlin- 104 Brandenburg e.V. 2012; 05.05.2012, Berlin Neitzel, E.; Höding, M. (2010): „Flash-Disks für das schnelle Commit in Oracle“ GvD — Grundlagen von Datenbanken / Database Foundations Conference (Rostock), Juni 2010 Schwill, J. (2011): Customer Relationship Management in Bankbetrieben, Vortrag am 15.02.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Internes Marketing in Bankbetrieben, Vortrag am 16.02.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Möglichkeiten zur Ermittlung des Kundenwertes in Bankbetrieben, Vortrag am 28.02.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Innovation Management, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 12.09.2011 Schwill, J. (2011): Idea Management, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 13.09.2011 Schwill, J. (2011): Open Innovation, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 14.09.2011 Schwill, J. (2011): Complaint Management, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 15.09.2011 Schwill, J. (2011): Zielgruppenorientiertes Marketing in Bankbetrieben, Vortrag am 22.09.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Entwicklung von Marketingstrategien in Bankbetrieben, Vortrag am 23.09.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Ansätze modernen Marketingmanagements in Bankbetrieben, Vortrag am 26.09.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2011): Mitarbeiterführung in Bankbetrieben, Vortrag am 13.10.2011 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Strategische Marktanalyse im B2B, Vortrag am 13.02.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen Schwill, J. (2012): Customer Relationship Management in Bankbetrieben, Vortrag am 15.02.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Internes Marketing in Bankbetrieben, Vortrag am 20.02.2012 bei der Berufsakademie für Bank- Fachbereich Wirtschaft − Vorträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 wirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Möglichkeiten zur Ermittlung des Kundenwertes in Bankbetrieben, Vortrag am 27.02.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Erfolgreiches Marketing im B2B, Vortrag am 05.03.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen Schwill, J. (2012): Strategische Marktanalyse im B2B, Vortrag am 08.05.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen Schwill, J. (2012): Erfolgreiches Marketing im B2B, Vortrag am 24.05.2012 bei der Eisenmann AG, Böblingen Schwill, J. (2012): Zielgruppenorientiertes Marketing in Bankbetrieben, Vortrag am 13.09.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Entwicklung von Marketingstrategien in Bankbetrieben, Vortrag am 14.09.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Ansätze modernen Marketingmanagements in Bankbetrieben, Vortrag am 17.09.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Mitarbeiterführung in Bankbetrieben, Vortrag am 18.09.2012 bei der Berufsakademie für Bankwirtschaft in Hannover im Rahmen des dualen Bachelorstudiengangs „Banking and Finance“ Schwill, J. (2012): Innovation Management, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 24.09.2012 Schwill, J. (2012): Idea Management, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 25.09.2012 Schwill, J. (2012): Open Innovation, Poltawa National Technical Yuri Kondratyuk University (PNTU), Poltawa, 26.09.2012 Wikarski, D. (2011): Gesundheitskioske als Assistenzsysteme für die medizinische Breitenversorgung?, 6. Landeskonferenz Telematik im Gesundheitswesen, Potsdam, 16.2.2011 (http://www.telemed-initiative.de/ konferenzen/copy2_of_6-fachkonferenz/dokumentation6-landeskonferenz ) Wikarski, D. (2011): Prozessmodellierung zur Qualitätssicherung in den Bereichen Medizin, Rehabilitation und Ausbildung − Konzepte, Erfahrungen und Maximen, MedPro 2011, Fachhochschule Brandenburg, 14.4.2011 (http://bsn-projekt.de/index.php?id=vortraege) Wikarski, D.: siehe auch Agustian Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Vorträge 105 4.4 Professorinnen und Professoren Fachhochschule Brandenburg, Fachbereich Wirtschaft, Magdeburger Straße 50, D-14770 Brandenburg an der Havel Fax: +49 3381 355 - 199 Dekan Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich Telefon: +49 3381 355 - 230 E-Mail: dekan-w(at)fh-brandenburg.de Prodekan Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Mieke Telefon: +49 3381 355 - 283 E-Mail: mieke(at)fh-brandenburg.de Sekretariat Kirsten Kapons Telefon: +49 3381 355 - 201 E-Mail: kapons(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. phil. Ulrich Brasche Volkswirtschaftslehre, insbesondere Europäische Integration Economics, Integration of Europe in particular Telefon: +49 3381 355 - 232 E-Mail: brasche(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. pol. Bettina Burger-Menzel Betriebswirtschaftslehre, Technologie- und Innovationsmanagement Business Administration, Technology and Innovation Management Telefon: +49 3381 355 - 231 E-Mail: burgerme(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Eberhard von Faber (Honorarprofessor) ICT-Security in Netzen, Systemen und Anwendun- E-Mail: fabere(at)fh-brandenburg.de gen, Prozesse, Sicherheitsorganisation und Strategie; Identitäts- und Zugriffsmanagement; Sicherheit im Outsourcing; Evaluierung und Messverfahren Prof. Dr. rer. nat. Robert U. Franz Betriebswirtschaftliche Anwendungen der Informatik Enterprise Resource Planning Telefon: +49 3381 355 - 227 E-Mail: franz(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Franz-Peter Heider (Honorarprofessor) Informationssicherheit, Kryptographie Information Security, Cryptography E-Mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich Integrierte computergestützte Anwendungen in Fertigungsbetrieben, PPS Integrated computer-based applications in manufacturing plants, PPS Telefon: +49 3381 355 - 230 E-Mail: heinrich(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Wolf-Christian Hildebrand Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, insb. Logistik und Organisation General Business Administration, Logistics and Organisation in particular Telefon: +49 3381 355 - 273 E-Mail: wolf-christian.hildebrand(at) fh-brandenburg.de Prof. Dr.-Ing. Michael Höding Netzbasierte Anwendungen für den Handel/ Telefon: +49 3381 355 - 243 E-Mail: hoeding(at)fh-brandenburg.de Electronic Business, Wirtschaftsinformatik Net-based Application for Trade/Electronics Business, Business Information Systems Prof. Dr. rer. pol. Uwe Höft 106 Technologie- und Innovationsmanagement Technology and Innovation Management Telefon: +49 3381 355 - 203 E-Mail: hoeft(at)fh-brandenburg.de Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Prof. Dr. rer. nat. Friedrich Lothar Holl Bürokommunikation und Verwaltungsautomation Office Communication and Administration Automation Telefon: +49 3381 355 - 229 E-Mail: holl(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. oec. Andreas Johannsen Systementwicklung und -integration System Development and Integration Telefon: +49 3381 355 - 256 E-Mail: johannse(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. phil. Anja Lüthy Betriebswirtschaftslehre, Dienstleistungsmanagement und -marketing Business Administration, Service Management and Marketing Telefon: +49 3381 355 - 244 E-Mail: luethy(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Vera G. Meister Betriebliche Anwendungen der Informatik und Wissensmanagement Enterprise Resource Planning and Knowledge Management Telefon: +49 3381 355 - 297 E-Mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. habil. Manfred Mertins (Honorarprofessor) Reaktorsicherheit Reactor Safety Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Mieke Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Innovationsmanagement Business Administration, especially Innovation Management Telefon: +49 3381 355 - 283 E-Mail: mieke(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Sachar Paulus Unternehmenssicherheit und Risikomanagement Corporate Security and Risk Management Telefon: +49 3381 355 - 278 E-Mail: paulus(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer nat. Winfried Pfister Wirtschaftsinformatik, insb. betriebswirtschaftliche Anwendungen in der Informatik Business Information System, especially Computer Applications in Business Telefon: +49 3381 355 - 289 E-Mail: pfister(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. phil. Igor Podebrad (Honorarprofessor) IT-Forensik, Cyber Crime IT Forensics, Cyber Crime E-Mail: [email protected] Prof. Dr. rer. oec. Jochen Scheeg (Gastprofessor) Gastprofessor in der Wirtschaftsinformatik Guest Lecturer at Business Information System E-Mail: scheeg(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. pol. Bernd J. Schnurrenberger Mittelstandsorientierte BWL/ Unternehmensführung Medium-Sized Business/ Corporate Management Telefon: +49 3381 355 - 292 E-Mail: schnurrenberger(at)fh-brandenburg. de Prof. Dr. jur. Michaela Schröter Betriebswirtschaftslehre, Wirtschaftsrecht, Internetrecht Business Administration, Business Law, Internet Law Telefon: +49 3381 355 - 259 E-Mail: schroetm(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. pol. Jürgen Schwill Betriebswirtschaftslehre, insbes. Internationales Management und Marketing Business Administration, especially International Management and Marketing Telefon: +49 3381 355 - 200 E-Mail: schwill(at)fh-brandenburg.de Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren 107 Prof. Dr. rer. pol. Cord Siemon Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Unternehmensgründungen Business Administration, especially Entrepreneurship Telefon: +49 3381 355 - 241 E-Mail: siemon(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. oec. Hubertus Sievers Rechnungswesen, Controlling und Unternehmensnachfolge Accounting, Control and Business Transfer Telefon: +49 3381 355 - 242 E-Mail: sievers(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. oec. Michael Stobernack Empirische Wirtschaftsforschung und Ökonometrie Empirical Economics and Econometrics Telefon: +49 3381 355 - 239 E-Mail: stobernack(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. jur. Detlef Stronk (Honorarprofessor) 108 E-Mail: stronk(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. pol. Joachim Tanski Betriebswirtschaftslehre, Steuerlehre und Rechnungswesen Business Administration, Taxation, and Accounting Telefon: +49 3381 355 - 206 E-Mail: tanski(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski Computergestützte Gruppenarbeit Collaborative Computing Telefon: +49 3381 355 - 277 E-Mail: wikarski(at)fh-brandenburg.de Prof. Dr. rer. oec. Andreas Wilms Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Finanzmanagement General Business Administration, Financial Management in particular Telefon: +49 3381 355 - 220 E-Mail: [email protected] Fachbereich Wirtschaft − Professorinnen und Professoren | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 4.5 Labore eLearning-Labor Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 116 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Dipl.-Chem. Renate Wietusch Ausstattung – Equipment Hardwareübersicht: 1 Dozentenarbeitsplatz mit Standardsoftware 1 Smartboard zur Unterstützung von interaktiven Präsentationen 18 Notebookarbeitsplätze mit WLAN-Zugang Laborbeschreibung – Lab Description Einsatzmöglichkeiten als Gruppen-Arbeitsraum mit interaktiven Präsentationsmöglichkeiten und variabler PC-Nutzung ERP-Labor Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 317 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Robert U. Franz, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Heinrich, Prof. Dr.-Ing. Michael Höding, Prof. Dr. Andreas Johannsen Labormitarbeiter – Laboratory Staff • Dipl. Wi-Inform. (FH) Marco Langerwisch Ausstattung – Equipment • 15 Rechnerarbeitsplätze • Präsentationsraum mit Videokonferenztechnik • Projektraum mit Komponenten zur Abbildung mobiler und integrierter Geschäftsprozesse im SAP-Umfeld mit RFID • SAP ERP 6.0 System „Global Bike“ Laborbeschreibung – Lab Description Die ERP-Software integriert wirtschaftliche Prozesse aller Unternehmensbereiche in unterschiedlichen Branchen. Dabei werden die einzelnen Module Finanzwesen, Vertrieb, Materialwirtschaft, Logistik, Produktionsplanung und Personalwirtschaft in strukturierten Firmenmodellen verknüpft. Den Studenten stehen in den Lehrveranstaltungen Schul- und Testsysteme zur Verfügung, an denen verschiedene Geschäftsvorfälle analysiert und modelliert werden können. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Labore 109 Geschäftsprozessmanagement und -innovation Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 215 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Robert U. Franz Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Chem. Renate Wietusch Ausstattung – Equipment • Videokonferenzsystem VSX 7000e IP, ISDN.Fa. Polycom • Interaktives SmartBoard zur Präsentation • 14 Rechnerarbeitsplätze Softwareübersicht: • SAP ERP 6.0 System „Global Bike“ • TOPSIM Planspielmodule Laborbeschreibung – Lab Description 110 Der Unterricht stützt sich im praktischen Teil vorwiegend auf die Anwendung des Systems SAP R/3. Hier werden Grundlagen der Logistik insbesondere der Material- und Fertigungswirtschaft vermittelt. Die Software und das System werden über das Hochschulkompetenzzentrum Magdeburg bezogen. Die Software wird ergänzt durch Simulations- und ManagementTools. In den Studiengängen soll neben dem Umgang mit ERP-Systemen insbesondere deren Auswirkungen auf die Unternehmensführung und die Geschäftsprozessoptimierung global handelnder Unternehmen analysiert werden. Globalisierung ist heute ein gängiges Schlagwort. Doch wie werden die Mitarbeiter von morgen auf diese neue Arbeitswelt vorbereitet? In Beantwortung dieser Frage ist das Labor als Lernplattform konzipiert, in dem die Studierenden die Arbeit unter den Aspekten • virtuelle und internationale Projektteams, bei denen die Teammitglieder nicht alle am gleichen Ort verfügbar sind • Sprachbarrieren • unterschiedlicher kultureller Hintergründe der Teammitglieder • Arbeiten in mehreren Zeitzonen und • Arbeiten unter großem Zeitdruck praxisnah kennen lernen. Fachbereich Wirtschaft − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Innovationslabor Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 319a Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. pol. Uwe Höft Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Chem. Renate Wietusch Ausstattung – Equipment • • • • 20 Rechnerarbeitsplätze Interaktives Mimio-Board Projektserver Planspielsoftware BWL Innovationssoftware: • Accolade, INNOPlan und PM Tools • BibTechMon • Mindmanager, Trisolver • Innovation Work Bench • INKA3, Szenoplan, Scenario-Manager Datenbanken und Anwendungen Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 315 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Michael Höding Labormitarbeiter – Laboratory Staff Bianca Palm Ausstattung – Equipment • Interaktiver Arbeitsraum mit Arbeitsplatzrechnern und mobilen Systemen • Blade-Server-Plattform zur Servervirtualisierung mit verschiedenen Datenbankinstallationen • Smartboard Laborbeschreibung – Lab Description Als Ausbildungs- und Forschungsplattform werden im Labor der Datenbankentwurf und die Programmierung vernetzter Anwendungen und Programmierung mobiler Systeme vorgenommen. Die Anwendungen werden durch Performance-Messungen analysiert und bewertet. Kooperatives Wissensmanagement Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 321 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Wikarski Labormitarbeiter – Laboratory Staff René Fahl Ausstattung – Equipment • • • • • 20 PC-Arbeitsplätze Nutzungsmöglichkeiten von Projektservern in virtualisierten Serverfarmen Groupware-Systeme Service-Kiosk-Systeme Software zur Prozessmodellierung und Prozesssimulation Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Fachbereich Wirtschaft − Labore 111 Security-Labor Gebäude – Building Wirtschaftswissenschaftliches Zentrum (WWZ) Raum – Room 216 Wissenschaftliche Leitung – Scientific Management Prof. Dr. Friedrich Lothar Holl Labormitarbeiter – Laboratory Staff Dipl.-Ing. Dietmar Hausmann, Thomas Jacob Ausstattung – Equipment • • • • Laborbeschreibung – Lab Description Das Security Labor dient dazu, Infrastruktursicherheitsaspekte zu demonstrieren und zu untersuchen. Dabei werden unter Verwendung von realen Komponenten der Netzwerksicherheit verschiedene Konfigurationen getestet und mit Angriffen überprüft. Die besondere Sicherheit ermöglicht eine abgeschottete Untersuchung von sicherheitskritischen Softwarekomponenten, so etwa Hacking-Tools oder SCADA-Bausteinen. 112 Interaktiver Arbeitsraum mit Arbeitsplatzrechnern und mobilen Systemen Netzwerksegmentierung mit verschiedenen Firewalls 20 PC-Arbeitsplätze in verschiedenen Netzwerksegmenten Smartboard Fachbereich Wirtschaft − Labore | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 5 Wissenschaftliche Beiträge 5.1 Conception and implementation of a computer and mobile forensic course for the Department of Informatics and Media at the Brandenburg University of Applied Sciences By Knut Kröger und Prof. Dr. Reiner Creutzburg ............................................................................................... 114 5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik Von Stefan Schön, Ricardo Band, Johann Pleban, Prof. Dr. Reiner Creutzburg, Prof. Dr. Arno Fischer ..................... 123 5.3 Konzept zur Entwicklung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen Von Prof. Dr. Sejdo Ferati ............................................................................................................................... 129 5.4 A Proposal of a model for the organization of Energy-efficient products By Prof. Dr. Sejdo Ferati ................................................................................................................................ 138 5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the Installation and Direction of Solar Thermal Systems at the Example of a Reference Building By Prof. Dr. Sejdo Ferati ................................................................................................................................. 142 5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen – Ergebnisse eines transnationalen Austausches Von Prof. Dr. Arno Fischer und Enrico Leopold .................................................................................................. 146 5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Dr.-Ing. Diah Indriani Widiputri ........................................................ 154 5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Taufan Dalijono .............................................................................. 161 5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table – Physiological, Motion and Psychological Measurement By Prof. Dr. Harald Loose, Katja Orlowski, Angelina Thiers and Laura Tetzlaff ...................................................... 168 5.10 Thermal effects due to focused light from glass fronts By Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann, Prof. Dr. Michael Vollmer ............................................................................. 177 5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule Von Prof. Dr. Friedhelm Mündemann, Sylvia Fröhlich, Oleg Ioffe, Franziska Krebs ............................................... 182 5.12 Zum Stand der International Financial Reporting Standards Von Prof. Dr. Joachim S. Tanski ...................................................................................................................... 184 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 113 5.1 Conception and implementation of a computer and mobile forensic course for the Department of Informatics and Media at the Brandenburg University of Applied Sciences By Knut Kröger und Prof. Dr. Reiner Creutzburg Abstract IT security and computer forensics are important components in the information technology. From year to year, the number of incidents and crimes increases that target IT systems or were committed with their help. More and more companies and authorities have security problems in their own IT infrastructure. To respond to these incidents professionally, it is important to have well trained staff. The fact that many agencies and companies work with very sensitive data makes it necessary to further train the own employees in the field of IT forensics. Motivated by these facts a training concept, which allows the creation of practical exercises is presented in this paper. The focus is on the practical implementation of forensic important relationships. Keywords: computer forensics, forensic training, forensic education, mobile forensics, network forensic 1 Introduction Computer forensics is an important part of information technology. According to the Federal Network Agency in Germany in 2009, more than 10 million people have internet access at home; worldwide this number rises to about 1.7 billion. This represents an increase of 380 % over the period 2000 to 2009. This rapid development has, in addition to the many positive aspects, a high potential for criminal activity. The number of incidents and crimes performed with the help of IT infrastructure is increasing. Only for the year 2009, cyber crime increased by 17.7 % over the previous year [1]. For this reason, computer forensics has become an important part in the analysis and investigation of incidents. Not only government agencies but also private companies need qualified professionals who are able to carry out forensic investigations and prepare them for the court of law. The level of privacy or confidentiality of data and information is very high for many companies and government agencies. They usually do not employ external service providers to do the analysis of a case because of the high level of privacy or secrecy of their own data and information. For this reason, external companies usually do not investigate the incident. Instead, the company's own employees or own investigation teams are engaged to carry out the analysis of a case. These employees must be trained extensively for the complex forensic work. In most cases, these courses 114 are offered and carried out by external training companies. Accordingly, the demand for professional training and well-trained graduates is very high. Many companies rely on their own computer forensics departments and need new well-trained professionals. Therefore, it is increasingly important for universities to train students in the field of IT forensics [2]. 2 State of the Art The techniques of computer forensics are used for the investigation of single computers, networks and mobile devices. The post-mortem analysis is used for investigations after the computer is switched off. If the computer is still on, a live analysis can be performed. The forensic analysis of network traffic can often only be performed in a live system. Ideally, the attacker is still in the system and information can be collected in real time. In the field of forensic examination of mobile devices, an accurate distinction of post-mortem and live analysis is not easily possible as most mobile phone manufacturers use in-house developed hardware and many different operating systems. From a forensic point of view, it is very difficult to use a unified analysis method. Especially the creation of a forensic disk image is very difficult because of the many different platforms that are used (for example iOS or Android). It is currently not possible to create an image without changing the output medium. The most common platforms in the mobile range are Windows Mobile, Apple iOS, Nokia Symbian and Google Android. 3 Conception In the following, the concept of the forensic traineeships will be presented. The section will show the general method and the structure of the traineeship. The structure is the same for all subtasks. Furthermore, basic information about hardware and software are given because certain techniques and procedures must be applied independently of the task. 3.1 Definition The structure of each traineeship and each subtask should always remain the same. This ensures that the same sequence of steps is always followed and the exercises can Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 be done regardless of the trainers and participants. The traineeships are developed in a way that, if the working steps are followed correctly, they should obtain the same results. Due to the presented structure, it is furthermore easily possible to develop and implement new modules and exercises. The focus of the traineeships is on practical implementation [3]. This has been proven successful because the exercise participants are able to understand the complex work processes better and can thus independently use them [4]. Accordingly, the amount of theory is limited to the essentials. The theoretical models are to be used for the better understanding of the particular practical task and do not cover the entire field of computer forensics. Nevertheless, the [individual] subtasks are structured in a way that a logical relationship between the individual exercises can be produced. For each traineeship, there is a sample solution showing a detailed and illustrated solution process. This is primarily intended for the trainers to have a defined instruction for the support of the participants. Only when a participant is not able to develop its own solution approach, the model solution will be handed out to help. The bullet points of the concept are as follows: • traineeships and subtasks always have the same structure • the same sequence of working steps • execution independent of trainers and participants • always equivalent results • design enables easy development of new tasks • focus on practical implementation • theoretical explanations accompanying the practical implementation • logical connection between the subtasks • a sample solution to each traineeship exercises. To sum it up, each exercise includes: • the object of the exercise • the task • accompanying theory • important rules and regulations • required tools, hardware and software • evaluation • sample solution 3.3 Workplace, software and hardware The University of Applied Sciences Brandenburg has a well-equipped forensics lab that was opened in 2010. For all traineeships, a huge range of hardware and software can be used, mainly X-Ways Forensics, AccessData FTK 3.1, Encase and Oxygen Forensic Suite 2011. All tasks are matched to these programs, and include specific tasks that can only be realized with the functions of the programs. Furthermore, the exercises contain specific questions aimed at a comparison of the presented software. To give an example, this could be to compare the speed of indexing or the creation of a forensic disk image. The hardware facilities include 10 quad-core PCs, multiple Write Blocker (see figure 1) for the standard connection types SATA, USB, IDE, SCSI, FireWire, and many more. 3.2 Structure and organization of the exercises Each traineeship consists of three parts: the preparation, the implementation and the evaluation part. In the preparation part of the individual exercises, the task is explained in detail. The individual subtasks and all required training tools are presented. It outlines what purpose the exercises have and the link between them. This is followed by the accompanying theory. The theoretical information includes important rules for the forensic work, requirements that must be adhered to and if necessary additional information to prepare tasks. The evaluation part is distributed in the form of a worksheet after the complete execution; the exercise sheet will be handed back to the instructor. The questions of the exercises can only be answered if the practical tasks have been performed. Finally, the participants have to write down their own insights, experiences and observations. In the ideal case, the tasks should be evaluated together with the trainers and all exercise participants. This enables the participants to get a feedback on the performed exercises and the answered questions and as well, the instructor receives important information for a continuous development and improvement of the Figure 1. Write blocker TD1 Furthermore, at least 20 test drives, forensic workstations, smartphones and tablets such as an iPad, a Motorola Xoom and an Asus Transformer are available and are used regularly for forensic practice. 4 Exercises The individual tasks were chosen to give a thorough overview and offer a good learning effect (see [6]). The first traineeship offers more than six selected exercises on computer forensics. These include the creation of a new case, the creation of a forensic disk image and the use of complex forensic tools. Additionally, there are special exercises for carving, the slack- and e-mail analysis, the Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 115 Table 1: All previously created exercises Topic Number of exercises Content of exercises computer forensics 7 creating a forensic disk image, integrating a forensic duplicate and search for deleted data, extracting Slack Space, e-mail analysis, Windows 7 Registry, password-analysis of Office files, and Windows 7 live forensics 3 assurance of volatile information, create dumps of RAM, investigation of a RAM dump mobile forensics 6 readout of any mobile phone, detailed forensic analysis of a specific mobile phone, forensic investigation of an iPhone with or without jailbreak, Android forensics: analyze user data and extract, analyze and evaluate android phones by Oxygen Forensic Suite and viaExtract (pictures, e-mail clients, geo-data, etc.) network forensics 6 analysis of a Web application, SQL injection, creating a network dump, investigation of a network dump, social networks, IPFire DVD forensics 1 forensic analysis of CD, DVD and Blu-ray Linux forensics 5 autopsy as a forensic browser, creating a forensic disk image, integrating a forensic duplicate and search for deleted data, extracting Slack Space Windows registry and the recovery of Windows and Office passwords. The second traineeships deals with the forensic examination of mobile phones. The exercises include the correct connecting and readout of a mobile phone, the detailed study of individual types of mobile phones including iPhone, Nokia or Android phones and a special viewing of forensically interesting differences, such as the analysis of an iPhone with and without jailbreak (see [7]). Using the presented training concept, more than 20 exercises have been created. In the University’s forensic laboratory traineeships and further training in the fields of computer, media network, Mobile, CD and DVD and live forensics are carried out. Two selected exercises are briefly introduced below. All previously created exercises are summarized in Table 1. write blocker available today. With the T35es in your forensic toolkit, you will have a robust and reliable forensic bridge with four different host interface connections (eSATA, FireWire 800, FireWire 400, and USB) and two device-side connections (SATA and IDE). The T35es is the first Tableau bridge with an eSATA host connection. The eSATA interface will allow forensic practitioners to acquire images of SATA and IDE subject drives at a faster rate than FireWire 800 (see figure 2). Forensics Exercise 1 - Create a correct forensic Image The first step of a forensic analysis is to create a correct bit-by-bit image of the forensic data. To do that, it is important to understand the required techniques and methods. Students will learn how to use a write blocker and the forensic tools. Task: • Use the described write blocker to create the images. • Familiarize yourself with the functionality of the write blocker. • Select a hard disk for the creation of the image. • Create a bit-exact image (dd format) of a physical hard disk with the forensic tools FTK Imager, X-Ways Forensics and the Tableau TD1 Forensic Duplicator. • Store the protocol generated by the TD1 on an USB Flash Drive and evaluate the collected information. • Generate a hash value of the image and compare it with the hash value of the source medium. • Read and answer all questions of the evaluation thoroughly. The Tableau T35es — The First Forensic Bridge with an eSATA Host Connection The T35es eSATA Forensic Bridge offers more native host computer and device connection options than any other 116 Figure 2: The Tableau T35es Tableau T8-R2 Forensic USB Bridge Tableau's new T8-R2 Forensic USB Bridge offers bestin-class performance for secure, hardware-based write blocking of USB mass storage devices. Using the Tableau Imager (TIM), transfer speeds up to 90% of the native USB device rates were measured. No other USB hardware write blocker can match the overall performance of the T8-R2. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 The T8-R2 includes several new product enhancements. Switchable power is controlled through a reliable, membrane ON/OFF switch. When switched ON, USB bus power has been increased (up to 1.5 amps) to drive a wider range of USB storage devices. The T8-R2 works with USB thumb drives, external USB disk drives, more exotic devices like Apple iPod's® with USB interfaces, even USB-based cameras with card-reader capability. T8-R2 supports both USB 2.0 and FireWire400 connections to a host computer, permitting flexible operation with the full range of forensic hosts and existing software tools. Detailed device information such as manufacturer, model, capacity, serial number may be viewed through the built-in LCD user interface (see figure 3). Figure 3: Tableau T8-R2 Forensic USB Bridge Tableau TD1 The Tableau TD1 Forensic Duplicator delivers industry leading function and performance in a compact, durable, and easy-to-use package. Specifically engineered for forensic acquisitions, the TD1 natively supports both SATA and IDE hard disks and sustains data transfer rates up to 6 GB/minute while simultaneously calculating both MD5 and SHA-1 hashes. TD1 offers functions needed in both field and lab data acquisition. Standard features include Disk-to-Disk and Disk-to-File Duplication, Format Disk, Wipe Disk, Hash Disk (MD5 and SHA-1), HPA/DCO Detection and Removal, and Blank Disk Check. Tableau sells the TD1 in a complete kit including the TP3 high-output power supply, SATA and IDE drive and power cables, a FireWire cable for firmware updates, three different notebook drive adapters and a quick-start card. The kit also includes a custom foam insert which protects kit contents during shipment and which can be transferred directly to any of several industry-standard hard-sided cases (see figure 4; information is from the manufacturer's website: http://www.tableau.com/index. php?pageid=products) Figure 4: Tableau TD1 Forensic Duplicator Mobile Forensics Exercise 1 – Examination of an arbitrary mobile phone At the beginning of a forensic investigation of a mobile phone, it is often a major problem to make the stored data available. Each manufacturer uses different methods for the technical realization of data exchange between phone and PC. Even substantial differences between different variants of the same manufacturer can often be observed. The challenges for the forensic scientistswith the task of reading out the data of an investigated phone should therefore not be underestimated. This exercise will give an insight into this issue. Task: • Use the software Oxygen Forensic Suite 2011 for this exercise. • If possible, use your own mobile phone. • Carefully describe and monitor the connection process. • Read the whole task carefully, pay attention to hints and answer all questions as extensively as possible. • Name your group. • The forensic tools can only be used with a USB dongle. These can be obtained from the instructor. • Always follow the instructions and hints. • Start the forensic tool and create a case with your group name. • Log all steps with screenshots. • Export the data generated into the project folder. • Log the information and data that is read by Oxygen. • Exchange ideas with other exercise groups and compare the steps with other possible procedures and methods. • Save all the results and screenshots in the project folder. • Answer all questions and solve all tasks as detailed as possible. Accompanying theory An increasingly important part of computer forensics is the investigation of mobile devices. These devices nowadays often occur in forensic investigations and more frequently, mobile phones and smart phones are seized. In the current technological progress, smart phones become more and more a substitute for a “real” PC and can contain the same important information. In addition, new data occur that are normally not found on ordinary computers. These mainly Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 117 include GPS data, SMS messages, phone numbers and connection information [8]. For the investigation of a mobile device, the same procedures and methods as for the general computer forensics apply. In detail, the following questions are of forensic interest [9]: • Where was the evidence found / secured? • Who owns the device and can it be assigned to a specific person? • How can the device be associated with a crime? • Which log data, such as e-mail access, can be analyzed? • Which mobile number has the device or the SIM card? • Which provider is assigned to the unit? • Does the device have a camera and what data can be obtained from it? • Can the device access the internet? • Can cookies be read or restored? • Can groups or clusters of people be reconstructed by entries in the address book and saved SMS, MMS or emails? • Which phone calls were made? (Who? When? How long?) • Are calendar items and reminders stored? • Which music or video files are stored? Evaluation 1. Which forensic image did you use and why? 2. What data structure will appear after adding the forensic image (is it a system file or is the file system visible)? 3. Carefully document your investigation results using screenshots, i.e. - What information did you find, where did you find it, and why in your opinion are these data forensically interesting (use a PC for your documentation). 4. From which two other exercise groups did you get a presentation of results and which forensic image was used? 5. Which image provided the most valuable information that could be extracted and why? 6. Questions and suggestions for improving this exercise: Android Forensics Exercise 1 – Detailed forensic analysis of an android mobile phone Android Forensics Exercise 2 – Differences between rooted and unrooted devices After connecting to a device and collecting the data which are of forensic importance, a detailed analysis of the obtained data is performed. For the purpose of the exercise, the following scenario is outlined: Several android mobile phones were secured and in order to prevent data loss, e.g. by a depleted battery, it its imperative that the devices be seized and the data stored directly in Oxygen as an image. At a later point these stored images may be analysed by the investigators in the forensics laboratory for suspicious information. Tasks: • Create your own project folder and name it according to your family name and your case. • Start the forensic tool and add a forensic image. • Use the forensic software Oxygen Forensic Suite 2013. • If possible use your own Android smartphone for the extraction of the data. • Use forensic provided by Oxygen Forensic that can be found on their website: (http://www.oxygen-forensic. com/en/download/demo_archives.php). • Perform an analysis of the forensic image with the help of Oxygen Forensic Suite 2013. • Carefully document your analysis and add screenshots. • Demonstrate your results to other groups and compare it with your own. • Save all the forensically relevant results, screenshots documents and protocols in your project folder. • Read the whole task carefully, follow all hints of the instructor and answer all asked questions as detailed as possible. For the examination of an Android smartphone it is very important that the investigators have good knowledge about the Android platform and functions. A forensic investigation focuses on the data recorded, the extraction, the analysis and understanding of these data. It is important to understand how and where the data are stored and what types of data are available. These factors are important to restore and analyse data. Android saves a lot of data that consist of user and system information. The following exercise will give an understanding of the development of Android and shows methods to analyse the data structures. Tasks: • Use the tool “adb” from the Android SDK and the software Oxygen Forensic Suite 2013. • Use if possible your own Android smartphone for the extraction of application data. • For the data analyses use the provided Oxygen Forensic Suite Backup “Jeff's Payge Motorola Milestone (354,635,030,161,892). Ofb”. • Read the complete task, pay attention to the instructions and answer all the questions in as detailed a manner as possible. • Turn on the “USB debugging” function. This is located in Settings under Applications Development. • Connect your phone to the PC via USB. • If the Device Manager in Windows shows an unknown device named “Android” or similar, please install the appropriate driver for the Smartphone. • Start the adb tool from the Android SDK and view all 118 Important Information • Make sure that not every group is studying the same forensic image. • Exchange ideas with the other groups and distribute the forensic images evenly. • For the use of the forensic tool Oxygen Forensic Suite 2013 a USB dongle is needed. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 connected Android Devices. • Establish a connection to your device. • Check your access rights. • Try to navigate to the “/data/data/com.android.browser” folder. • Extract the entire contents of the folder. • Analyze the extracted SQLite database files and search for interesting forensic information • Use the SQLite Database Viewer (Oxygen Forensic Suite 2013). • To answer the questions use the provided Oxygen Forensic Image “Jeff Payge's Motorola Milestone (354,635,030,161,892). Ofb”. Important Information • For all Android devices of the laboratory a specific Google account can be used:. ****@gmail.com Password: **** • The forensic tool Oxygen Forensic Suite 2013 requires a USB dongle. • Alternatively, use the Oxygen Forensic Suite demo. Accompanying theory For basic theoretical information see [11]. For storing user data, mainly two storage locations are used (external and internal memory), and the external memory is often an SD card or a virtualized SD card. Users or applications can save any data and create any folder structure on the external memory device, there are no special permissions required. The folder structure of the main directory is similar to many other Linux-based systems. Figure 5 shows the structure of the root directory of Android. Figure 5: The structure of the root directory of Android If a new application is installed the Android API creates a new folder /Data/Data/. The folder name is derived from the package name of the installed application. For example, if the default Android browser is installed a folder with the name Com.Android.Browser will be created. All data of the application are stored within this folder, and in each program folder there are some subdirectories that are created automatically by Android or by the developer (see Table 2: Subdirectories that are created automatically by Android table 2). Name Function shared_prefs saves global settings in the XML format lib contains libraries needed to run the application files files provided by the developer for the internal memory cache cached files of the application, often including browser cache or cached files of an application that use the WebKit engine databases SQLite databases of applications Part of the safety concept of Android involves that by default, the data in “/data /data/<package name>/subfolder” are only read by the application itself. Either the other programs do not have access to the folder or the developer has defined additional access rights. Without root access, it is also not possible for the forensic investigator to read out the content of the application folder, and typically the user has no root rights in most Android devices. Should investigators require root access to the device, they must find the right method for every different model. There are many methods to achieve this goal. A practical method is to overwrite the original recovery image with an alternative one to get access to the whole file system. For the forensic investigator to gain root access, it is important to know what kind of files are of interest in the Android system. Android saves a lot of data in SQLite1 databases and these files are very important from a forensic point of view as SQLite databases are a good source of forensically interesting data. If an Android App creates a SQLite database it is stored in the /data/data/<package name>/databases folder. In 5 different folders many different database files of the browser can be found: • app_icons: 1 database with website icons • app_cache: 1 database with internet-cache data • app_geolocation: 2 databases with GPS positions and access rights • app_databases: 21 databases to store webpages locally • databases: 3 databases with data from the browser cache To analyze a SQLite database there are a lot of viewer applications, for example the SQLite Viewer from the cell phone forensics software Oxygen Forensic Suite 20132. ADB The command-line application adb (Android debug bridge) is a part of the Android SDK3 and it is a very useful tool for a forensic investigation. With the adb tool it is possible to install/uninstall apps, evaluate logfiles, transmit debug information, transfer files and run a command line on the device. However, in order to run the adb tool on the Android device the “usb-debugging” option must be enabled 1 http://www.sqlite.org/ 2 http://www.oxygen-forensic.com/en/features/sqliteviewer/ 3 http://developer.android.com/index.html Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 119 [10]. Useful adb commands are: • adb devices: listing of all connected android smartphones • adb push or adb pull: transfer of files between PC and smartphone • adb shell: execution of a command line on the android smartphone • adb install <path_to_apk>: installing an application • adb logcat: output of logging information • adb kill-server: exit of the pc-daemon For more information about adb – tool see http://developer.android.com/guide/developing/tools/adb.html. Another useful tool of the Android SDK is the “Dalvik debug monitor”. With this tool much of the system information can be reviewed and analysed from the device. The tool allows the examiner to: • list the processes • output the logging information • indicate memory usage / CPU usage • display used threads and processes • perform screenshots • view the file explorer The tool is located in the “tools” subfolder of the Android SDK. The figure 6 shows the usage of the Dalvik debug Figure 6. Dalvik debug monitor [11] monitor [11]. Evaluation 1. Which smartphone do you use and which version of Android is installed? 2. Do you have access to the directory data/data/com. android.browser and could you extract the data to your PC? 3. If not, why not? 4. In total, how many databases are on the device and how many in particular did you find in the application folder of the default Internet browser? 5. Identify and name the database files that are stored in the folder of the Internet browser. 6. What forensically interesting data are included in the databases? Name at least 6 database files and 8 forensically interesting information items. 120 7. How does the structure of deleted rows of data look like in SQLite databases? 8. Which websites should record the location of the device? 9. Name the five most visited websites of the browsers.db and the number of their views. 10. What information can be extracted from the webview. db? What information is especially interesting? 5 Usability The following chapter shows that the exercises can be implemented and are practically feasible. For this purpose, they have been included in the Master Course IT and media forensics course at the University of Applied Sciences in Brandenburg. Procedure of the usability test For the test phase, 18 exercises in the fields of computer forensics, mobile forensics and network forensics were used. Twenty students of the Master of Science study program performed the tasks. For the evaluation of the tasks, a single evaluation form was used. The form contained eight questions that had to be answered by each participant to perform the exercises. The questionnaire contained the following questions: • Did the exercises help you to better understand the complex topic of IT forensics? • How do you evaluate the workload and time expenses of the exercises? • How did you like the practical part of the exercises? • How difficult did you find the exercises? • How difficult did you find the tasks of the exercises? • The complexity of the questions was: • Was the accompanying theory sufficient? • What was the learning experience through the practical exercises according to the topic? Results The results of the form and the additional questions and suggestions that were handed over to the instructor during the exercises displayed the main component of the evaluation. The information was evaluated and compiled by the instructor. The exercises were generally well received. The exercise participants showed much interest in the topic of computer forensics. Especially the very high proportion of practical tasks was highly appreciated. Most of the training participants were able to understand the often-difficult procedures and contents well even without prior knowledge in the field of IT forensics. The structure of the exercises was rated as good. The results of all questions are shown in table 3 and a summary of the answers of all questions is shown in the following chart. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Table 3: The results of all questions 1. Did the exercises help you to better understand the complex topic of IT forensics? Answer very good 7 good 12 sufficient 1 no 0 2. How do you evaluate the workload and time expenses of the exercises? Answer appropriate 18 too high 2 too low 0 not available 0 Chart 1: summary of the answers of all questions 3. How did you like the practical part of the exercises? Answer too much 0 exactly right 19 superfluous 1 not available 0 4. How difficult did you find the exercises? Answer too difficult 1 exactly right 18 superfluous 1 not available 0 6 Conclusion 5. How difficult did you find the tasks of the exercises? Answer too complex 0 exactly right 17 superfluous 3 not available 0 6. The complexity of the questions was: Answer detailed 4 appropriate 16 superficial 0 too high 0 7. Was the accompanying theory enough? Answer yes 15 no 1 too few 3 too much 1 8. What was the learning experience through the practical exercises according to the topic? Answer very high 3 high 16 low 1 very low 0 Suggestions for improvement The participants as well as the instructor learned how to improve the exercises. Deficiencies were mainly found in the understanding of the tasks, caused by an ambiguous expression. For example, some questions were answered wrongly or too short. In addition, it seems to be useful to give some instructions that had better clarify the extent and precision of the answers. Besides, the trainers were faced with the problem of the sometimes indecipherable handwriting of some participants. Appropriate indications for legible writing or the opportunity to complete of the tasks on the PC should be given. After the development of the traineeships, the exercises could be carried out successfully. The tasks have been successfully processed. The decision to integrate the theory directly into the exercises was well received by the exercise participants. In addition, the difficulty of the tasks was described as adequate and additional help from the instructor was not more than usual. The development of exercises that could be completed by non-specialists turned out to be the more difficult task. A concept had to be developed that takes into account these conditions, but also motivates the participants to work on their own initiative. The focus of the traineeships therefore was on the practical implementation of the various tasks. One part of the concept was to make the practical part of the tasks as comprehensive as possible. This was to ensure that the exercise participants could better understand the often very complex procedures of a forensic investigation. Furthermore, the amount of work and time spent to develop the tasks was very extensive. For this reason, not all ideas were implemented into the exercises. Especially the preparation of sample solutions for the various tasks required much time and technical effort. It was also difficult to consider all the possible sources of error. To give an example, the legibility of the manually filled protocols was an unexpected source of problems. The decision to design the various traineeships in a modular way, proved to be good. It was consequently easier for the exercise participants who already had experience in the field of IT forensics to participate in the exercises as actively as those who were less experienced. The better-experienced participants could very easily skip certain exercises or tasks Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 121 without missing certain basic organisational information. All exercises were developed according to that concept which ensured the consistency of the successfully tested structures of the exercises. The current participant's evaluations consider the field of IT forensics as very interesting and to have a lot of potential for the creation and implementation of further traineeships. The field of mobile devices forensics is one of the latest in IT forensics. This class of devices increasingly supplanted the standard computer. The devices perform many of the previous functions of a computer and have numerous new features such as navigation, localization, or the use of social networks. Mobile devices like the iPhone and devices with the Google Android operating system are now the top selling products in many countries. Particularly the area of Android forensics offers a great potential for new exercises and practical work. In addition, the iPad will become more popular and has already widely replaced the PC. Therefore, it is conceivable that many companies and government agencies are confronted with the investigation of an incident of a mobile device and they must be in a position to investigate it properly. For that matter there is another field of study in the field of forensics, the area of the flash memory analysis. Flash memory is used not only in USB sticks and in mobile phones, but will probably replace the traditional hard drive as well. Especially in the field of local disk analysis, the new memory management of the SSD will create many problems in the forensic investigation. The investigators can currently not be sure whether all kinds of information on a disk are also on the forensically created image [5]. Huge potential for new exercises and training courses can be found in this particular area of research. The field of game consoles is very interesting from a forensic point of view too. Many current game consoles like the Sony PSP or the Play Station 3 have additional features such as Internet browsers, location data, motion sensors and links to relevant online communities. This is where a lot of forensically interesting data can be found and must be investigated. In relation to these topics, there is more interesting work to do. Especially, the forensic investigation of Android, Windows 7, Windows Mobile 7 and Apple's operating system Mac OS X has so far not been adequately addressed. For the already established traineeships, it can be helpful to create additional material that gives the exercise participants further assistance. Presentation slides for each exercise and video tutorials could be useful to enable participants to retrospectively understand how the tasks were carried out in practice. 122 The theme “Creating courses in the field of IT forensics” offers many possibilities. Already, the request is steadily increasing for qualified and well-trained IT forensic professionals. Especially in Germany, this trend will continue over the next few years. In addition, the very rapid development in the area of IT and mobile devices makes it continuously necessary for a forensic researcher to always enlarge his knowledge about specific topics and to learn new techniques. Acknowledgement The help and support of Andre Morgenthal (B.Sc.) in preparing an earlier version of these exercises and testing them at Brandenburg University of Applied Sciences is greatfully acknowledged. References [1] BMI: Polizeiliche Kriminalstatistik 2009. [2] Overill, Richard: Development of masters modules in computer forensics and cybercrime for computer science and forensic science students. In: Electronic Security Forensics Vol. 2, No. 2, 2009. [3] Stephens, Paul: Should Training Be Part Of An Educational Computer Forensics Program? In: Canterbury Christ Church University 2007. [4] Mink, Martin; Beek, Frank: Wie lehrt man IT-Sicherheit am Besten? Eine empirische Studie. 2008. [5] Breeuwsma, Marcel; Jongh, Martien; Klaver, Coert; Knijff, Ronald; Roeloffs, Mark: Forensic Data Recovery from flash Memory. In: Small Scale Digital Device Forensics Journal, Vol. 1, No. 1, June 2007 [6] Nelson, John: Guide to Computer Forensics and Investigations. Cengage Learning Services, 2009 [7] Luttenberger, Silas; Kröger, Knut; Creutzburg, Reiner: Examination of mobile phones in a university forensic lab environment. Proc. SPIE 8063 (2011), 80630Q, DOI: 10.1117/12.884587 [8] Jansen, Wayne: Forensic Software Tools for Cell Phone — Subscriber Identity Modules. In: Technical Report CISE-CSE-08-05 2006. [9] Geschonnek, Alexander: Computer Forensik − Computerstraftaten erkennen, ermitteln, aufklären, 4. Auflage. dpunkt.verlag, 2010. [10] Hoog, A.: Android Forensics. Syngress, 2011. [11] Android Developers, “Android Developers − Tools” [Online]. Available: http://developer.android.com/ guide/developing/tools/index.html. [8.2.2012]. (Last access December 21, 2012) Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 5.2 Anwendung von autonom fliegenden Robotern in Wirtschaft sowie Lehre in der Informatik Von Stefan Schön, Ricardo Band, Johann Pleban, Prof. Dr. Reiner Creutzburg, Prof. Dr. Arno Fischer Abstract Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über mögliche Anwendungen von autonomen fliegenden Robotern in Projekten bei Hochschule und Wirtschaft zu geben. Insbesondere wird auf den aktuellen Stand in Wirtschaft und Wissenschaft eingegangen sowie den Einsatz von solchen Robotern bei der Lehre im Informatikbereich. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Nutzen eines Konzepts von praktischen Übungen zum Studium autonomer Flugroboter für Informatik-Studenten in einem universitären Umfeld zu demonstrieren. Es wird gezeigt, wie die Studenten in verschiedenen Übungen Flugroboter nutzen, um diverse Aufgaben zu lösen und dadurch ihre Fähigkeiten und theoretischen sowie praktischen Kenntnisse in verschiedenen Informatik-Gebieten erweitern und verbessern zu können. Weiterhin werden Anwendungsfelder in der Wirtschaft aufgezeigt und wie autonome fliegende Roboter zur Lösung ebenjener angewandt werden können. 1 Einleitung Ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), gemeinhin als Drohne bezeichnet, ist ein Flugzeug ohne einen menschlichen Piloten an Bord. Sein Flug wird entweder autonom, mit Hilfe von Computern im oder außerhalb des Fahrzeugs, gesteuert oder unter der Fernsteuerung eines Navigators, in militärischen UAVs Combat Systems Officer − UCAVs genannt. Es gibt eine breite Vielfalt von Drohnen bezüglich Form, Größe, Merkmale und Konfiguration. Sie wurden zunächst überwiegend für militärische Anwendungen entwickelt und eingesetzt. Zu den bekanntesten Vertretern gehören die vom US-Militär eingesetzten Predator und Global Hawk Drohnen [1] [2]. Inzwischen werden Drohnen aber auch in großer Zahl für zivile Anwendungen eingesetzt. In dieser Arbeit wird zuerst auf die unterschiedlichen Drohnentypen eingegangen. Danach erfolgt ein Überblick über mögliche und bereits genutzte Anwendungsfelder in der Wirtschaft. Darauf basierend werden zuerst Herausforderungen im Einsatz von Drohen aufgezeigt und wie diese in Projekten an Hochschulen untersucht und gelöst werden. Im letzten Abschnitt wird darauf eingegangen wie Drohnen eingesetzt werden können, um verschiedene Aspekte der Informatik zu lehren, zum Beispiel im Rahmen eines Komplexpraktikums. 2 Allgemeine Typen Aufgrund unterschiedlichster Anforderungen und Ausstattung können Drohnen in verschiedene Kategorien eingeteilt werden, welche im Folgenden aufgelistet sind [5]. • MAV (Micro Aerial Vehicle): Kleine Drohnen mit einem Einsatzradius von wenigen hundert Metern, die vor allem für Aufklärungszwecke eingesetzt werden und entsprechend diesem Zweck mit Kameras und anderen Sensoren ausgestattet sind. Drohnen, die in diese Kategorie fallen, sind klein genug, um von einer Person transportiert und bedient zu werden. • OAV (Organic Aerial Vehicle): Ist eine allgemeine Oberbezeichnung für ein Organisches Luftfahrzeug in der Hinsicht, dass die Sinne des Menschen erweitert werden, zum Beispiel durch Ansichten aus der Vogelperspektive. • RPV (Remotely Piloted Vehicle): Per Satellit, Wlan, o. Ä. ferngesteuerte UAVs. Bei kleineren Geräten ist dabei oftmals eine direkte Aktivsteuerung möglich, bei größeren Drohnen nur die Eingabe von Wegpunkten, welche per Autopilot abgeflogen werden. • UAV (Unmanned Aerial Vehicle): Bezeichnet ein unbemanntes Luftfahrzeug, allgemein als Drohne bekannt, welches autonom oder per Fernsteuerung fliegt. • UAS (Unmanned Aerial System): Ein Oberbegriff, welcher neben dem UAV auch die (Boden-)Kontrollstation sowie Start-/Landevorrichtung und andere Steuerungselemente einschließt. • TUAV (Tactical Unmanned Aerial Vehicle): TUAVs füllen die Lücke zwischen MAVs mit kurzer Reichweite und den MALE/HALE Systemen, indem sie die Flexibilität der kleinen Drohnen mit der Reichweite der größeren vereinen. Typische Systeme wiegen bis zu 300 kg und besitzen eine Reichweite bis 300 km. Im Gegensatz zu MAVs wird zum Starten meistens eine spezielle Vorrichtung benötigt (zum Beispiel Booster oder Katapulte) [3]. • UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle): Allgemeine Bezeichnung für UAV-Systeme, die mit Waffen zum Angriff beziehungsweise Feindabwehr ausgestattet sind. • URAV (Unmanned Reconnaissance Aerial Vehicle). Die Reichweite von Aufklärungs-UAVs entspricht mit bis zu 14000 km denen von großen Verkehrsflugzeugen. Highaltitude-long-endurance-(HALE)-Drohnen, wie die Global Hawk, erreichen Flugzeiten bis zu 42 Stunden bei einer Flughöhe von 65000 ft (knapp 20 km), Medium-altitudelong-endurance-(MALE)-Drohnen erreichen Höhen von 7 bis 15 km [4]. • VTOL (Vertical Take-Off and Landing Unmanned Aerial Vehicle): Bezeichnet Drohnen mit der Möglichkeit, senkrecht zu starten. Die meisten dieser Drohnen können außerdem, ähnlich einem Helikopter, in der Luft schweben. Eine Unterkategorie der VTOLs bilden VTUAV (VTOL Tactical UAV), welche speziell für militärische Zwecke angepasst sind [5]. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 123 3 Anwendungsfelder und Einsatzgebiete Der zurzeit häufigste und dementsprechend bekannteste Einsatzzweck von Drohnen ist militärischer Art. Drohnen werden zur Überwachung und zum gezielten Ausschalten von gegnerischen Zielen verwendet. Aktuell fast ausnahmslos von westlichen Nationen in Gebieten des Nahen Ostens [6]. Die Fähigkeiten der Drohnen, welche sie so interessant für das Militär machen, bieten auch im zivilen Sektor vielfältige Einsatzpunkte. Dazu zählt vor allem, dass sie recht kompakt sein können [8] und keinen Piloten benötigen. Aktuelle Einsteigermodelle sind bereits ab 300 € zu haben, auch wenn deren Flugzeit mit 10 Minuten noch äußerst eingeschränkt ist [9]. Dies zeigt jedoch, dass Drohnen kostengünstig in größeren Mengen eingesetzt werden können, ganz im Gegensatz zu Helikoptern oder Flugzeugen. Als Einsatzzweck der UAVs bietet sich die Überwachung großer Bereiche und/oder von Gebieten, die nur schwer zugänglich sind, entweder aufgrund des Terrains oder der Umwelteinflüsse, an. Theoretisch bieten auch Satelliten diese Möglichkeiten, es ergeben sich aber einige wichtige Einschränkungen. So ist die Bandbreite für Satellitenübertragungen begrenzt und dementsprechend teuer, außerdem können Wolken das Bild verdecken und so die Überwachung behindern, beziehungsweise verzögern. Dies trifft auf UAVs nicht zu, sie können problemlos unter der Wolkendecke fliegen, Datenübertragung per Funk kann auch einfacher realisiert werden. Weiterer Vorteil ist, dass durch die niedrigere Flughöhe wesentlich bessere NahAufnahmen erstellt werden können. Ein Bereich, in dem die UAV-Fähigkeiten besonders gut eingesetzt werden können, ist die Überwachung von Gas- und Ölpipelines. Pipelines sind vor allem in Gebieten verlegt die widrige Umstände haben. In Gebieten nördlich des Polarkreises, wo Temperaturen von -40 °C keine Seltenheit sind und im Winter vollkommene Dunkelheit herrscht, oder in Wüstengegenden wo Sandstürme und 50 °C vorkommen. Aufgrund der Länge von Pipelines wird außerdem eine große Reichweite benötigt. So beträgt die Länge des „Central Europe Pipeline System“ insgesamt rund 5000 km [10]. Da in den seltensten Fällen passende Flugplätze oder Startrampen vorhanden sind benötigen Drohen für diese Gebiete auch entsprechende Ausstattung um auch ohne diese starten zu können. Neben der Überwachung von Pipelines bietet sich auch die Erforschung von neuen Öl- und Gasvorkommen an, da die Anforderungen fast identisch sind. Unterschiede bestehen lediglich in der Ausstattung der Drohnen. Dazu werden Magnetometer an den Drohnen befestigt, welche das magnetische Feld der Erde messen. Mit diesen Daten erstellte Karten erlauben dann Rückschlüsse auf mögliche neue Rohstoffvorkommen [11]. Ein UAV das speziell für diese Einsatzzwecke entwickelt wurde ist die „InView“ der Firma Barnard Microsystems [12]. Sie verfügt über eine Flügelspannweite von 4 Metern, kann 4 kg Last aufnehmen und kommt bei einer Flugzeit von sieben Stunden auf 700 km Reichweite [13]. Ein weiteres potenzielles Einsatzgebiet für UAVs sind sogenannte „Search-and-Rescue“-(SAR)-Missionen. Im Falle einer Naturkatastrophe, wie dem Tōhoku-Erdbeben in Japan, das zur Nuklearkatastrophe von Fukushima führte [14], ist das Auffinden von Überlebenden, welche möglicherweise medizinische Hilfe benötigen, von größter Wichtigkeit. Wenn Infrastruktur zerstört wurde und bestimmte Gebiete schwer zugänglich sind bieten Drohnen die ideale Möglichkeit Personen aufzufinden. Werden dabei Algorithmen zur automatischen Detektion angewandt, kann die Effektivität der Rettungsteams erhöht werden, wobei die Zeit eine Person zu finden sich je nach Algorithmus stark unterscheiden können [15]. Gleichzeitig kann es von Vorteil sein, UAVs zur Kartografierung zu nutzen, da je nach Katastrophenart jegliches Kartenmaterial nutzlos ist. So wurden nach der Katastrophe von Fukushima mehrere AVs eingesetzt um 3D-Modelle von Gebäuden zu erstellen. Dazu wurden zum einen Bodenroboter genutzt, welche mit einem 3D-Scanner ausgestattet sind. Außerdem wurden spezielle Bodenroboter verwendet, welche UAVs innerhalb des Gebäudes absetzen können. Diese, mit einem rotierenden 3D-Laserscanner ausgestatteten UAVs kartieren dann das Gelände erneut und erfassen aufgrund des Höhenunterschiedes Bereiche, die der Bodenroboter nicht erkennen kann. Außerdem sind sie in der Lage, autonom vom Trägerroboter zu starten und auch wieder auf ihm zu landen. So wird es möglich, ein Gebiet vollständig autonom zu erfassen und durch Verschmelzen der verschiedenen 3D-Aufnahmen eine umfassende 3D-Karte zu erstellen [16]. Obwohl die meisten Ansätze bei „Search-and-Rescue“-Mis- Abbildung 1. Pipeline in Alaska. [30] Abbildung 2: Feature-rich 3D point cloud generated by rotating laser scanner. [31] 124 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 sionen sich darauf beziehen, dem Rettungsteam zu helfen und so Verletzte oder Vermisste indirekt zu unterstützen, gibt es auch Ansätze mit UAVs direkt einzugreifen, wie zum Beispiel durch Abwurf von (medizinischen) Hilfsgütern [17]. 4. Herausforderungen und Projekte an Hochschulen Obwohl Drohnen in immer mehr Bereichen genutzt werden, so gibt es doch einige Punkte, die einen Einsatz stark erschweren. Und in den meisten dieser Fälle stellen Universitäten und Fachhochschulen Forschung in entsprechenden Gebieten an, um die diese Herausforderungen zu bewältigen. Einer von diesen stellt das autonome Verhalten dar. Im praktischen Einsatz werden bisher alle Drohnen von einem Piloten überwacht, der Befehle an UAVs gibt und somit einen essenziellen Part der Drohnenfunktionalität übernimmt. Die Ursache dessen liegt darin, dass Drohnen bisher nur in einem eng begrenzten Bereich autonom handeln können. Kleinste Abweichungen führen mitunter zum vollständigen Versagen und bei entsprechender Flughöhe damit automatisch zum Verlust der Drohne. Unvorhergesehene Umstände, wie plötzlicher Wind, können von vielen Steuerungsalgorithmen nur schlecht ausgeglichen werden, da diese erst greifen, wenn das Ereignis bereits auftritt. Es gibt jedoch bereits Ansätze, dies zu verbessern. So wird in einer wissenschaftlichen Arbeit mit dem Titel „Optimization-based iterative learning for precise quadrocopter trajectory tracking“ [18] ein lernender Algorithmus angewandt, welcher Daten aus vorangegangenen Flügen extrahiert, um so einer vordefinierten Flugbahn auch unter nicht vorhergesehenen Umständen zu folgen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Erkennung von Objekten, um autonom darauf reagieren zu können, zum Beispiel durch Ausweichmanöver. Auch hier wurde bisher keine optimale Lösung gefunden. Diverse Ansätze, wie die Nutzung von 3D-Scannern [16], Infrarotbildern [19] oder normalen Kamerasystemen, wurden bisher untersucht. In „UAV Photogrammetry“ [20] wurde ein fotogrammetrischer Ansatz verfolgt, welcher unter bestimmten Bedingungen sehr gute 3D-Modelle maßstabsgerecht erfassen kann. Neben den technischen Herausforderungen gibt es auch politische Bedingungen, die noch erfüllt werden müssen. So ist es bisher in Europa und der USA nicht erlaubt, UAVs im kommerziellen Luftraum zu benutzen. Entsprechende Anhörungen und Gesetzesvorschläge wurden in den USA und Deutschland bereits vorgelegt [21]. In Deutschland ist unter der Drucksache 17/8098 vom 08.12.2011 eine Novellierung der deutschen Luftfahrtgesetzgebung erstmalig unter Berücksichtigung von Drohnen geplant [22]. Insbesondere sollen Drohnen als Luftfahrzeuge anerkannt werden und somit ihre Anwendung im Wirtschaftsraum Deutschland gesetzlich geregelt werden. Damit eröffnen sich für eine Vielzahl von nichtmilitärischen Anwendungen neue Geschäftsfelder. 5. Aspekte möglicher Übungs- und Lernszenarien für Informatik-Studenten In einem Komplexpraktikum sollen den Studenten anhand von praktischen Aufgaben typische Bereiche der möglichen späteren Arbeitsgebiete näherbringen. Üblicherweise wird dazu ein Semester lang an einem bestimmten Tag jeweils ein Projekt zu einem bestimmten Thema durchgeführt. In diesem Praktikum werden, unabhängig voneinander, verschiedene Aufgaben innerhalb einer bestimmten Zeit gelöst. Die Einsatzgebiete von Drohnen bedienen sich unterschiedlicher Bereiche der Informatik, daher bietet es sich hier an, verschiedene Aufgaben anzubieten, die alle in diesem Gebiet angesiedelt sind. Diese Aufgaben können in je einem Block als eine Herausforderung behandelt werden. Sie können auf eine Hauptaufgabe ausgerichtet werden, als Beispiel sei hier die Rettung einer Person genannt. Hierzu lassen sich die einzelnen Aufgaben ableiten: • Suche in unbekanntem bzw. wechselndem Gebiet. Zur Vereinfachung könnte man zunächst eine einfache Fläche annehmen, später als Beispiel innerhalb von Gebäuden zur Überwachung. In diesem Fall kommt die Erfassung der Einsatzumgebung als weitere Herausforderung dazu. • Das Erkennen des Zielobjektes. Hierzu müssen die Bilder der Kamera ausgewertet werden, z.B. ob eine Person erfasst wurde. • Aufgrund der mittlerweile sehr geringen Anschaffungskosten der Drohnen bietet es sich außerdem an, mehrere Drohnen gleichzeitig einzusetzen, hierzu müssten sich die Drohnen organisieren und in Gruppen zusammenarbeiten. Aufgaben im Bereich KI, unter anderem Schwarmverhalten, kann hierbei simuliert werden. • Möglicherweise müssen weitere Sensoren eingebunden werden, dazu müssen natürlich die Programme angepasst werden. Neben den Bereichen der Informatik werden auch andere Fachgebiete erfasst: • Je nach Einsatzgebiet werden Sicherheitsanforderungen an die Drohne gestellt, wie technischer Diebstahlschutz. • Natürlich muss auch der Datenschutz betrachtet werden, wie werden die Daten behandelt die aufgezeichnet und gespeichert werden oder unter welchen rechtlichen Bedingungen Bildaufnahmen überhaupt zulässig sind. • Sollen mithilfe der Drohne Waren automatisiert ausgeliefert werden, müssen entsprechende Halterungen oder andere Möglichkeiten geschaffen werden, diese zu transportieren. • Wenn die geplante Einsatzzeit der Drohnen die Akkuleistung übersteigt, müssen Verfahren entwickelt werden, um eine kontinuierliche Stromversorgung zu ermöglichen, dies wäre als eine Art Drohnenladestation anzusehen. Diese Station könnte vollkommen autonom arbeiten und möglicherweise selbst eine am Boden fahrende Drohne sein. Als mögliche Drohne, welche besonders aufgrund des geringen Anschaffungspreises und der damit einherge- Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 125 henden Möglichkeit, diese in einer größeren Anzahl für die Studenten bereit zu stellen, interessant ist. Hier sei die AR.Drone 2.0 des Herstellers Parrot erwähnt [23]. Abbildung 4. Setzen von Wegpunkten für den automatisierten Drohnenflug. Abbildung 3. AR.Drone 2.0 im Universitätslabor. Diese bietet mit einem 32bit-ARM-Cortex-A8-Prozessor und einer HD-Kamera mit 720p/30fps die nötige Ausstattung, um verschiedenste Übungen durchzuführen. Außerdem kann sie per Smartphone mit Android- oder iOS-Betriebssystem gesteuert werden, weshalb die Anschaffung eines zusätzlichen Steuergerätes enfällt [24]. Davon unabhängig sind im Folgenden mögliche Schwerpunkte für ein Komplexpraktikum „Drohnen und autonome Flugroboter“ aufgelistet. Rechtliche Grundlagen und Voraussetzungen Anfangs ist es wichtig, dass den Studenten die rechtlichen Aspekte eines Drohnen-Einsatzes klar werden. Gerade weil Kameras im Einsatz sind, werden datenschutzrechtliche Aspekte sehr wichtig. Aber auch das generelle Fliegen mit jeglicher Art von Fluggeräten unterliegt gewissen Regelungen. So ist zunächst eine spezielle Haftpflichtversicherung notwendig, gesetzliche Grundlagen zur Abgrenzung von Hobby-Flügen und zivilwirtschaftlichen müssen bekannt sein und auch der formale Ablauf zur sogenannten „Aufstiegserlaubnis“ müssen theoretisch vermittelt werden [25]. Design und Assembling Theoretisch kann sich jeder eine Drohne bauen, dies ist jedoch nicht so einfach und mit einigem Aufwand verbunden. Welche Kenntnisse und Materialien für den Bau eines Quadrokopters benötigt werden, soll hier geklärt werden. Einen guten Einstieg bietet die Anleitung des „Oktokopter XL“ der Firma „Hisystems GmbH“ [30]. Die Umsetzung solch einer Konstruktion übersteigt jedoch den begrenzten Zeitrahmen eines Komplexpraktikums und eignet sich daher eher für Abschlussarbeiten in entsprechend technisch orientierten Studiengängen. Fliegen und Navigieren nach Kurs Natürlich müssen die Studenten auch lernen, wie man mit einer Drohne fliegt. Ein grundlegendes Verständnis der Flugeigenschaften hilft auch bei späteren Teilen des Praktikums, z. B. der Programmierung von automatischen Flugabläufen. 126 Programmierung I In diesem Teil werden der Drohne einfache Abfolgen beigebracht, die sie dann ausführt. Grundlegende Operationen, wie das Ansteuern der Drohne, werden hier gelehrt. Das Erstellen eines einfachen Fotos in einer bestimmten Richtung bis hin zur Verfolgung von Navigationskursen können hier als Ziele festgelegt werden. Auch das automatische Erstellen von Panoramabildern sowie Rasterflüge, um ein größeres Areal zu überwachen, sind geeignet, den Einstieg in programmatische Steuerung von Drohnen näher zu bringen. Abbildung 5. Achsen und Drehrichtung der Rotoren bei einem Quadrocopter. Programmierung II Nun soll der Drohne ein autonomes Verhalten beigebracht werden, sodass sie selbstständig Aufgaben bewältigen kann und nicht nur strikte Abfolgen durchläuft. Anhand von Sensordaten soll die Drohne selbst wählen, was zu tun ist und dann entsprechend handeln. Gezielte fotografische Aufnahmen Drohnen bieten aufgrund ihrer zum Teil geringen Größe und wegen der Möglichkeit Nutzlast (hier eine Kamera) zu transportieren, auch einen Nutzen für die Produktion von Filmen oder Bildern. Aufgrund ihrer Flugstabilisation steht die Drohne nahezu bewegungsfrei in der Luft, dies kann für Aufnahmen genutzt werden, die vorher einen Kamerakran oder andere Techniken benötigt hätten. Hierzu müssen Kameras verwendet werden, die über die Schnittstelle der Drohne angesprochen werden können. Als Vorbereitung beziehungsweise Einführung der 3D-Fotografie können mit der Drohne gezielt 3D-Fotos erstellt werden, welche dann auch in einer späteren Anwendung als Ausgangsbasis für die Bildbearbeitung/-korrektur genutzt werden können. Gezielte Video-Aufnahmen Für gezielte Video-Aufnahmen gelten dieselben Anforderungen, wie für fotografische Aufnahmen, nur dass hier Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 eine Videokamera angeschlossen werden muss. Als Erweiterung dazu können in einem nächsten Schritt mit einer stereoskopischen Kamera 3D-Aufnahmen erstellt werden, welche dann wiederum für die Berechnung von 3D-Modellen eingesetzt werden können. Bild- und Videoverarbeitung und -verbesserung von 2D- und 3D-Aufnahmen In diesem Teil werden spezielle Software-Tools verwendet, um systembedingte Aufnahmefehler zu korrigieren. Dazu gehört beispielsweise das Stabilisieren von Videoaufnahmen oder das Entfernen von Fischaugeneffekten, welche zum Beispiel bei der AR.Drone 2.0 aufgrund des 92°-Weitwinkel-Objektivs entstehen. Weiterhin wird darauf eingegangen, wie sich Effekte wie der „Rolling-Shutter“Effekt vermeiden lassen [26]. Sensor-Fusion Die Fusion von Daten stellt einen wichtigen Aspekt dar, um die Einsatzfähigkeiten der Drohne zu verbessern. Bei der Datenfusion werden möglicherweise lückenhafte Informationen zusammengefügt, um genauere Informationen zu erhalten, also die bestehenden Datensätze zu verbessern, erkennen können und miteinander interagieren. Dafür können, wie in einem vorherigen Schritt, AR.Drones benutzt werden, da diese einen sehr einfachen Zugriff auf die Steuerung und Sensorik bieten. Als Einführung wird dazu eine AR.Drone mit einem Follow-Me-Sender [28] ausgestattet. Diese kann nun durch eine autonom fliegende UAV, wie den Oktokopter XL [29], verfolgt werden. Die Studenten können das Verhalten der Drohnen beobachten und auf Basis dessen eigene Anwendungen entwickeln. Als Herausforderung sei hier die Vernetzung von mehreren AR.Drones genannt, welche dann als Schwarm eine bestimmte Route abfliegen müssen oder aber einer anderen Drohne als Gruppe folgen. Auswertung, Seminar, Finale Präsentation In diesem Teil werden die Ergebnisse der einzelnen Übungen präsentiert und mögliche Schwachpunkte sowie Herausforderungen der einzelnen Übungen aufgezeigt. Darauf basierend werden Verbesserungen für folgende Übungen ausgearbeitet. Abbildung 7. AR.Drone 2.0. Abbildung 8. Oktokopter XL. oder komplett neue Zusammenhänge zu erkennen. Bei der Sensor-Fusion werden entsprechend Sensordaten, in diesem Fall von der Drohne, zusammengefügt. So könnten in diesem Teil Gyroskop- und Accelerometer-Daten fusioniert werden, um die Ausrichtung der Drohne im Raum zu bestimmen [27]. Sicherheit der Verbindungen und Nachrichtenprotokolle Zur Fernsteuerung der Drohnen werden verschiedene Verfahren benutzt. Diese sollen auf ihre Sicherheit überprüft werden. Als Beispiel kann hier eine AR.Drone der Firma Parrot dienen. Diese Drohne überträgt sämtliche Steuerdaten über eine ungesicherte WLAN-Verbindung. Andere Drohnen benutzen im RC-Bereich übliche Funkfernbedienungen. Hier stellt sich die Frage, ob es auch sichere Verfahren gibt, die weder mitgelesen noch manipuliert werden können und wie man diese einsetzen kann. Vernetzung und Untersuchung des Schwarmverhaltens In diesem Teil werden mehrere Drohnen zu einem Schwarm verbunden. Die Drohnen sollen sich gegenseitig Abbildung 9. Graupner MX20 Hott, Fernsteuerung für Oktokopter und Modellflugzeuge. Abbildung 10. AeroSim RC, Simulationssoftware um Flugerfahrung mit UAVs zu sammeln. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 127 6. Zusammenfassung In diesem Beitrag wurde eine Zusammenstellung von praktischen Übungen und Anwendungen sowie eine Übersicht zu den identifizierten Anwendungsfeldern der Technologie bei autonom fliegenden Robotern im universitären Umfeld und in der Wirtschaft gegeben. [16] Literaturverzeichnis [17] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] 128 „The official web site of the U.S. Air Force“ 1 5 2012. [Online]. Available: http://www.af.mil/information/factsheets/factsheet.asp?fsid=122. [Zugriff am 28.12.2012]. „Northrop Grumman“ [Online]. Available: http://www. as.northropgrumman.com/products/ghrq4a/index.html. [Zugriff am 28.12.2012]. „Thales“ [Online]. Available: http://www.thalesgroup. com/Portfolio/Defence/Aerospace_Product_TacticalUAV/. [Zugriff am 28.12.2012]. „Airforce-technology“ [Online]. Available: http://www. airforce-technology.com/projects/rq4-global-hawk-uav/. [Zugriff am 28.12.2012]. „Wikipedia“ 27 12 2012. [Online]. Available: http:// de.wikipedia.org/wiki/Unbemanntes_Luftfahrzeug. [Zugriff am 28.12.2012]. „Sage journals“ [Online]. Available: http://sdi.sagepub.com/content/43/4/363.abstract. [Zugriff am 30.12.2012]. „Honeywell T-Hawk Micro Air Vehicle“ 2011. [Online]. Available: http://www.thawkmav.com/system_features. php. [Zugriff am 30.12.2012]. „Amazon“ [Online]. Available: http://www.amazon.de/ Parrot-AR-Drone-Quadrocopter-Android--Apple-Smartphones/dp/B007HZLLOK/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1356 879179&sr=8-1. [Zugriff am 30.12.2012]. „North Atlantic Treaty Organization“ [Online]. Available: http://www.nato.int/cps/en/natolive/topics_49151. htm#Facts. [Zugriff am 30.2.2013]. „Stratus Aeronautics“ 2012. [Online]. Available: http://stratus-aero.com/?page_id=135. [Zugriff am 30.12.2012]. „Barnard Microsystems Limited“ 2012. [Online]. Available: http://www.barnardmicrosystems.com/L2_unmanned_air_systems_II.htm. [Zugriff am 10.12.2012]. „Barnard Microsystems Limited“ 26 8 2010. [Online]. Available: http://www.barnardmicrosystems.com/ ME4%20files/download/BML_AUVSI_2010.pdf. [Zugriff am 30.12.2012]. „Wikipedia − Nuklearkatastrophe von Fukushima“ 20.12.2012. [Online]. Available: http://de.wikipedia.org/ wiki/Nuklearkatastrophe_von_Fukushima. [Zugriff am 30.12.2012]. „Supporting Search and Rescue Operations with UAVs“ 2 7 2010. [Online]. Available: http://www.cs.ox. ac.uk/files/3198/submission_waharte.pdf. [Zugriff am 30.12.2012]. V. Kumar, N. Michael, K. Yoshida, K. Naganati, S. Tadokoro und K. Ohno, „Aerial Robots for Rapid Re- [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 sponse: Remote Autonomous Exploration and Mapping“ 5 2 2012. [Online]. Available: http://nees.org/resources/4201/download/NSF_RAPID_Poster.pdf. [Zugriff am 17.1.2013]. P. Doherty, „Videolectures.net - Autonomous UAV search and rescue“ 3 7 2007. [Online]. Available: http:// videolectures.net/aaai07_doherty_ausr/. [Zugriff am 30.12.2012]. A. P. Schoellig und F. L. Mueller, „Optimization-based iterative learning for precise quadrocopter“ 21 4 2012. [Online]. Available: http://link.springer.com/content/pdf/ 10.1007%2Fs10514-012-9283-2. [Zugriff am 20.12.2012]. „Geodetic Metrology and Engineering Geodesy“ 2011. [Online]. Available: http://www.geometh-data.ethz.ch/ publicat/diploma/2011_Cordonier/Poster_MA_Cordonier. pdf. [Zugriff am 31.12.2012]. H. Eisenbeiß, „UAV Photogrammetry“ 9 12 2009. [Online]. Available: http://www.igp-data.ethz.ch/berichte/ Blaue_Berichte_PDF/105.pdf. [Zugriff am 31.12.2012]. „The Verge“ 8.2.2012. [Online]. Available: http://www. theverge.com/2012/2/8/2784929/congress-faa-dronebill-passes-domestic-airspace-licensing. [Zugriff am 31.12.2012]. „Deutscher Bundestag“ 15 12 2011. [Online]. Available: http://dip21.bundestag.de/dip21/btp/17/17149.pdf. [Zugriff am 30.12.2012]. „Ar.Drone 2.0“ 2012. [Online]. Available: http://ardrone2.parrot.com/. [Zugriff am 5.1.2013]. „Parrot Ar.Drone 2.0“ 21 5 2012. [Online]. Available: http://www.parrot.com/pdf/files/ardrone2/DE.pdf. [Zugriff am 5.1.2013]. „Aufstiegserlaubnis“ [Online]. Available: http://www. mikrokopter.de/ucwiki/Aufstiegserlaubnis. [Zugriff am 6.1.2012]. „Ardrone-Forum.com“ 1 8 2012. [Online]. Available: http://ardrone-forum.com/support/threads/1357-Propeller-auswuchten-hat-geholfen-kein-Wabern-des-Videosmehr. [Zugriff am 5.1.2013]. S. Baluta, „An Introduction to Orientation Kinematics“ 27 5 2011. [Online]. Available: http://www.starlino.com/ dcm_tutorial.html. [Zugriff am 6.1.2012]. „Mikrokopter.de“ [Online]. Available: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/FollowMe. [Zugriff am 5.1.2013]. „Mikrokopter.de“ [Online]. Available: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/en/MK-OktoXL. [Zugriff am 8.1.2013]. „Mikrokopter.de“[Online]. Available: http://www. mikrokopter.de/ucwiki/NachbauAnleitung. [Zugriff am 20.2.2013]. „Wikipedia – Trans Alaska Pipeline Denali,“ 07.11.2002 [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/ File:800px-Trans_Alaska_Pipeline_Denali_fault_shift.JPG. [23.01.2013]. V. Kumar, N. Michael, K. Yoshida, K. Naganati, S. Tadokoro und K. Ohno, „Aerial Robots for Rapid Response: Remote Autonomous Exploration and Mapping,“ 5.2. 2012. [Online]. Available: http://nees.org/resources/ 4201/download/NSF_RAPID_Poster.pdf. [30.12.2012]. 5.3 Konzept zur Entwicklung eines EnergiemanagementMusterhandbuchs für kleine und mittlere Unternehmen Von Prof. Dr. Sejdo Ferati Einleitung Viele Unternehmen in Deutschland stehen bei der Umsetzung von rechtlichen und technischen Anforderungen in die betriebliche Praxis vor großen Herausforderungen. Auf energiewirtschaftlichem Gebiet sind seit einigen Jahren die erneuerbaren Energien hinzugekommen, deren Ausbau von der Politik gefördert wird. Diese müssen in die vorhandenen Strukturen eingepasst werden, so dass die Betriebsabläufe neu gestaltet werden müssen. Für solche Erfordernisse bietet ein EnergiemanagementHandbuch Unterstützung. Es dient dazu, ein effektives und wirksames Energiemanagement einzuführen. Es legt die Handlungsebenen im Unternehmen fest und zeigt den Weg von der Beschaffung bis zur Einsparung von Energiekosten auf. Wie man ein solches Musterhandbuch im Unternehmen erstellt, das erklären die nachfolgenden Ausführungen. Je nach Größe, Art und Umfang der Tätigkeiten des Unternehmens können bestimmte Schritte vereinfacht, weggelassen oder hinzugefügt werden. Falls bereits ein anderes Managementhandbuch im Unternehmen existiert, kann dieses anhand des vorgestellten Modells ergänzt werden und um das Energiemanagement erweitert werden. In jedem Fall verdeutlicht das Konzept zur Erstellung des Musterhandbuches, wie Energiemanagement im Unternehmen eingeführt und umgesetzt werden kann. Erstellen eines EnergiemanagementMusterhandbuchs Die folgende Handlungshilfe ist insbesondere für kleine und mittlere Firmen gedacht, um für sie die Voraussetzungen zu schaffen, ein Energiemanagementsystem einführen zu können. Damit erhalten sie ein Instrument, mit dessen Hilfe es möglich wird: • nachhaltiger zu wirtschaften • Kosten zu reduzieren • das Unternehmensmanagement zu perfektionieren • den Umweltschutz zu verbessern • Fördermittel zu erhalten • gesetzliche Erleichterungen zu nutzen Jeder Arbeitgeber hat die Pflicht und die Verantwortung, ein Energiemanagementsystem zu organisieren. Im Folgenden wird eine mögliche Vorgehensweise dargestellt, wie die Einführung dieses Systems erfolgen könnte [13]. In einem Schema wird der strukturelle Aufbau eines Energiemanagementsystems dargestellt. Daraus ist zu entnehmen, wer was warum macht. Ebenso ist ersichtlich, dass dieses Musterhandbuch mit seinen Festlegungen zur Umsetzung der einzelnen Arbeitsschritte das Ergebnis der Auswertung der Gesetze, Verordnungen und Verfahrensanweisungen ist. Eine Übersicht zum EnergiemanagementMusterhandbuch ist natürlich wesentlich detaillierter, als in den nachfolgenden Ausführungen dargestellt wird. Eine noch weitere Untergliederung wäre möglich. Aber das würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen, da diese Ausführungen nur als Leitfaden und zur Anregung dienen sollen. Der Umfang einer solchen Dokumentation hängt stets von der Betriebsgröße und der Betriebsorganisation eines Unternehmens ab. Daraus können sich in der erforderlichen Differenzierung – bezogen auf die Betriebsgröße und die Anforderungen – erhebliche Unterschiede (zu anderen Unternehmen) ergeben. Für kleine und mittlere Betriebe könnte die Dokumentation daher wesentlich vereinfacht werden [11, 13]. Außerdem werden die Verfahrens-, die Arbeits- und Betriebsanweisungen im Energiemanagementsystem (EnMS) betrachtet. Die Einteilung ist dieselbe. Aber die Verfahrensanweisungen tragen allgemeinen Charakter, während die Arbeits- und Betriebsanweisungen konkrete Regelungen sind, die sich direkt an die Mitarbeiter richten. Verfahrensanweisungen geben vor, wie die Verfahren, die mit dieser Spezifikation gefordert werden, durchzuführen sind bzw. wie die Programme und Ziele umgesetzt werden müssen. Arbeitsanweisungen geben tätigkeitsbezogene Anweisungen zur Durchführung konkreter Arbeiten sowie zur Erreichung der Einzelziele des Energiemanagementsystems. Sowohl in den Verfahrensanweisungen als auch in den Arbeitsanweisungen werden die Verfasser, Ziele, Geltungsbereich, Zuständigkeit, Ausgabedatum, Aufbewahrungsfristen und Verteiler festgelegt. Diese werden dann vom zuständigen Leiter der Geschäftsführung gegen Unterschrift freigegeben [9, 11, 13]. Noch mehr ins Detail gehen Übersichten zu überwachungsbedürftigen Arbeitsmitteln, Energiecontrolling, Betriebsrevisionen, Bestellen von energieeffizienten Erzeugnissen, Prozessen oder auch Arbeitsgenehmigungen. Damit ergibt sich eine konkrete Anwendung von Arbeits- und Betriebsanweisungen bis hin zur Festlegung der Verantwortlichen [13]. In einem Schema ist auch die Vorgehensweise zur Ermittlung gesetzlicher und anderer Vorgaben für das Energiemanagement in ihrer zeitlichen Abfolge dargestellt. Schematische Darstellung eines Energiemanagement-Musterhandbuchs Die folgenden schematischen Darstellungen sollen den Überblick erleichtern. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 129 Nummer: Revision: Seite: 3.1. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Struktur des Energiemanagementsystems Erstellt von: EMS - B Abbildung 1. Struktur des Energiemanagementsystems [9, 11, 13] Abbildung 2. Energiemanagement Musterhandbuch [9, 11, 13] 130 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Abbildung 3. Energiemanagement Musterhandbuch − Verlängerung [9, 11, 13] Nummer: Revision: Seite: 3.3. 1 1 von 2 Gültig ab: 01.01.2013 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Energiemanagement – Verfahrensanweisungen Erstellt von: EMS - B Zielstellung Die entwickelte Verfahrensanweisung enthält Regelungen für das Erstellen, Ändern und Verteilen von Energiemanagement / Verfahrensanweisungen. Anwendung Diese Verfahrensanweisung kann in allen Unternehmen und Organisationen angewendet werden. Zusätzlich erforderliche Anweisungen keine Verfahren Alle Energiemanagementverfahren sind gleich aufgebaut und gliedern sich wie folgt: • Zielstellung • Anwendung • zusätzlich erforderliche Anweisungen • Begriffsdefinition • Zuständigkeit und Verantwortlichkeit • Verfahren • Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen • Anlagen Nummer: Revision: Seite: 3.3. 1 2 von 2 Gültig ab: 01.01.2013 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Energiemanagement – Verfahrensanweisungen Erstellt von: EMS - B Begriffsdefinition Energiemanagement-Verfahrensanweisungen (EMV) sind für ein Unternehmen erarbeitete, schriftliche Anweisungen, mit deren Hilfe Maßnahmen im Rahmen des Energiemanagementsystems durchgeführt werden können. Zuständigkeit und Verantwortlichkeit Zum Erstellen, Ändern und Umsetzen von Verfahrensanweisungen im Rahmen des Energiemanagements muss eine Person oder eine Personengruppe als Verantwortliche(r) benannt werden. Die Unternehmensleitung übernimmt am Ende die Inkraftsetzung. Die Energiemanagement-Verfahrensanweisungen sind bezüglich ihrer Zugehörigkeit zu den EnergiemanagementSystemelementen gekennzeichnet. Verfahrensanweisungen sind ständig zu aktualisieren. Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen Ein Energiemanagementsystem-Beauftragter erstellt, ändert und verteilt die Verfahrensanweisungen nach Erhalt der entsprechenden Genehmigungen an einen festgelegten Verteiler. Damit die Aktualität der Verfahrensanweisungen gewahrt wird, muss eine ständige Soll-Ist-Prüfung durchgeführt werden. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 131 Anlagen Vordruck für die Energiemanagement-Verfahrensanweisungen Nummer: Revision: Seite: 3.4. 1 1 von 3 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Energiemanagement – Arbeits- und Betriebsanweisungen Nummer: Revision: Seite: 3.4. 1 2 von 3 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Energiemanagement – Arbeits- und Betriebsanweisungen Erstellt von: EMS - B Erstellt von: EMS - B Zielstellung Die erarbeiteten Verfahrensanweisungen enthalten Regelungen zum Erstellen, Ändern und Verteilen von Arbeitsund Betriebsanweisungen. Anwendung Diese Verfahrensanweisung kann in allen Unternehmen und Organisationen angewendet werden. Zusätzlich erforderliche Anweisungen • Umweltschutzvorschriften • Verordnungen zu Energieeinsparpotenzialen • Verordnungen zur Energieeffizienz • Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften etc. Begriffsdefinition Arbeits- und Betriebsanweisungen sind schriftliche Anweisungen der Vorgesetzten an die Mitarbeiter, die das Ziel haben, Kosten zu reduzieren, nachhaltig zu wirtschaften, den Umweltschutz zu beachten, das Unternehmensmanagement zu verbessern, gesetzliche Fördermittel und Erleichterungen zu nutzen. Man unterscheidet Bedienungsanleitungen oder Gebrauchsanweisungen von Arbeits- und Betriebsanweisungen. Bedienungsanleitungen enthalten Angaben des Herstellers zum bestimmungsgemäßen, sicheren Betreiben oder Verwenden eines Erzeugnisses oder Stoffes. Sie können Teil einer Betriebsanweisung werden, sie können diese jedoch nicht ersetzen. Zuständigkeit und Verantwortlichkeit Die entsprechenden Leiter sind dafür verantwortlich, dass in ihren Bereichen Arbeits- und Betriebsanweisungen existieren und dass deren Inhalt ordnungsgemäß angewendet wird. Die Bereichsleiter sind auch dafür zuständig, dass die Arbeits- und Betriebsanweisungen ständig auf den aktuellsten Stand gebracht werden. Die veranlassten Änderungen müssen den Mitarbeitern in geeigneter Form zur Kenntnis gegeben werden. Die Einhaltung durch die Beschäftigten muss regelmäßig überprüft werden. 132 Der jeweilige Bereichsleiter wird von den Fachkräften für Energiemanagement bei der Erarbeitung der Arbeits- und Betriebsanweisungen beraten. Der EMS-Verantwortliche führt die Abstimmung mit dem Betriebsrat durch, falls vorhanden. Er trägt nicht nur die Verantwortung für das Erstellen, sondern auch für die Aktualisierung. Der EMSBeauftragte ist auch dafür verantwortlich, dass die gültigen Arbeits- und Betriebsanweisungen allen Unternehmensteilen zur Verfügung gestellt werden. Verfahren Arbeits- und Betriebsanweisungen müssen immer dann erstellt werden, wenn die Tätigkeiten, die dadurch geregelt werden, in den Anwendungsbereich von Rechtsgrundlagen fallen, die die Erstellung von Betriebsanweisungen vorsieht. Arbeits- und Betriebsanweisungen sollten auch dann erstellt werden, wenn bestimmte Rechtsgrundlagen fehlen, aber nur dadurch Energieeinsparpotenziale erschlossen werden können. Erfolgt eine Änderung von Rechtsgrundlagen, müssen Arbeits- und Betriebsanweisungen überprüft und entsprechend angepasst werden. Ist eine Tätigkeit durch eine Arbeits- und Betriebsanweisung geregelt und es passiert trotzdem ein Unfall, sind die Arbeits- und Betriebsanweisungen auf ihre Richtigkeit zu prüfen. Informationsquellen für Betriebsanweisungen sind u. a. • Energieeffizienzverordnungen • Gesetze zu erneuerbaren Energien • Inspektions- und Wartungsunterlagen • Veröffentlichungen von Berufsgenossenschaften • Fachliteratur • Betriebsanleitungen Diese müssen ausgewertet und je nach Erfordernis in die Erstellung von Arbeits- und Betriebsanweisungen einbezogen werden. Arbeits- und Betriebsanweisungen treten erst dann in Kraft, wenn sie von der Geschäftsleitung und dem Betriebsrat (falls vorhanden) unterzeichnet wurden. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Nummer: Revision: Seite: 3.4. 1 3 von 3 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Nummer: Revision: Seite: 3.5. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: – 01.01.2013 Energiemanagement Arbeits- und Betriebsanweisungen Gültig ab: 01.01.2013 Überwachungsbedürftige Arbeitsmittel Erstellt von: EMS - B Erstellt von: EMS - B Arbeits- und Betriebsanweisungen müssen formal ganz bestimmten Anforderungen entsprechen und demzufolge bestimmte Grundangaben enthalten: • Name des Unternehmens • Bezeichnung der Betriebsanweisung • Unterschrift der Unternehmensleitung • Unterschrift des Betriebsrates • Datum • Geltungsbereich Abbildung 4. Überwachungsbedürftige Arbeitsmittel [13] • Verhaltensregeln bei der Umsetzung der Energieeinsparverordnungen Nummer: 3.6. • Instandhaltung Revision: 1 • Entsorgung Seite: 1 von 1 • Sanktionen Die Arbeits- und Betriebsanweisungen dürfen nur solGültig ab: 01.01.2013 che Regelungen enthalten, die die Beschäftigten auch umsetzen können. Sie dürfen keine unbegründeten oder Erstellt von: EMS - B unrealistischen Weisungen enthalten. Anforderungen an die äußere Form werden keine gestellt. Wenn es mehrere Betriebsteile gibt, sollten diese jedoch einheitlich gestaltet werden. Lenkung von Energiemanagementaufzeichnungen Der jeweilige Leiter muss gewährleisten, dass die Arbeits- und Betriebsanweisungen für alle Mitarbeiter zugänglich sind (z.B. durch Aushang, Übergabe oder Hinterlegung im Computer mit Zugriffsrecht für alle). Der Leiter ist verpflichtet, einen schriftlichen Nachweis darüber zu führen (z.B. Schulungsnachweise, Besprechungsprotokolle). Der für das EMS Verantwortliche muss das Erstellen und Verteilen koordinieren, kontrollieren und aktualisieren. Der EMS-Beauftragte kontrolliert die in den Betriebsteilen freigegebenen Arbeits- und Betriebsanweisungen, er aktualisiert sie und stellt sie den Betriebsteilen zur Verfügung, um Doppelarbeiten bei Vorhandensein mehrerer Niederlassungen zu vermeiden. Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Energieeinsparpotenziale und Beurteilung Abbildung 5. Energieeinsparpotenziale und Beurteilung [13] Anlagen • Musterbetriebsanweisung zur Anlagenbedienung • Musterbetriebsanweisung zum Umgang mit Energieressourcen und Energieeffizienz usw. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 133 Nummer: Revision: Seite: 3.7. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Durchführung von Betriebsrevisionen Erstellt von: EMS - B Abbildung 6. Durchführung von Betriebsrevisionen [13] Nummer: Revision: Seite: 3.8. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Bestellen von neuen energieeffizienten Erzeugnissen Erstellt von: EMS - B Abbildung 7. Bestellen von neuen energieeffizienten Erzeugnissen [13] 134 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Nummer: Revision: Seite: 3.9. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Regelungen und Arbeitsgenehmigungen Erstellt von: EMS - B Abbildung 8: Regelungen und Arbeitsgenehmigungen [13] Nummer: Revision: Seite: 3.10. 1 1 von 1 Energiemanagement Musterhandbuch Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Ermittlung gesetzlicher und anderer Vorgaben für Energieeffizienz Erstellt von: EMS - B Abbildung 9: Vorgaben 1 [13] Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 135 Nummer: 3.11. Energiemanagement Revision: 1 Musterhandbuch Seite: 1 von 1 Unternehmensgruppe Gültig ab: 01.01.2013 Erstellt von: EMS - B Ermittlung gesetzlicher und anderer Vorgaben für Energieeinsparpotenziale Abbildung 10. Vorgaben 2 [13] Zusammenfassung Dieses Konzept zur Erarbeitung eines Musterhandbuches für ein Energiemanagementsystem basiert auf der DIN EN ISO 50001/2011. Gemäß diesen Vorschriften wird empfohlen, eine Dokumentation des Energiemanagementsystems im Unternehmen durchzuführen. Dies sollte in Form eines Handbuches erfolgen. Ein Energiemanagementhandbuch zeigt die Prozessabläufe auf. Daraus gehen Arbeitsabläufe, Prozessbeschreibungen und Verantwortlichkeiten bis hin zur Tätigkeit des Energiemanagementbeauftragten hervor. Dadurch wird die Organisation besser strukturiert und das Zusammenspiel der Unternehmensprozesse klarer erkennbar. Es ermöglicht dem Unternehmen, nachhaltiger zu wirtschaften, seine Energiekosten zu reduzieren, das Management zu verbessern, einen Beitrag für den Umweltschutz zu leisten, Fördermittel zu erhalten und gesetzliche Erleichterungen zu nutzen. Insgesamt erleichtert der 136 festgelegte Prozessablauf auch die Arbeit für zukünftig geplante Prozesse. Literaturverzeichnis [1] Abele, E. u.a.: EcoDesign. Berlin: Springer-Verlag, 2008 [2] Dratwa, F., u.a.: Energiewirtschaft in Europa. Berlin: Springer-Verlag, 2010 [3] Pehnt, M. (Hrsg.): Energieeffizienz. 1. korr. Nachdruck (Berlin: Springer-Verlag, 2010) [4] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2010) [5] Pöschk, J. (Hrsg.): Energieeffizienz in Gebäuden. Jahrbuch 2011 (Berlin: VMEVerlag und Medienservice Energie, 2011) [6] Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. 6. Neu bearb. u. erw. Auflage (München: Hanser Verlag, 2009) [7] Recknagel, H., Sprenger, E., Schramek, E.: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik. 74. Auflage (München: Oldenbourg Industrieverlag GmbH, 2009) [8] Schaumann, G., Schmitz, K.: Kraft-WärmeKopplung. 4. überarb. Auflage (Berlin: Springer-Verlag, 2010) [9] Schieferdecker, B. (Hrsg.): Energiemanagement-Tools. Berlin: Springer-Verlag, 2006) [10] Unger, J., Hurtado, A.: Alternative Energietechnik. 4. Überarb. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2011) [11] Wosnitza, F., Hilgers, H.: Energieeffizienz und Energiemanagement. Heidelberg: Vieweg + Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden, 2012 [12] Zahoransky, R. (Hrsg.), u.a.: Energietechnik. 5. überarb. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner Verlag | Springer Fachmedien, 2010) [13] DIN EN ISO 50001 (12/2011): Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung [14] DIN V 18599-1 Vornorm (12/2011): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 1: Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger [15] DIN V 18599-2 Vornorm (12/2011): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 2: Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen [16] DIN V 18599-3 Vornorm (12/2011): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 [17] [18] [19] [20] [21] End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 3: Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung DIN V 18599-5 Vornorm (12/2011): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 5: Endenergiebedarf von Heizsystemen DIN V 18599-8 Vornorm (12/2011): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 5: Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen DIN V 18599 Beiblatt 1 (01/2010): Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Beiblatt 1: Bedarfs-/Verbrauchsabgleich VDI 2067 – Blatt 1 Entwurf (09-2010): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Grundlagen und Kostenberechnung VDI 2067 – Blatt 10 Entwurf (10-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energiebedarf von Gebäuden für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten [22] VDI 2067 – Blatt 12 (06-2000): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung [23] VDI 2067 – Blatt 20 (08-2000): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen [24] VDI 2067 – Blatt 22 (02-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung [25] VDI 2067 – Blatt 40 Entwurf (01-2012): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Erzeugung [26] VDI 2078 – Entwurf (03/2012) Berechnung von Kühllast und Raumtemperaturen von Räumen und Gebäuden [27] VDI 4655 (05/2008): Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen [28] VDI 6020 – Blatt 1 (05/2001): Anforderungen an Rechenverfahren zur Gebäude- und Anlagensimulation [29] VDI 6025 (11/1996): Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen [30] EEG (10/2008): Erneuerbare-Energien-Gesetz , Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien [31] EnEv 2009: Energieeinsparungsverordnung Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 137 5.4 A Proposal of a model for the organization of Energy-efficient products By Prof. Dr. Sejdo Ferati Abstract The article deals with the production of energy-efficient products. It shows a way that could be used from the product determining over the organization of the process up to the realization of a product ready for use. The description of the steps will be carried out with the help of a model. Keywords: Customer requirements, Energy efficiency, Energy-efficient product, Energy management, Product Idea 1. Introduction Before a product is manufactured, an enterprise must provide certain preliminary works. It has to determine what the product is supposed to be used, for which demands it is supposed to cope with, which share of the market it should prove, whether the market needs the product, which sales strategy could be applied, whether parts must be bought from other suppliers and above all, whether it can be manufactured economically and last but not least, is a non-polluting and energy-efficient way of production possible. Due to the requirements at the product a strategy must be elaborated for the production process. Here starts the model for the creation of energy-efficient products. With the help of the flow model the requirements for the organization of the process are illustrated. 2. Recommendation of a Model for the Design of Energy-efficient Products At the beginning of the implementation of an idea for a new product always stands the product determining, followed by development and construction. During the phase of the product determining not only the product itself has to be considered, but also the application according to rules and the level of strain. Since the entirety of the processes is very complex, it is named product process. Normally the objectives of the enterprise and the customer and market requirements are the basis for the realization of a product idea. For this purpose the courses within the enterprise must be adapted onto the energy-efficient product that has to be designed. In large-scale enterprises those processes of product determining and realization have already been realized with former products and are based on repeatedly proven logical course structures and on harmonized processes of product determining, realization and support service. The complexity which is necessary in order to manufacture an energy-efficient product results 138 from the product definition. This product definition is the fundament for all future decisions and defines, whether the product is supposed to become a simple, useful product or rather a product that should fulfill high-quality functions. In this way the decision is taken which extent and degree of complexity the manufacturing process will have and which share of the market the product is supposed to achieve. Since every product is specific, also the flowchart must be tailored to every product separately. The flowchart shows the most important phases of the realization of the product with all single measures. With the help of furcations special features can be demonstrated. In the flowchart the word “process” is used frequently. In this way the manufacturing process and the product process are in brief meant. When a mass-production shall take place the manufacturing process must be elaborated very detailed since otherwise the error rate increases itself correspondingly. Simultaneously the qualification of the workers must be improved. The projected flowchart is created in stages and follows in its classification the methodology of the VDI (The Association of German Engineers) Guidelines 2221. Accordingly the product is manufactured in an iterative process which corresponds to a stepped, progressive procedure (according to the product and number of items). This procedure is in step with actual practice. At the beginning of every process there is the idea. In the VDI Guidelines 2220 the course of the product planning as well as the upstream activities of the product determining are illustrated. The result of all measures for the product determining is the dutybook which, however, is not an inflexible flowchart. If it turns out that after creation of the dutybook new findings were added, these are integrated into the dutybook. If a principle-solution was reached, changes at the product are not possible. For the protection of the quality and to avoid errors methods of the preventive quality management can be used (according to VDI 2247) during the entire life cycle in all phases of the flowchart. According to VDI Guidelines 2221 a flowchart contains all organizationally technical measures concerning planning, development and construction of technical products. The management makes the corresponding decisions for the priority of the energy efficiency. The interaction between product, product technology and fabrication techniques is expressed in the flowchart. Through intermediate measurements in different stages of the product (at the laboratory pattern, at the functional pattern and at the manufacturing pattern) errors can still be repaired in the course process. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 References to the flowchart: The flowchart ends with the finishing of the energy-efficient product while the life expectancy of the product ends only with the recycling of the product. During the processes of product determining and product realization should already be attached the importance to the fact that the product will be recycled energy-efficiently. With the help of a solution catalog (by putting together the typical functions of all products in the company) a fast access can be carried out since it contains different realization possibilities, empirical values and calculation instructions for the products. The object catalog on the other hand contains – independently of the task - solutions and calculations for one object/ one subject. This catalog should be split up into machine elements and manufacturing processes and can be used for the creation of solution variants. The operation catalog contains experiences, instructions in calculations for different functions which can be realized with a product and solutions. Functional or object plans are suitable as support during the product configuration. They must be compiled during the phases of product determining and product realization. Thus the compulsion of thinking over all phases during the process arises. The results are recorded in the field report. In order to manufacture energy-efficient products, knowledge from different sectors as environmental protection, energy efficiency (Renewable energies law, Energy saving rule), ergonomics, design, etc. is necessary. As a result of a product development on the one hand products with practical functions must arise, however, on the other hand these products must not endanger the health of the human being. During the organization of a product its aesthetic function is also important. Indeed, the appearance of a product is not always the main aim of the realization of the product. Nevertheless it should also be of high-quality, in a customer-oriented way and innovatively. The product configuration is a complex process and therefore requires a flowchart tailored in particular to every single product (see Figure 1). 3. Conclusion The organization of a new product is a comprehensive process which requires a complex approach. For every new product a separately designed flowchart has to be elaborated. Attention has to be paid to the respective factors of the enterprise, the market and the legislation. This model was developed in particular for energy-efficient products. It can be adjusted correspondingly if certain conditions change. References [1] Dratwa, F., u.a.: Energiewirtschaft in Europa. Berlin: Springer-Verlag, 2010 [2] Förtsch, G., Meinholz, H.: Handbuch Betriebliches Umweltmanagement. 1. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Figure 1. Flowchart for the production of a new energy-efficient product (continued on the following pages) Teubner Verlag | Springer Fachmedien, 2011) [3] Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien. 4. Auflage (Berlin: Springer-Verlag, 2006) [4] Pehnt, M. (Hrsg.): Energieeffizienz. 1. korr. Nachdruck (Berlin: Springer-Verlag, 2010) [5] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2010) [6] Pöschk, J. (Hrsg.): Energieeffizienz in Gebäuden. Jahrbuch 2011 (Berlin: VME- Verlag und Medienservice Energie, 2011) [7] Recknagel, H., Sprenger, E., Schramek, E.: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik. 74. Auflage (München: Oldenburg Industrieverlag GmbH, 2009) [8] Schieferdecker, B. (Hrsg.): Energiemanagement-Tools. Berlin: Springer-Verlag, 2006) [9] Unger, J., Hurtado, A.: Alternative Energietechnik. 4. Überarb. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2011) [10] DIN EN ISO Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 139 50001 (12/2011): Energiemanagementsysteme [11] VDI 2220 – 05/1980): Produktplanung, Ablauf, Begriffe und Organisation [12] VDI 2221 – (05/1993): Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte [13] VDI 2247 – Entwurf (03/1994): Qualitätsmanagement in der Produktentwicklung [14] VDI 4602 – Blatt 1 (10/2007): Energiemanagement Begriffe [15] VDI 4602 – Blatt 2 (01/2011): Energiemanagement Beispiele This article is published by: International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) www.ijmer.com Vol.3, Issue.1, Jan-Feb. 2013 pp420-423 ISSN: 2249-6645 Link: http://www.ijmer.com/papers/Vol3_Issue1/ CU31420423.pdf 140 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 141 5.5 Economic Efficiency Calculation and Scenarios for the Installation and Direction of Solar Thermal Systems at the Example of a Reference Building By Prof. Dr. Sejdo Ferati Abstract The article examines different possibilities of the installation and the azimuth of solar thermal systems on a rooftop at the example of a reference building. The outcome of a different azimuth and installation are different costs of solar energy, savings of wood pellets and different degrees of system efficiency. In this way the economic efficiency of a solar thermal installation can be influenced strongly. Keywords: Solar Thermal Installation, installation and direction of the solar thermal installation, economic efficiency of the solar thermal installation, costs of solar energy, savings of wood pellets and degrees of system efficiency 1. Introduction Environment-friendly solar thermal energy which is gained from the solar irradiation onto the own roof becomes increasingly more attractive. The sun is an inexhaustible source of energy. Thermally gained energy can be produced increasingly more favorably by most modern technique through a solar thermal system. The quality of the systems is safeguarded and controlled by norms of the European Union. In this way the independence on fossil fuel and of their prices increases. CO2-emissions resulting from the combustion of fossil energy carriers are reduced. The installation of solar thermal systems can partly be supported by state measures. The living comfort increases and last but not least new jobs can be created in the domestic economy. Figure 1 shows a model of a complete pellet boiler plant with solar support for the hot water generation and for the heating support (Company August Brötje GmbH) [2]. Figure 1. Pellet boiler with solar support to hot water generation and heating support [2] 142 Basics of the simulation of the system With the help of Dr. Valentin energy software a simulation of the system is carried out [12]. By increasing improvement of the thermal insulation at buildings a reduced energy demand for the heating can be achieved. In this way the energy demand for the hot water generation gets more importance. This demand in part can be produced by thermal solar systems which convert the solar irradiation with the help of collectors into heat. At present these systems can produce an annual energy yield of 350 - 500 kilowatt-hours per m2 collector surface area. This leads to a decrease of the CO2-emissions of up to 150 kg [12]. Thermal solar systems convert solar energy with the help of collectors into heat. Then the produced heat is transported over pipelines into a so-called buffer storage. The energy losses occurring from the production up to the storage should be held as small as possible. The losses, resulting from the relation between the usable energy and the irradiated energy can be assessed with the help of degree of efficiency of the system. A solar system is established according to its mode of operation: With a collector the solar irradiation is absorbed and converted into heat. The so won energy is transported over a net of pipelines and heat exchangers to a storage tank. The storage tank has the task of balancing the temporal variations of energy offer and energy demand. For a maximum utilization of the solar irradiation a control system is useful, that turns on a circulating pump as soon as a temperature difference arises between collector and storage tank. Thus the heat transportation to the storage tank is guaranteed. Description of the reference building The single-family house completely with basement is constructed in massive design on strip foundation. The walls consist of burned stones (Cellar: Lime sandstone). The floors consist of reinforced concrete, the grounds are made of floating floor and tiled (Attic: fitted carpeting). The stairs consist of reinforced concrete with timber sheeting. The attic is fully developed and is to be reached over the staircase. The cellar can also be reached over the staircase. Additionally there are stairs outside the house which lead to the cellar. The external walls have got brick facing. The building has a gable roof with clay bricks. The chimneys consist of burned stones. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Degree of efficiency and solar fraction The degree of efficiency results from the relation between energy put out to the irradiated energy. The degree of efficiency of the collector circuit results from the relation between the energy output of the collector circuit over the heat exchanger to the irradiated energy (irradiated onto the collector surface). The degree of efficiency of the system results from the relation between the energy output of the solar system to the radiated energy (irradiated onto the collector surface). The energy output gained from the solar system is that energy which is passed on from the solar storage tank to the standby storage tank. The solar fraction results from the relation between the energy provided by the stand by storage tank of the solar system to the sum of all energies provided to the standby system (Solar system and upstream with conventional systems). The energy delivery for the heating of the drinking water is the energy which is necessary to get the temperature of the cold water to the temperature of the tapped drinking water. Losses are not considered here. The used combustible is the combustible which is necessary to heat the standby storage tank to the nominal temperature. The heat losses of the storage tank and the degree of efficiency of the kettle are considered here. Calculation of Economic Efficiency according to the cash value method (with T*SOL) [12] • Investment Costs = Installation Costs – Subsidy • Yearly Operating Costs = Pump Performance*Operating Time*Electricity Costs The cash value (CV) of a price-dynamic payment sequence Z, Z · r, Z · r2... over T years (Lifespan) is calculated as follows (according to VDI 2067 [14]): Cash value CV = Z · b (T, q, r) Z = CV of the costs / b (T, q, r). According to VDI 2067 is valid: For r = 1 be comes 1/b (T, q, r) for the annuity factor a (q, T) = qT · (q-1) / (qT-1). The heating price then represents itself as follows: Heating price = yearly Costs Z yearly Energy Yield In the following the components of the system − as indicated in the figure − are described: • Collector: Manufacturer August Brötje, Type: Solar Plus HP 20, denomination: Tube collector Parameter: Gross face 2,84 m2, reference area 2,16 m2, specific heat capacity 4300 Ws/(m2K), collector field volume flow: 40 (l/h)/m2, medium: Water Glycol, resulting specific heat capacity: 3588 Ws/(kg K) [2] • Tank: Pellets-Central heating boiler, Manufacturer Vaillant [13], Type: renerVIT VKP 202, capacity: 20 kilowatts • Hot water tank: Standard, volume: 300 l • Buffer storage: Standard, volume: 800 l • Hot Water need: average day consumption: 200 l, nominal temperature hot water: 50 °C, interpretation for single-family home (morning top). Simulation results of the reference building [12] see figure 2: Cash value factor b (T, q, r) Figure 2. Fraction heating, hot water, total & saving natural gas [12] q: Simple interest factor on capital (e.g. 1,08 at 8 % of simple interest on capital) r: Price change factor (e.g. 1,1 at 10 % of price change) Capital value of the total investment (C): C = sum of the cashl value of the price-dynamic payment sequence over the lifespan + promotions − Investments The pay-back time is the period the system must operate for the investment in order to yield a cash value of zero. Pay-back times of more than 40 years are not included here [12]. In order to calculate the heating price, the cash value of the costs must be calculated: CV of the costs = Investments + Cash value of the Operating and Maintenance Costs. If the Cash value of the costs is converted into a constant payment sequence (r = 1) over the lifespan, then Z turns out for this consequence: Solar energy consumption as percentage of total consumption see figure 3. Figure 3: Solar energy consumption as percentage of total consumption [12] Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 143 Provisional Result The variant does not show any amortization for a period of 20 years so that this variant is uneconomical. Legend 1 Irradiation on to collector surface (active) 20 MW 1.1 Optical collector losses 5 MW 1.2 Thermal collector losses 6 MW 2 Energy from collector array 9 MW 2.1 Solar energy to storage tank 4 MW 2.3 Solar energy to buffer tank 3 MW 2.5 Internal piping losses 1.396 kW 2.6 External piping losses 228 kW 3.1 Tank losses 851 kW 3.2 Circulation losses 1.264 kW 5.1 Buffer tank losses 1.005 kW 5.2 Buffer tank to heating 2.364 kW 6 Final energy 33 MW 6.1 Supplementary energy to tank 1.673 kW 6.4 Supplementary energy to space-heating 28 MW 6.5 Electric element 0 kW 9 DHW energy from tank 3 MW 10.1 Heat to HT heating 6 MW 10.2 Heat to LT heating 24 MW 2. Scenario „ A", Tilt Angle 35° (degree) = const., Azimuth = Variable The tilt angle of the solar thermal collectors on the roof (roof parallel system) is 35 °. That is the existence of the reference building. The Scenario A shows the dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the azimuth of the reference building into the respective cardinal point. Table 1. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the azimuth of the reference building Azimuth Cost of solar energy Wood pellets savings System efficiency ° (Degree) 0,01 x €/kWh 0,1 x t (Ton) % 135° 71 14,064 30,3 175° 65 15,226 31,2 180° 65 15,277 31,3 225° 70 14,398 30,7 Figure 4. Energy balance schematic [12] Financial analysis: System System yield Active surface area Yearly electricity consumption for additional energy Annual fuel savings Financial analysis parameters Lifespan Interest on capital Energy cost escalation rate Running cost escalation rate Costs (Cash value) Investments Subsidy Savings Running costs Net present value Amortization period Cost of solar energy 144 6,26 22,74 MWh m2 610, 40 kWh/a 1.520,40 kg 20 2,5 3,0 1,5 years % % % −52.000 € 3.750 € 3.108 € −15.410 € −60.552 € No amortization 0,65 €/kWh Diagram 1. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the azimuth of the reference building Provisional Result The optimal results for the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency are achieved at an azimuth of 180° of the reference building (to south). 3. Scenario „B", Tilt Angle = Variable, Azimuth 175° (degree) = const. The azimuth of the solar thermal collectors on the roof (roof parallel system) is 175°. That is the existence of the reference building. The Scenario B shows the dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 tilt angle of the solar thermal system on the roof. Table 2. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the tilt angle Azimuth Cost of solar energy Wood pellets savings System efficiency ° (Degree) 0,01 x €/kWh 0,1 x t (Ton) % 25° 69 14,579 30,1 30° 67 14,921 30,6 35° 65 15,209 31,2 40° 64 15,421 31,8 45° 65 15,209 31,2 50° 63 15,636 32,9 Diagram 2. Dependence of the costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency of the solar thermal system on the tilt angle Provisional Result The optimal results for costs of solar energy, the saving of wood pellets and the system efficiency are achieved with a tilt angle of the solar thermal system on the roof of approx. 50°. 4. Conclusion Solar power is good for the human being and for the environment. With a solar thermal system on the own roof a secure and clean kind of heat supply is guaranteed for water heating and heating support. With the correct azimuth of the house to south and the correct tilt angle of the solar thermal system on the roof the costs of solar energy, saving of wood pellets and the system efficiency can be optimized. References [1] Abele, E. u.a.: EcoDesign. Berlin: Springer-Verlag, 2008 [2] August Brötje GmbH, August-Brötje-Straße 17, 26180 Rastede August Brötje GmbH – offizielle Seite: www. broetje.de [3] DIN 4710 (01/2003): Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heizund raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland [4] Döring, S.: Pellets als Energieträger. Berlin: SpringerVerlag, 2010 [5] Dratwa, F., u.a.: Energiewirtschaft in Europa. Berlin: Springer-Verlag, 2010 [6] EEG (10/2008): Erneuerbare-Energien-Gesetz , Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien [7] EnEv 2009: Energieeinsparungsverordnung [8] Kaltschmitt, M., Streicher, W., Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien. 4. Auflage (Berlin: Springer-Verlag, 2006) [9] Oberzig, K.: Solarwärme, Heizen mit Sonne. Stiftung Warentest Berlin: Verlagsherstellung: Rita Brosius, 2012 [10] Pelte, D.: Die Zukunft unserer Energieversorgung. 1. Auflage (Wiesbaden: Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage GmbH, 2010) [11] Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. 6. Neu bearb. u. erw. Auflage (München: Hanser Verlag, 2009) [12] Simulationssoftware, Dr. Valentin Energiesoftware GmbH, Stralauer Platz 34, 10243 Berlin, Studentenversion (inkl. Benutzerhandbücher): T*SOL Pro 5.0 [13] Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG, Berghauser Str. 40, 42859 Remscheid Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG – offizielle Seite: www.vaillant.de [14] VDI 2067 – Blatt 1 Entwurf (09-2010): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Grundlagen und Kostenberechnung [15] VDI 2067 – Blatt 10 Entwurf (10-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energiebedarf von Gebäuden für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten [16] VDI 2067 – Blatt 12 (06-2000): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Nutzenergiebedarf für die Trink wassererwärmung [17] VDI 2067 – Blatt 20 (08-2000): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Warmwasserheizungen [18] VDI 2067 – Blatt 22 (02-2011): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Nutzenübergabe bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung [19] VDI 2067 – Blatt 40 Entwurf (01-2012): Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen, Energieaufwand der Erzeugung [20] VDI 2078 – Entwurf (03/2012) Berechnung von Kühllast und Raumtemperaturen von Räumen und Gebäuden [21] VDI 6020 – Blatt 1 (05/2001): Anforderungen an Rechenverfahren zur Gebäude- und Anlagensimulation [22] VDI 6025 (11/1996): Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen published by: International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) www.ijmer.com Vol.3, Issue.2, March-April. 2013 pp-949954 ISSN: 2249-6645 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 145 5.6 Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen – Ergebnisse eines transnationalen Austausches Im Rahmen des Projektes „FHB Gründungsdialog“ (2011 − 2013) gefördert durch das Ministerium für Arbeit und Soziales, Frauen und Familie des Landes Brandenburg aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Brandenburg Von Prof. Dr. Arno Fischer und Enrico Leopold 1 Einleitung Die Fachhochschule Brandenburg (FHB) hat im Zeitraum von Juli 2011 bis Februar 2013 das transnationale Projekt „FHB Gründungsdialog“ durchgeführt. Projektpartner waren gründungserfahrene Hochschul- und Transfereinrichtungen aus Oberösterreich und Taiwan. Gemeinsam mit diesen Partnern wurden bewährte Praxisansätze zur Initiierung und Unterstützung technologieorientierter Gründungen diskutiert. Ziel der FHB war es, neue Anregungen zur Steigerung der hochschulbasierten Gründungsleistung im Hightech-Sektor zu gewinnen. Das Projekt wurde durch das Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie des Landes Brandenburg (MASF) aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) und des Landes Brandenburg gefördert. Die GIB − Gesellschaft für Innovationsforschung und Beratung mbH war wissenschaftlicher Kooperationspartner der FHB bei der Durchführung des Projektes. Der vollständige Bericht, mit ausführlicherer Betrachtung der beiden Parter, sowie Analysen und Empfehlungen erschien unter [1]. Das Bundesland Oberösterreich – einer der beiden transnationalen Partner im Projekt – ist eines der industriellen Zentren Österreichs. Die Landeshauptstadt ist Linz. Oberösterreich weist ein ausgeprägtes Gründungsnetzwerk auf, in dem die verschiedenen Akteure der Gründungsunterstützung eng zusammenwirken. Die in Linz ansässige tech2b Inkubator GmbH hat sich seit nunmehr zehn Jahren auf die Unterstützung technologieorientierter Gründungen spezialisiert. Tech2b kooperiert intensiv mit den drei oberösterreichischen Hochschulen, die ihrerseits zu den Gesellschaftern dieses Inkubators gehören und darüber hinaus ein akademisches Startup-Netzwerk gegründet haben, das dem Inkubator innovative Gründungsvorhaben zuliefert. Taiwan – der zweite transnationale Partner im Projekt – hat in den vergangenen 30 Jahren eine imposante Entwicklung von einem arbeitsintensiven Produktions- zu einem wissensintensiven Forschungs- und Technologiestandort genommen. Die Insel zählt heute zu den führenden IKT-Standorten weltweit und verfügt auch in anderen Hightech-Bereichen über Spitzenforschung. Das Industrial Technology Research Institute (ITRI) symbolisiert die Wirtschafts- und Innovationskraft der taiwanesischen Industrie wie keine andere Institution. Das Institut gilt als die Wiege der taiwanesischen Halbleiterindustrie. Als größte 146 staatlich finanzierte Forschungs- und Transfer-Einrichtung Taiwans schlägt es die Brücke zwischen Hochschulen und Wirtschaft und hat so den wirtschaftlichen Erfolg der Insel erst ermöglicht. Das vorliegende Papier fasst die Ergebnisse des FHB Gründungsdialogs zusammen. Im Kapitel 2 wird zunächst die Zielstellung des Erfahrungsaustausches beschrieben. Auf dieser Grundlage wird im Kapitel 3 kurz die Ausgangssituation der Gründungsunterstützung an der FHB umrissen. Im Kapitel 4 werden schließlich einige herausragende Praxisansätze aus Oberösterreich und Taiwan zur Förderung technologieorientierter Gründungen näher vorgestellt. Abschließend werden im Kapitel 6 die Ergebnisse des durchgeführten Austausches zusammengefasst und Handlungsempfehlungen zur Stärkung der technologieorientierten Gründungsunterstützung an der FHB bzw. im Land Brandenburg abgeleitet. 2 Zielstellung des transnationalen Austausches Die FHB ist die zentrale Einrichtung für die Wissensproduktion sowie die Aus- und Weiterbildung hoch qualifizierter Fach- und Führungskräfte im Regionalen Wachstumskern (RWK) Brandenburg an der Havel. Ihr fällt somit die Rolle als bedeutender Impulsgeber im regionalen Innovationssystem zu. Durch eine Steigerung der Anzahl technologieorientierter Gründungen aus der Hochschule soll die Innovationsfähigkeit und Wirtschaftskraft des Standortes weiter ausgebaut werden. Von jungen technologieorientierten Unternehmen wird erwartet, dass sie mit neuen Produkten und Verfahren nachhaltig zur Belebung der Wirtschaft und zur Stärkung des endogenen Entwicklungspotenzials der Region beitragen. Zudem erzielen junge Technologieunternehmen häufig ein überdurchschnittliches Wachstum, so dass sie als ein wichtiger Motor für die Schaffung neuer Arbeitsplätze in wirtschaftlichen Zukunftsfeldern gelten. Solche Arbeitsplätze eröffnen den Menschen, die in der Region leben, attraktive Berufs- und Einkommensperspektiven. Wenn es gelingt, hierdurch noch mehr junge Menschen in der Region zu halten oder zur Zuwanderung zu bewegen, kann ein wichtiger Beitrag geleistet werden, um dem Prozess des demografisch bedingten „Ausblutens“ entgegenzuwirken. Bislang fehlt es im RWK Brandenburg an der Havel jedoch weitgehend an Hightech-Gründungen, so dass hiervon Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 keine nachhaltigen Impulse für die regionale Entwicklung ausgehen können. Um diese Situation zu verbessern, sollen vorhandene Hightech-Gründungspotenziale der FHB künftig noch besser genutzt werden. Vor diesem Hintergrund hatte die FHB in 2011 das Projekt „FHB Gründungsdialog“ gestartet. Mit diesem Projekt sollte ein transnationaler Austausch mit gründungserfahrenen Hochschul- und Transfereinrichtungen aus Oberösterreich und Taiwan initiiert werden, um hierdurch neue, praxisbewährte Anregungen zur Intensivierung und effektiven Unterstützung hochschulbezogener Gründungsaktivitäten im Hightech-Bereich zu gewinnen. Als zentrale Partner für den Austausch wurden die Fachhochschule Oberösterreich, die tech2b Inkubator GmbH (Oberösterreich) sowie das ITRI – Industrial Technology Research Institute (Taiwan) ausgewählt. Der Fokus des transnationalen Erfahrungsaustausches soll- te vor allem auf Handlungsfelder gelegt werden, in denen die FHB die größten Entwicklungspotenziale für sich sah, darunter: • Sensibilisierung für Entrepreneurship und Stimulierung von Hightech-Gründungsprojekten • Vermittlung von Managementkompetenzen an Gründer/ innen • Unterstützung akademischer Hightech-Startups bei der Markterschließung und frühen Unternehmensentwicklung • Ansiedlung von Hightech-Gründungen mit ausländischer Beteiligung Tabelle 1. Status Quo der Gründungsunterstützung an der Fachhochschule Brandenburg Gründungsbegleitende Unterstützungsmaßnahmen Ausprägung kaum / nicht vorhanden ausbaufähig bereits gut aufgestellt 1. Sensibilisierung / Stimulierung und Ideenentwicklung 1.1 Selbstverständnis der FHB als Gründerhochschule, gelebte Innovations-/Gründungskultur X 1.2 Hochschulmarketing als "Gründerhochschule" X 1.3 Schutzrechts-/Verwertungsstrategie 1.4 Beteiligungsstrategie X 1.5 Technologiescreening, -analyse und -bewertung X 1.6 Anreizstrukturen für Professoren zur Forcierung von Gründungsprojekten 1.7 Koordinierungs- und Servicestelle für Gründer/innen 1.8 Info-Maßnahmen für Hochschulpersonal und Studierende 1.9 Entrepreneurship-Lehre 1.10 Ideen-/Businessplan-Wettbewerbe X X X X X X 1.11 Alumni-Arbeit zu Gründungsthemen / Gründer-Community 1.12 Regionales Standortmarketing zum Thema Gründung ("Gründerstadt") X X 2. Unternehmenskonzeption / Inkubation 2.1 Betreuungsangebote für akademische Gründungsvorhaben 2.2 Intensivbetreuung für Hightech-Gründungsvorhaben X X 2.3 Bereitstellung von Co-Working-Space X 2.4 Regelung von Verwertungs-/Nutzungsrechten zwischen Hochschule und Gründer/innen X 2.5 Regelungen zur Nutzung von Geräten bzw. Laborausstattung der Hochschule X 2.6 Unterstützung durch erfahrene Mentoren aus der Hochschule X 2.7 Kompetenztrainings für Gründer/innen (z. B. Businessplan, teambuilding etc.) X 3. Startup / Early Stage 3.1 Strukturierter Betreuungsprozess für akademische Jungunternehmen in der Startphase 3.2 Bereitstellung günstiger Büro- und Arbeitsflächen, IT-Infrastruktur etc. X 3.3 Kooperation mit der Hochschule zur Nutzung von Geräten bzw. Laborausstattung 3.4 Unterstützung durch erfahrene Mentoren aus der Hochschule X 3.5 Kompetenztrainings für Startups / Jungunternehmen X 3.6 Finanzierung in der Frühphase X 3.7 Standortbezogene Synergien aus Verzahnung von Wirtschaft, Forschung und Ausbildung X X X 4. Konsolidierung / langfristiges Wachstum 4.1 Forschungs- und Entwicklungskooperationen zwischen Wirtschaft und Hochschule X 4.2 Verfügbarkeit hochqualifizierter Fachkräfte X 4.3 Maßgeschneiderte Weiterbildungsangebote X 4.4 Lebensumfeld, Lebensqualität in der Region X Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 147 3 Ausgangslage der Fachhochschule Brandenburg 3.1 Status quo der Gründungsunterstützung Unternehmensgründungen können in den verschiedenen Entwicklungsphasen gezielt durch gründungsbegleitende Maßnahmen unterstützt werden. In der nachfolgenden Übersicht wird anhand von zentralen Unterstützungsansätzen aufgezeigt, wie sich die Situation der Gründungsunterstützung an der FHB aktuell dargestellt. Die Maßnahmen sind den einzelnen Entwicklungsphasen von Unternehmensgründungen zugeordnet. Die Bewertung jeder Maßnahme wurde gemeinsam mit dem Vizepräsidenten für Forschung und Technologietransfer sowie dem GründungsZentrum der FHB vorgenommen. Die Bewertung liefert das in Tabelle 1 (siehe vorhergehende Seite) zusammengefasste Ergebnis. 3.2 Handlungsbedarf Wie aus der Situationsanalyse hervorgeht, weist die Gründungsunterstützung an der FHB gegenwärtig vor allem in solchen Bereichen Defizite auf, die für die Förderung von Hightech-Gründungen von besonderer Bedeutung sind. Dies betrifft zunächst das Feld der Sensibilisierung und Aktivierung potenzieller Gründer/innen. Hier weisen vor allem die Bereiche Technologiescreening, -analyse und -bewertung sowie standortbezogene Marketingaktivitäten (z.B. als „Gründerstadt“) die größten Entwicklungspotenziale auf. Aber auch andere wichtige Bereiche, wie z.B. ein gelebtes Selbstverständnis der FHB als „Gründerhochschule“, gründungsbezogene Anreizstrukturen für Professoren oder Alumni-Arbeit zu Gründungsthemen, sind ausbaufähig. Hinsichtlich des Inkubationsprozesses mangelt es der FHB vor allem an Möglichkeiten zur zielgerichteten Intensivbetreuung von Hightech-Gründungsvorhaben sowie weiterhin an geeigneten Büro- und Arbeitsflächen für Gründer/innen. Zudem gibt es in der Nachgründungsphase keine systematische Startup-Betreuung durch die Hochschule selbst bzw. durch eine hochschulnahe Einrichtung. Auch sollten gründungsbezogene Standortvorteile der Stadt Brandenburg an der Havel noch weiter herausgearbeitet und stärker kommuniziert werden, um in der Lage zu sein, (Hightech-) Gründungen langfristig an die Region zu binden. Hier spielen vor allem einzigartige und entwicklungsfördernde Synergien zur Hochschule sowie ein attraktives Lebensumfeld eine entscheidende Rolle. Im Hinblick auf die identifizierten Handlungsfelder werden im nachfolgenden Kapitel einige Lösungsansätze vorgestellt, die in den Partnerregionen Oberösterreich und Taiwan praktiziert werden, um Hightech-Gründungen zu initiieren und in ihrer Entwicklung zu unterstützen. Diese Praxisbeispiele sollen Orientierung zur Verbesserung der Hightech-Gründungsunterstützung im RWK Brandenburg an der Havel bieten. Der Gründungsdialog umfasste mehrtägige Austauschtreffen, die wechselseitig in Brandenburg und den beiden 148 Partnerregionen Oberösterreich und Taiwan stattfanden. Im Rahmen dieser Treffen wurden verschiedene Einrichtungen der Gründungsunterstützung besucht und Gespräche mit Mitarbeiter/innen dieser Einrichtungen sowie mit Gründer/innen und Startups geführt. Hierdurch konnten unmittelbare Einblicke in die Arbeit der Partner gewonnen werden. Einige herausragende Praxisansätze zur Gründungsunterstützung in Oberösterreich und Taiwan werden in den nachfolgenden Abschnitten dieses Kapitels vorgestellt. Diese Ansätze wurden im Rahmen des Gründungsdialogs thematisiert und sollen verdeutlichen, welche Strategien und Lösungen die Partnerregionen entwickelt haben, um Hightech-Gründungen hervorzubringen und erfolgreich am Markt zu platzieren. Ein transnationaler Vergleich bietet die Möglichkeit, das eigene Vorgehen in Brandenburg zu reflektieren und gegebenenfalls Optimierungspotenziale aufzudecken. 4 Good Practice aus Oberösterreich und Taiwan 4.1 Academia plus Business Programm (Österreich) Im Zuge der europäischen Lissabon-Strategie hat das österreichische Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) im Jahr 2001 das „AplusB – Academia plus Business“-Programm gestartet. Mit diesem Förderprogramm sollte die zu jener Zeit eher mäßige Gründungsdynamik im Hightech-Sektor in Österreich erhöht werden. Da an den damaligen Gründungszentren kaum Forschung und Hightech vertreten waren, sollten nach dem Vorbild von Staaten wie den Niederlanden, Finnland oder Schweden universitätsnahe Inkubatoren aufgebaut werden [1]. Heute werden mit diesem Programm insgesamt acht regionale Inkubatoren – so genannte AplusB-Zentren – gefördert, die sich über ganz Österreich verteilen. Auch bei der am Gründungsdialog beteiligten tech2b Inkubator GmbH handelt es sich um ein solches Zentrum. Die AplusBZentren halten umfassende Unterstützung für Gründer/ innen bereit. Diese reicht von Beratung und Kompetenzvermittlung über Finanzierung und Infrastruktur bis hin zu Vermittlungsangeboten und Vernetzung. Jedes der AplusB-Zentren hat im Laufe der Jahre ein eigenes Profil mit individuellen Schwerpunkten, z.B. in Bezug auf Internationalisierung, Weiterbildung oder Zugang zu VC-Kapital, entwickelt. Zu den Gesellschaftern und Partnern der Zentren zählen nahezu alle österreichischen Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Förderagenturen. Hierdurch wird die Kompetenz der österreichischen Innovationslandschaft gebündelt. Auf nationaler und internationaler Ebene werden die regionalen AplusB-Zentren durch das österreichische Inkubatorennetzwerk AplusB vertreten [2]. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Abbildung 1. Gesamtprozess tech2b [4] 4.2 tech2b Inkubator GmbH (Oberösterreich) Die tech2b Inkubator GmbH (tech2b) ist im Jahr 2002 im Rahmen des österreichischen AplusB-Programms (siehe Abschnitt 5.1) entstanden. Dieser Hightech-Inkubator schlägt die Brücke zwischen Hochschulen/Forschung (Academia) und Wirtschaft (Business), um die Gründung und Entwicklung von technologieorientierten Unternehmen im Bundesland Oberösterreich zu fördern. Gesellschafter von tech2b sind die TMG – OÖ. Technologie- und Marketinggesellschaft mbH, die Wirtschaftskammer Oberösterreich, die Upper Austrian Research GmbH, die Johannes Kepler Universität Linz sowie die FH Oberösterreich. Die Finanzierung von tech2b erfolgt zu je einem Drittel aus Bundes-, Landes- und Eigenmitteln. Gegenwärtig verfügt tech2b über insgesamt 14 Mitarbeiter/innen und ein Jahresbudget von ca. 2,6 Mio. € für Personal und Startup-Förderung. In 2012 ist der Inkubator in die dritte, 5-jährige Förderperiode des überarbeiteten Förderprogramms „AplusB 2.0“ gestartet [3]. Das Unterstützungsangebot von tech2b umfasst die Leistungen: Awareness/Stimulierung/Scouting/ Vorbereitung, Coaching/Beratung/Qualifizierung, Finanzierung, Infrastruktur und Netzwerk. Im Folgenden ist der Gesamtprozess von tech2b dargestellt. Im Zentrum befindet sich der Kernprozess der Inkubation. Flankierend dazu erfolgt Gründerausbildung sowie weiterer Support mit den Bausteinen „Intellectual Property-Services“, „Finanzierung“, „Internationalisierung“ sowie „Forschung und Entwicklung“. Die Schwerpunkte des durchgeführten Erfahrungsaustausches im Gründungsdialog wurden auf den Inkubationsprozess von tech2b gelegt sowie auf Fragen zur Gründerausbildung und Finanzierung von Gründungsprojekten. In den kommenden Jahren konzentrieren sich einige wichtige Arbeitsschwerpunkte von tech2 auf die Weiterentwicklung gendergerechter Rahmenbedingungen für Gründungen, die Etablierung des Berufsbildes „Akkreditierte(r) Inkubation / Innovation ManagerIn (Business Development)“ sowie die Weiterentwicklung von tech2b zu einem Modellinkubator. Längerfristig will tech2b wesentlich dazu beitragen, das Bundesland Oberösterreich zu einer international sichtbaren Modellregion „Entrepreneurship Hub Upper Austria“ auszubauen. Hierdurch soll ein attraktives unternehmerisches Umfeld für internationale Wissenschaftler/ innen und Gründer/innen entstehen. Tech2b nimmt in diesem Netzwerk eine zentrale Position ein und ist eng mit weiteren Akteuren aus den Bereichen Öffentliche Hand, Wissenschaft, Finanzierung und Innovation verzahnt. 4.3 ITRI – Industrial Technology Research Institute (Taiwan) Das Industrial Technology Research Institute (ITRI) ist die größte, staatlich finanzierte Forschungseinrichtung in Taiwan. Das Institut ist spezialisiert auf angewandte Forschung und industrielle Dienstleistungen. Gegründet im Jahr 1973 hat das ITRI wesentlich zur Herausbildung der taiwanesischen Hightech-Industrie beigetragen. Das ITRI hatte in 2011 ca. 5.650 Mitarbeiter/innen, darunter 21,3 % mit einem Ph.D.-Abschluss sowie 54,5 % mit einem Master und 22,1 % mit einem Bachelor. Etwa 83 % dieser Mitarbeiter/innen sind im Bereich Forschung und Entwicklung tätig. Über die Hälfte dieser Personen verfügt über eine Berufserfahrung von mehr als zehn Jahren. Damit ist das ITRI nicht nur eine bedeutende nationale Forschungseinrichtung, sondern auch ein großer Fachkräftepool für die heimische Hightech-Industrie. Allein im Zeitraum von 2006 bis 2009 wechselten nahezu 2.000 ITRI-Mitarbeiter/innen in die Industrie [5]. Das ITRI ist durch eine hohe Wertschöpfungsorientierung gekennzeichnet. Auf der Grundlage einer eigenen Market Intelligence orientiert es sich an neuen industriellen Trends und investiert seine Ressourcen gezielt in innovative, kommerziell verwertbare Technologien. Das ITRI schlägt die Brücke zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Im Prozess von der Generierung neuer Forschungsergebnisse bis hin zu deren kommerziellen Verwertung soll es als Katalysator wirken („Speed to Market“). Ziel des ITRI ist es, Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 149 wachstumsstarke Unternehmen bzw. global ausgerichtete Produktcluster aufzubauen. Hierbei folgt es den Anforderungen bzw. dem Bedarf des Marktes (Market-pull-Ansatz) [5]. Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit des ITRI konzentriert sich im ITRI Creativity Lab aktuell auf die Technologiefelder Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), Material, Chemie und Nanotechnologien, Biotechnologie, Fortgeschrittene Fertigungstechnik und -systeme sowie Energie und Umwelt. Das ITRI Creativity Lab ist international vernetzt und kooperiert u.a. mit dem MIT Media Lab in Boston (USA). Neben seiner Forschungstätigkeit bietet das ITRI vielfältige Dienstleistungen zur Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. In 2009 hat das ITRI ca. 2.300 Erfindungen sowie ca. 1.300 Patente hervorgebracht. Gemeinsame Aktivitäten im Bereich des Technologietransfers fanden im selben Jahr mit ca. 630 Unternehmen statt. Weiterhin hat das ITRI im Zeitraum von 2007 bis 2009 insgesamt ca. 2.500 Investitionsprojekte im Umfang von knapp 60 Mrd. NTD$ durchgeführt. Das Gros der Mittel floss dabei in die Bereiche Fertigungstechnik und -systeme sowie IKT. Zudem wurden vom ITRI in 2009 mehr als 15.000 industrielle Dienstleistungen verzeichnet [6]. 5 Fazit zu den Good-Practice-Ansätzen 5.1 Benchmark Oberösterreich Die Ansätze aus Österreich und Deutschland weisen im Bereich der Gründungsunterstützung viele Gemeinsamkeiten hinsichtlich der geschaffenen Strukturen und Instrumente auf, gleichzeitig werden bei näherer Betrachtung aber auch interessante Unterschiede in den Details sichtbar. Solche Unterschiede können mitunter zu verschiedenen Effekten führen. Die Fachhochschule Oberösterreich (FH OÖ) weist in Bezug auf Größe, Alter und Kompetenzfelder ein ähnliches Profil auf wie die FHB. Das Transferzentrum für Entrepreneurship und Unternehmensgründung der FH OÖ ist vergleichbar mit dem GründungsZentrum der FHB. Weitere Gemeinsamkeiten zwischen beiden Hochschulen bestehen sowohl hinsichtlich der angebotenen Unterstützungsleistungen für Gründer/innen als auch hinsichtlich der Einbettung der jeweiligen Hochschule in ein landesweites Hochs- chulnetzwerk zur Gründungsunterstützung. Im Fall der FH OÖ handelt es sich dabei um akostart – das akademische StartUp Netzwerk Oberösterreich, während die FHB Mitglied des Brandenburgischen Instituts für Existenzgründung und Mittelstandförderung e.V. (BIEM) ist. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der FH OÖ und der FHB ist, dass die FH OÖ mit seinem Standort Linz im Zentrum einer wirtschaftsstarken Region mit einer Reihe großer Industrieunternehmen, wie Voestalpine, Borealis, BMW oder Siemens, angesiedelt ist. Solche industriellen Strukturen fehlen im RWK Brandenburg an der Havel. Zudem profitiert die FH OÖ von ihrer unmittelbaren Nähe zur Universität Linz und den daraus resultierenden Synergien. Weitere Unterschiede zwischen beiden Hochschulen sind z.B. struktureller Art. Die FH OÖ weist im Gegensatz zur FHB die Rechtsform einer GmbH auf. Dabei agieren unter dem Dach der FH OÖ Management GmbH (Holding), die operative Führungsaufgaben wahrnimmt, drei Tochtergesellschaften: die FH OÖ Studienbetriebs GmbH für die Durchführung der Lehre, die FH OÖ Forschungs- und Entwicklungs-GmbH für Forschungstätigkeiten sowie die FH OÖ Immobilien GmbH für die Bereitstellung von Infrastruktur. Nicht zuletzt ist die Gründungsunterstützung an der FH OÖ unabhängig von den europäischen Strukturfonds EFRE und ESF, während diese Fördertöpfe an der FHB die Grundlage für die Finanzierung gründungsbegleitender Maßnahmen bilden. Mit der tech2b Inkubator GmbH verfügt das Bundesland Oberösterreich über einen hochschulnahen Inkubator, der auf technologieorientierte Gründungen spezialisiert ist und auf Erfahrungswissen aus über 10 Jahren Geschäftstätigkeit zurückgreifen kann. Das Pendant zu tech2b im Land Brandenburg ist die in 2007 gegründete GO:INcubator GmbH mit Sitz im Wissenschaftspark Potsdam-Golm. Ein herausragendes Beispiel dafür, wie in Oberösterreich in einer strukturschwachen Region unweit der Landeshauptstadt Linz ein wissenschaftliches Kompetenzzentrum mit hoher Strahlkraft entwickelt werden konnte, stellt der Softwarepark Hagenberg dar. Durch den Softwarepark haben sich bereits viele innovative Unternehmen an diesem Standort angesiedelt und es wurden ca. 1.000 Arbeitsplätze geschaffen. Ein solches hochschulbasiertes Modell für die Standortentwicklung kann für eine Stadt wie Brandenburg an der Havel, die von starken Strukturbrüchen betroffen ist und im Schatten Berlins steht, eine gute Orientierung zur Stärkung der Wirtschaftskraft sein. 5.2 Benchmark Taiwan Abbildung 2. Akostart in Oberösterreich 150 Auch im Vergleich zwischen Brandenburg und Taiwan werden sowohl Gemeinsamkeiten als auch Unterschiede sichtbar. Die Gemeinsamkeiten beziehen sich vor allem auf die Zusammensetzung der gründungsunterstützenden Netzwerke. Sowohl in Brandenburg als auch in Taiwan setzen sich diese Netzwerke aus ähnlichen Akteuren zusammen, darunter die öffentliche Hand, Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Inkubatoren, Fördermittelgeber, private Investoren, Industriepartner etc. Auch das Spek- Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 dass Taiwan zu einem anderen Kulturkreis gehört. So findet man in Taiwan eine stark auf das Gemeinwesen ausgerichtete Gesellschaft, welche die Verhaltensnormen, Lebensstruktur, individuelle Freiheit und Grundmotivation des Einzelnen als Mitglied dieser Gesellschaft maßgeblich beeinflusst. Darüber hinaus ist Taiwan von tief verwurzelten hierarchischen Grundmustern und Denkweisen geprägt. Auch weist Taiwan eine im Vergleich zur deutschen Nachkriegsgeschichte jüngere Tradition als demokratisch politisches System auf (Einparteiensystem in Taiwan bis 1986). 6 Handlungsempfehlungen Abbildung 3. ServiceCenter ITRI, Taiwan trum der Unterstützungsleistungen für Gründer/innen ist mit den Schwerpunktfeldern Beratung, Finanzierung, Coaching, Qualifizierung, Infrastruktur und Netzwerke weitgehend identisch. Eine Ausnahme hierbei bilden die technischen Services des ITRI, die von Produkt- und Prozessentwicklung bis hin zur Pilotproduktion und Zertifizierung reichen. Signifikante Unterschiede zwischen beiden Regionen bestehen dagegen vor allem hinsichtlich der strategischen Ausrichtung der Gründungsunterstützung sowie dem Management von Innovations- und Gründungsprozessen. In diesen Punkten hebt sich Taiwan von Brandenburg vor allem durch folgende Merkmale ab: • ausgeprägte Wertschöpfungs-/Businessorientierung der Innovations- und Technologiepolitik (Leitfrage: Womit lässt sich auf dem Weltmarkt Geld verdienen?) • vorrangige Ausrichtung auf die Entwicklung „zerstörerischer Innovationen“, die zu einem radikalen Technologiewandel führen und mit denen eine aufstrebende Industrieregion wie Taiwan auf den Weltmärkten etablierte Anbieter verdrängen und auf diese Weise neue Marktanteile erobern kann • straffes Management von Innovations- und Gründungsprozessen, um sich einen Vorsprung gegenüber Wettbewerbern herausarbeiten zu können • weniger Freiheit der Forschung, um einen effektiven Einsatzes der verfügbaren Ressourcen sicherzustellen • anwendungsnahe Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die sehr eng mit der Industrie zusammenarbeiten, um verwertbare Ideen und Technologien hervorzubringen • ausgeprägte Verflechtung von Politik und Wissenschaft (vermischte Karrierewege) • konsequente Spezialisierung bei gleichzeitiger weltweiter Ausrichtung der Innovationsstrategie, d.h. systematischer Aufbau einer global ausgerichteten Produktfamilie bzw. einer Wertschöpfungskette, die um eine Haupttechnologie angesiedelt ist, wie z.B. die Entwicklung der Chip-Industrie seit den 1970er Jahren. Im Gegensatz zu Oberösterreich muss bei der Bewertung von Lösungsansätzen aus Taiwan berücksichtigt werden, Die FHB versteht sich als Hochschule für die Region. Es ist ihr Ziel, durch Aus- und Weiterbildung, Wissens- und Technologietransfer sowie Unternehmensgründung nachhaltig zur Entwicklung des RWK Brandenburg an der Havel beizutragen und dabei als Katalysator zu wirken. Speziell im Gründungsbereich strebt die FHB eine Steigerung der Zahl technologieorientierter Gründungen an. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen die Rahmenbedingungen für Hightech-Gründungen in der Region verbessert und noch mehr Anreize für technologieorientierte Ausgründungen aus der Hochschule geschaffen werden. Der durchgeführte Erfahrungsaustausch mit Oberösterreich und Taiwan hat deutlich gemacht, dass vor allem die strategische Ausrichtung und das Management von Innovations- und Gründungsprozessen im Land Brandenburg überprüft werden sollten. Die Leitfrage ist, inwieweit das Land mit den vorhandenen Strukturen und Instrumenten in der Lage ist, sich im globalen Wettbewerb um neue Zukunftsmärkte durchzusetzen. Es geht darum, innovative Unternehmen hervorzubringen, die in der Lage sind, neue Wertschöpfung zu generieren und hierdurch das endogene Potenzial Brandenburgs nachhaltig zu stärken. Mit dem Ziel, die Gründungsleistung der FHB weiter zu steigern, konnten aus dem Vergleich mit Oberösterreich und Taiwan folgende wesentliche Handlungsempfehlungen abgeleitet werden: Empfehlung 1: Eine effektive Nachgründungsbetreuung sicherstellen Das Beispiel von tech2b aus Oberösterreich hat gezeigt, welche hohe Bedeutung dieser Hightech-Inkubator der Nachgründungsbetreuung beimisst. Speziell zu diesem Zweck hat tech2b den Post-Inkubations-Prozess „business2excellence“ entwickelt, der sicherstellen soll, dass neu gegründete Unternehmen die schwierige Startphase erfolgreich bewältigen. Mit der Nachgründungsbetreuung soll ein Scheitern der Startups verhindert werden, denn mit jedem Scheitern werden persönliche Existenzen gefährdet. Darüber hinaus soll vermieden werden, dass der mit der Gründung verbundene Aufwand und Mitteleinsatz vergeblich waren. Im Land Brandenburg wurden im Rahmen des durchgeführten Erfahrungsaustausches sowohl vom BIEM auf der Landesebene als auch von der Uni Potsdam und der FHB vor Ort ein deutliches Defizit im Bereich der Nach- Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 151 gründungsbetreuung gesehen. Das BIEM hat bereits geprüft, wie eine solche Betreuung durchgeführt und finanziert werden könnte. Die Ergebnisse sind noch offen. Im Rahmen der Nachgründungsbetreuung spielen Unterstützungsleistungen vor allem zu Aspekten der Wachstumsfinanzierung, Markterschließung, Personal- und Organisationsentwicklung sowie des Projekt- und Prozessmanagements eine herausragende Rolle, um eine erfolgreiche Entwicklung der Startups zu fördern. Empfehlung 2: Das Profil der Stadt Brandenburg an der Havel als Kompetenzregion und Gründerstadt weiter schärfen Gründer/innen an der FHB verspüren einen starken Sog nach Berlin und in andere, für sie attraktivere Regionen. Diejenigen Gründer/innen, die bleiben, sind in der Regel sehr stark in der Stadt verwurzelt. Trotz dieser Abwanderungstendenzen bietet die Hauptstadtnähe jedoch auch viele Vorteile für Gründer/innen, die es herauszuarbeiten und noch stärker zu nutzen gilt. Der Aufbau eines regionalen Kompetenzzentrums, mit dem die FHB in einem bestimmten Schwerpunktbereich Spitzenleistung generiert und sich dadurch deutlich von anderen Standorten abhebt, sollte – ausgehend von den Erkenntnissen des Erfahrungsaustausches – der Kern sein, um noch mehr Gründer/innen und Unternehmen für die Stadt Brandenburg an der Havel zu gewinnen und diese langfristig zu binden. Wie diese Strategie funktionieren kann, wurde anhand des Hsinchu Science und Industrial Park in Taiwan (Schwerpunkt: Halbleiterindustrie) sowie des Softwareparks Hagenberg in Oberösterreich (Schwerpunkt: IKT) deutlich. Ein solches Zentrum wäre ein hervorragendes Aushängeschild für den regionalen Wachstumskern Brandenburg an der Havel. Damit könnte es auch gelingen, etablierte Großunternehmen oder sog. „Gazellen“, d.h. Unternehmen, die sich auf dem Sprung zu einem Großunternehmen befinden, als Nukleus für die weitere Entwicklung des Standortes anzusiedeln. Empfehlung 3: Einen hochschulnahen Coworking Space einrichten und schrittweise zum Inkubator ausbauen Eine Inkubatorstruktur zur Intensivbetreuung von Gründungsprojekten wie in Oberösterreich und Taiwan gibt es in Brandenburg an der Havel vor Ort bislang nicht. Die GO:INcubator GmbH im Wissenschaftspark Potsdam-Golm ist jedoch mit der tech2b Inkubator GmbH in Oberösterreich vergleichbar. Aber gerade für den Erfolg von wissens- und technologieorientierten Gründungen ist eine enge praktische Unterstützung, insbesondere in Bezug auf Businessplanung, Geschäftsentwicklung und Sicherung der Finanzierung, essentiell. Vor diesem Hintergrund verfolgt die FHB seit einiger Zeit das Ziel, unmittelbar am Hochschulgelände einen Business-Inkubator aufzubauen. Hierfür hat die FHB ein Kurzkonzept „Enterprise Hub an der FHB“ als Ansiedlungs- und Innovationszentrum für die Stadt Brandenburg an der Havel entwickelt. Auch wurden bereits Entwicklungsgespräche mit der Stadt und potenziellen In- 152 vestoren geführt. Die Umsetzung ist allerdings noch offen. Am Beispiel von tech2b aus Oberösterreich wurde ein Inkubator-Modell für die Unterstützung von HightechGründungen vorgestellt. Dieses Modell hat seit Bestehen des Inkubators mehrere Entwicklungsstufen durchlaufen. In Entwicklungskooperationen mit z.B. Russland hat tech2b die Erfahrung gemacht, dass es keinen Masterplan für den Aufbau eines Inkubators gibt, sondern dass das Modell optimal auf die jeweils geltenden Rahmenbedingungen (z.B. politische Ziele, Wirtschaftsstruktur, Finanzierungsmöglichkeiten, Interessen der Stakeholder, erwartetes Leistungsprofil des Inkubators etc.) abgestimmt sein muss. Eines jedoch scheint sicher: Ohne eine öffentliche Förderung wird ein Inkubator nicht funktionieren. Ein erster Schritt für den Aufbau eines Inkubators kann die Einrichtung eines Coworking Space sein. Akostart, das Akademische StartUp Netzwerk Oberösterreich, hat mit Partnern und Sponsoren ein solches, niedrigschwelliges Angebot realisiert. Ein Coworking Space bietet Gründungsteams erforderliche Arbeitsplätze und Infrastruktur zur Weiterentwicklung ihrer Gründungsprojekte. Ein wesentlicher Aspekt dabei ist der Community-Gedanke, der ein kreatives Milieu schafft und den lösungsbezogenen Austausch unter den Gründer/innen fördert. Auf einen Coworking Space könnten im Sinne des Inkubator-Gedankens sukzessive weitere Leistungen für eine enge Betreuung wissens- und technologieorientierter Gründungen aufgebaut werden. Folgende Erfahrungen aus der Arbeit der transnationalen Partner bieten eine nützliche Orientierung für die Konzeption und den Betrieb eines Hightech-Inkubators in Brandenburg an der Havel: • Sorgfältige Vorselektion der zu betreuenden Gründungsvorhaben (Qualität statt Quantität!) Konzentration des Mitteleinsatzes auf die erfolgversprechendsten Gründungsvorhaben mit den größten Entwicklungspotenzialen • Kontinuierliche Fortschritts- bzw. Erfolgskontrolle frühzeitiges Gegensteuern bei Fehlentwicklungen; konsequenter Abbruch wenig aussichtsreicher Gründungsvorhaben • Einbindung von Kapitalgebern bei der Entwicklung von Verfahren und Kriterien zur Bewertung von Gründungsvorhaben Aufbau eines Qualitätssiegels für die vom Inkubator betreuten Gründungsprojekte, das bei Kapitalgebern eine hohe Bereitschaft für Investments schafft • Gründungsprojekte so früh wie möglich in den Markt drängen Sensibilisierung der häufig stark naturwissenschaftlich-technisch ausgerichteten Gründungsteams für die Anforderungen des Marktes, Stärkung der Marktfitness und Überlebensfähigkeit der Gründungsprojekte • Internationalisierung der Gründungsvorhaben vor allem global ausgerichtete Unternehmen, die in der Lage sind, sich durch Qualität, Schnelligkeit, Preis etc. einen Vorsprung gegenüber internationalen Wettbewerbern zu erarbeiten, können ein überdurchschnittliches Wachstum erreichen • Verortung gewerblicher Schutzrechte nicht bei einzelnen Personen, sondern bei den zu gründenden Unternehmen Vermeidung von Krisensituationen für das Gesamtun- Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 ternehmen bei persönlichen Konflikten im Gründungsteam sowie • „Fördern“ und „fordern“ Auszahlung von Fördermitteln an die Gründungsteams auf der Grundlage leistungsbezogener Tranchen: Die Auszahlung einer Tranche erfolgt erst nach Erfüllung einer im Vorfeld festgesetzten Leistung durch das Gründungsteam. Empfehlung 4: Wertschöpfungspotenziale an der Hochschule identifizieren Erst das Wissen um vorhandene Wertschöpfungspotenziale versetzt die FHB in die Lage, den Wissens- und Technologietransfer sowie Ausgründungen aus der Hochschule gezielt zu intensivieren. Darüber hinaus ist dieses Wissen ein wesentliches Argument, um die Mitarbeiter/innen der Hochschule für Maßnahmen zur Erschließung dieser Wertschöpfungspotenziale zu gewinnen und somit eine Innovations- und Gründungskultur an der Hochschule zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund kann die Beteiligung der FHB am Projekt „Uni:prise – Universities as Enterprises“ als wichtiger Schritt in die richtige Richtung angesehen werden. Uni:prise ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes, interdisziplinäres Verbundvorhaben der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, der TU Dortmund und der Goethe-Universität Frankfurt/Main mit einer Laufzeit von 2011 bis 2014. Die FHB beteiligt sich an diesem Projekt als Fallstudie. Im Rahmen dieser Studie sollen auf der Grundlage einer fundierten Analyse die Wertschöpfungspotenziale der FHB ermittelt und zu einem tragfähigen Geschäftsmodell einer unternehmerischen Hochschule – das u.a. auch ein gründungsbezogenes Leitbild berücksichtigt – zusammengeführt werden. Auf diese Weise soll der Prozess zur Weiterentwicklung der Hochschule zu einem modernen und leistungsfähigen Bildungsund Innovationsdienstleister unterstützt werden. Empfehlung 5: Die Initiativfunktion der Hochschulen stärken Bestandteil einer solchen Strategie kann der Aufbau einer spezifischen Verfahrens- bzw. Technologiekompetenz sein (vgl. Halbleiter-Cluster Taiwan). Im Land Brandenburg könnte das BIEM die Funktion eines hochschulnahen Market-Intelligence-Centers übernehmen. In dieser Funktion könnte es tragfähige Entwicklungsfelder definieren und diese gemeinsam mit den Hochschulen durch gezielte FuE- sowie Gründungsaktivitäten voranbringen. Empfehlung 6: Gründungsaufkommen im Fachbereich Technik steigern Die FHB rekrutiert Gründungsprojekte gegenwärtig vor allem aus den Fachbereichen „Informatik und Medien“ und „Wirtschaft“, während der Fachbereich „Technik“ bislang unterrepräsentiert ist. Um die Zahl technologieorientierter Gründungen zu steigern, ist daher eine Strategie erforderlich, die den Fachbereich Technik noch stärker als bisher in Gründungsaktivitäten einbindet. Empfehlung 7: Anreizstrukturen für Gründungsprojekte verbessern Die Lehrbelastung der Professoren an der FHB ist mit 18 SMW so hoch, dass kaum Zeit für Gründungsprojekte bleibt. Neben der hohen Lehrbelastung mangelt es an Anreizen zur Initiierung und Durchführung von Gründungsprojekten. Empfehlung 8: Alumni-Arbeit verstärken und noch mehr Alumni für Gründungsprojekte gewinnen Alumni in einem mittleren Alter und mit mehrjähriger Berufserfahrung sind die wichtigste Zielgruppe für technologieorientierte Gründungen. An der FHB gibt es gegenwärtig kaum Alumni-Arbeit. Bei der Alumni-Arbeit geht es vor allem darum, ein Bindeglied zwischen Hochschule und Wirtschaft zu schaffen und damit eine Brücke zur Praxis herzustellen. Mit zielgerichteten Sensibilisierungsmaßnahmen und bedarfsgerechten Unterstützungsangeboten für gründungsinteressierte Alumni könnten somit neue Gründungsprojekte für die FHB generiert werden. Literaturverzeichnis [1] Hochschulen als Treiber für technologieorientierte Unternehmensgründungen - Ergebnisse eines transnationalen Austausches im Rahmen des Projektes „FHB Gründungsdialog“, Brandenburg, 2011 - 2013. [2] Making ideas happen – 10 Jahre tech2b, Linz 2012 [3] AplusB, Österreichisches Inkubationsnetzwerk, Leistungsbericht 2011 [4] Informationen der Geschäftsführung von tech2b im Rahmen der Exkursion, 12. – 16. November 2012 [5] Abbildung von tech2b [6] Informationen des ITRI im Rahmen der Exkursion, November / Dezember 2012 [7] ITRI Statistik, Taiwan, 2012 Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 153 5.7 Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Dr.-Ing. Diah Indriani Widiputri Durch die immer stärkere Automatisierung in der verfahrenstechnischen Industrie haben sich die Anforderungen an das Messwartenpersonal signifikant geändert. Die Hauptaufgabe der Operatore ist die Überwachung immer komplexer werdender Prozesse, wobei ein direkter Eingriff in den realen Prozess deutlich reduziert ist. Um Messwartenoperatoren angemessen in ihrer Arbeit unterstützen zu können, kommt der Gestaltung des Alarmsystems eine ganz zentrale Rolle zu. Für ein optimales Design und Management von Alarmsystemen ist sowohl eine Analyse der Bedienhandlungen als auch ihrer möglichen Reaktionen auf Alarme erforderlich. In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuen Methode dargestellt, die einen Ansatz für die Integration von Human Factors (HF) in das Alarmmanagementsystem bietet. Mit Hilfe einer ausführlichen HF-Analyse kann die Kausalkette Ursache-Alarm-Konsequenz detailliert identifiziert werden. Die Einbindung der Ergebnisse in die verschiedenen Schritte des Alarmmanagementsystems wie z.B. die Alarmrationalisierung, Alarmpriorisierung und die Entwicklung von Schulungsprogrammen führt zu einer Verbesserung des Gesamtsystems und somit letztendlich zu einer Steigerung der Sicherheit und Effizienz des Prozesses. Schlagwörter: Alarmmanagementsysteme, Alarmpriorisierung, Human Factors 1 Einleitung Trotz zunehmender Verbesserungen im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich immer wieder auch schwere Unfälle in der verfahrenstechnischen Industrie. Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle auf unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems, der Organisation als auch auf die unzureichende Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen sind [1]. Die Arbeit der Operatore ist durch eine schnelle Veränderung der Technologien, wie beispielsweise durch die zunehmende Automatisierung und Computerisierung stark beeinflusst. Dabei hat der Operator die Aufgabe komplexe Prozesse von einem entfernten Ort gleichzeitig zu überwachen und zu bedienen. Darüber hinaus wird mit steigendem Automatisierungsgrad und durch die Anforderung einer steigenden Produktionsrate bei minimalen Kosten die Anzahl der Anlagenbediener meist deutlich reduziert. Die zunehmende Komplexität des Gesamtsystems führt zu deutlich erhöhten Anforderungen an die Operatoren. 2 Automatisierung und Computerisierung verfahrenstechnischer Anlagen Für die optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit prozesstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt. Diese ermöglichen die Informationsübertragung jeder Messstelle unterschiedlicher Prozessteile eines Betriebes an die Bildschirme des Operators, wodurch die Überwachung des gesamten Betriebes in einer örtlich entfernten Messwarte durchgeführt werden kann. Damit haben sich jedoch auch die Aufgaben und die Arbeitsumgebung der Bediener signifikant verändert. 2.1 Die Rolle des Operators in komplexen Prozessen Trotz eines steigenden Automatisierungsgrades in der Prozessindustrie kann die Anzahl der Anlagenbediener nur zu einem gewissen Punkt reduziert werden. Gleichzeitig wird aber aufgrund des gesteigerten Automatisierungsgrads die Verantwortung des einzelnen Bedieners zunehmend erhöht. Vor der Einführung des PLS in der Prozessindustrie stand der Bediener in direktem Kontakt mit der Anlage bzw. dem Anlagenteil seines Verantwortungsbereichs. Durch die Automatisierung hat sich die Wechselwirkung zwischen Menschen und Maschinen geändert, da kein bzw. weniger direkter Kontakt mit dem realen Prozess möglich ist. Nichtsdestotrotz erfordert der Betrieb komplexer Prozesse immer noch direkte Bedieneingriffe und dies ganz besonders während des gestörten Betriebes, wo Störungen entgegengewirkt werden muss. Häufig haben Operatoren im teil- und vollautomatisierten Betrieb zum einen die Verantwortung die Prozessüberwachung und -steuerung von der Messwarte aus durchzuführen und zum anderen die Aufgabe in gewissem Umfang manuelle Eingriffe auch vor Ort vorzunehmen. Die Tabelle 1: Unterschiede in den Anforderungen an die Bediener bei Vor-OrtArbeiten und der Arbeit in einer Messwarte Vor-Ort-Arbeit An- und Abfahren Fern an- und abfahren Probeentnahme Überwachung und Steuerung des Prozesses Füllstandsprüfungen Fehlererkennung Vor-Ort quittieren Fehlerdiagnose Befüllen / Abfüllen Identifikation der Ursachen Beladen / Entladen Entscheidungsfindung Vor-Ort-Überprüfung und Begehung Auswahl und Durchführung von Korrekturmaßnahmen Instandhaltung 154 Arbeit in der Messwarte Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 typischen Aufgaben von Bedienern bei Vor-Ort-Arbeiten und in der Messwarte sind in Tabelle 1 vergleichend aufgelistet [2, 3]. 2.2. Vor- und Nachteile der Automatisierung Die Automatisierung verfahrenstechnischer Anlagen bietet erhebliche Vorteile, wie z.B. eine erhöhte Systemzuverlässigkeit und Produktionseffizienz bis hin zu einer Steigerung in der Anlagen- und Arbeitssicherheit. Allerdings bringt die Automatisierung auch Nachteile mit sich, die teilweise nicht sofort erkennbar sind und als latente Probleme in dem System erhalten sind. Die Vor- und Nachteile der Automatisierung in der Prozessindustrie sind in Tabelle 2 zusammengefasst. fehlerhaften Alarmmanagementsystemen zu finden sind. Dabei wird besonders auf die Problematik der Unkenntnis möglicher Operatorreaktionen auf Alarme und deren Konsequenzen sowie das Fehlen notwendiger Prozessinformation hingewiesen [5]. Diese Beispiele zeigen, dass der Human Factor schon sehr früh während des Designs des PLS sowie des Alarmmanagementsystems integriert werden muss [6, 7]. Abbildung 1 zeigt die Struktur des Gesamtprozesses bei der Erstellung eines Alarmmanagementsystems. Für eine optimale Gestaltung muss der HF in jeden Schritt eingebunden werden. Tabelle 2: Vor- und Nachteile der Automatisierung in der Prozessindustrie [4] Änderung Mögliche Vorteile Mögliche Probleme Reduzierte Personalstärke Kostenreduktion Erhöhte Arbeitsbelastung, erhöhtes Stressniveau, Schwierigkeit mit Vertretungen Einsetzen von PLS Günstigere Instandhaltung, erhöhte Zuverlässigkeit des Systems Störung durch technische Probleme, z. B. während Netzunterbrechung Computerschnittstelle Frühe Fehlererkennung durch zuverlässige Messwerte Informationsüberlast, Bedarf an Zusatzqualifikation, abnehmende Prozesskenntnisse Höherer Automatisierungsgrad Konsistenzverbesserung, Reduzierung der Arbeitsbelastung Erhöhtes Vertrauen an das System, reduzierte Aufmerksamkeit des Operators, Langeweile Fern-Messwarte Erhöhte Sicherheit des Personals Kommunikationsprobleme, abnehmende Prozesskenntnisse Kommunikationsgerät zum Informationsaustausch Verbesserung der Kommunikationsqualität Kommunikationsstörung durch technische Probleme, z.B. während Netzunterbrechung 3 Design von Alarm- und Prozessleitsystemen Mit steigenden Anforderungen an das Betriebspersonal während der Durchführung seiner Arbeit spielt das optimale Design des PLS und die angemessene Gestaltung der Alarmsysteme eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Operatorleistung und somit der Prozesssicherheit. In der Prozessindustrie erfolgt die Auslegung des PLS und der Alarmsysteme üblicherweise nach praktischen Erfahrungen und Expertenmeinungen. Anschließend werden alle nötigen Alarme, basierend auf ihrer Wichtigkeit und Relevanz hinsichtlich der Anlagen- und Personalsicherheit als auch der Produktionseffizienz und Produktqualität, identifiziert und priorisiert. Wenn überhaupt, findet eine Einbeziehung der Bediener in den Designprozess meist erst zum Abschluss des Prozesses statt, bei dem das Design der Mensch-Maschine-Schnittstelle überprüft wird. Für eine optimale Gestaltung des Kontrollund Leitsystems muss der Bediener jedoch deutlich früher in den Designprozess eingebunden werden. Untersuchungen zeigen, dass die Ursachen vieler Unfälle neben einem mangelhaften Design der Anlagenteile und deren Ausrüstungen, unangemessener Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle und unpassender Operatorqualifikation besonders in Abbildung 1: Struktur eines Alarmmanagementsystems [6] Obwohl einige Methoden existieren, die auf eine Verbesserung der Operatorleistung in der Messwarte abzielen, z. B. SAPAT (Situational Awareness Process Analysis Technique) und GOMS (Goals, Operation, Methods and Selection Rules), finden diese Methoden in der Prozessindustrie keine Anwendung [2]. Zur Unterstützung des Design-Teams gibt es verschiedene Richtlinien, die auf Best Practices unterschiedlicher Industriezweige wie z. B. der Nuklearindustrie basieren [8, 9, 10]. Diese Richtlinien listen Empfehlungen sowohl für das Design von PLS und Alarmsystemen als auch für Messwartenkonfigurationen auf. Allerdings reichen diese Richtlinien allein nicht aus, um ein optimales Design von PLS und Alarmsystemen zu erreichen. Dafür ist eine systematische Analyse über die Systemschwächen und die Anforderungen und den Bedarf an Operatoren notwendig, die jedoch noch von keiner vorhandenen Methode unterstützt wird. Von daher wurde in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, die eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwartenund Kontrollaufgaben ermöglicht und somit die notwendigen Systemverbesserungen ableiten kann. 4 PITOPA (Process Industry Tool for Operator Actions Analysis) Die Basis für die Entwicklung einer neuen Methode zur Einbindung des HF in Alarmmanagementsysteme bietet das in vorangegangenen Forschungsarbeiten entwickelte Tool Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 155 PITOPA (Process Industry Tool for Operator Actions Analysis). Dieses Tool ermöglicht eine Analyse der Bedienhandlungen in verfahrenstechnischen Anlagen, die direkt vom Operator vor Ort im Betrieb durchzuführen sind. PITOPA bietet die Möglichkeit zur Beurteilung von Operatorhandlungen und zur Bewertung von unterschiedlichen leistungsbeeinflussenden Faktoren (performance influencing factors – PIF) während ihrer Arbeit [11]. Die Anwendung der Methode verbindet die Durchführung einer Task Analysis und zweier neu entwickelter Analysentechniken, die Operator Actions Analysis (OAA) und die Technik zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden Faktoren. Durch die Anwendung von PITOPA stehen folgende Ergebnisse zur Verfügung: • Identifizierung der Arbeitsbelastung während des normalen als auch des gestörten Betriebs, die mit Diagrammen der Operator Actions Analysis dargestellt werden • Identifizierung aller sicherheitsrelevanter Aufgaben und der möglichen Fehler während der Durchführung dieser Aufgaben • Konsequenzen fehlerhafter oder unterlassener Aufgaben, wodurch gezielt Gegen- und Korrekturmaßnahmen abgeleitet werden können • Vergleich der verschiedenen leistungsbeeinflussenden Faktoren, um Verbesserungsbedarf und -potenzial herauszustellen • Erstellung eines Maßnahmenkatalogs mit Verbesserungsvorschlägen PITOPA wurde in verschiedenen Anlagen und Betrieben angewendet und validiert. Die Ergebnisse dieser Validierung haben gezeigt, dass diese Methode eine gute generelle Anwendbarkeit für eine Analyse von Vor-Ort-Arbeiten und manuellen Arbeiten in der Prozessindustrie besitzt. 5 PITOPA für die Anwendung in der Messwarte (PITOPA – Control Room) Da die Arbeit in der Messwarte eine völlig andere Charakteristik besitzt als die Arbeit vor Ort in einer Anlage kann PITOPA nicht direkt für eine Analyse der Operatorarbeit in der Messwarte eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methode entwicklet, die sogenannte PITOPA – Control Room (PITOPA-CR), die eine systematische Einbindung des HF in das Design des PLS, in Alarmsysteme sowie in die Messwartenkonfiguration ermöglicht. Analog zu PITOPA kombiniert diese Methode die Durchführung einer Task Analysis, einer Operator Actions Analysis und der Technik zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden Faktoren. Allerdings wurden diese drei HF-Analysemethoden stark modifiziert, um eine Anwendung in der Messwarte zu ermöglichen. Die drei neuen Techniken; die Control Room Task Analysis (CRTA), die Control Room Operator Actions Analysis (CROAA) und die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren in der Messwarte werden mit einer HAZOP bzw. PAAG-Analyse verknüpft. Ergebnis dieser Methode ist die Identifikation aller sicherheitsrelevanten Faktoren in der Messwarte mit der Ableitung der notwendigen Systemver- 156 Abbildung 2: Struktur der neuen Methode PITOPA-CR besserungen. Abbildung 2 zeigt die Grundstruktur der neu entwickelten Analysemethode PITOPA-CR. PITOPA-CR konzentriert sich grundlegend auf zwei Zielsetzungen. Zum einen soll die Anzahl der Alarme reduziert werden und zum anderen sollen weitere Operatorfehler während des gestörten Betriebs bzw. während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen vermieden werden. Davon ausgehend ist die Methode in zwei Stufen aufgeteilt. In der ersten Stufe erfolgt eine Analyse des normalen Betriebes. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt in der nächsten Stufe eine Analyse des gestörten Betriebs. Im folgenden Abschnitt werden die Entwicklung und der Aufbau der einzelnen Techniken näher beschrieben. 5.1 Identifizierung der leistungsbeeinflussenden Faktoren Die leistungsbeeinflussenden Faktoren bei der Messwartenarbeit, im weiteren Control Room Performance Influencing Factors (CR-PIF) genannt, müssen von den zuvor identifizierten PIFs, welche die Arbeit des Operators vor Ort im Betrieb beeinflussen, unterschieden werden. Somit muss das für PITOPA entwickelte Modell modifiziert und erweitert werden. Bei der Messwartenarbeit steht der Entscheidungsfindungsprozess des Bedieners im Vordergrund, welcher stark von Faktoren wie Situationsbewusstsein, Wachsamkeit des Operators und der Arbeitsbelastung beeinflusst wird. Die Beziehung zwischen den verschiedenen Faktoren, welche die Leistung der Bediener beeinflussen, kann noch in keinem Modell dargestellt werden. Es ist jedoch essenziell, die Einflussfaktoren zu identifizieren und so zu gestalten, dass ein optimales Verhältnis zwischen Situationsbewusstsein, Wachsamkeit und Arbeitsbelastung aufrechterhalten werden kann. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Die in dieser Arbeit identifizierten leistungsbeeinflussenden Faktoren wurden mit Hilfe von Literaturstudien und einer umfangreichen Befragung in der Prozessindustrie ermittelt. Die einzelnen Faktoren sind wiederum in verschiedene Parameter unterteilt. Um eine Aussage über die Wichtigkeit der einzelnen Faktoren treffen zu können, wurde eine Gewichtung mit Hilfe des mathematischen Algorithmus Analytical Hierarchy Process (AHP) vorgenommen [11]. Die Faktoren, deren Parameter und die Gewichtungen sind in Tabelle 3 aufgelistet. gen und somit zu einer Gefährdung führen können. Diese sicherheitskritischen Aufgaben müssen in einem nächsten Schritt anhand der Control Room Operator Actions Analysis für den normalen Betrieb (CROAA-Normal) und der Technik zur Bewertung von leistungsbeeinflussenden Faktoren weiter analysiert werden. Abbildung 3 (nächste Seite) zeigt eine schematische Darstellung der Ergebnisse dieser Analyse in einem CROAADiagramm. Dabei werden alle sicherheitskritischen Aufgaben in Unteraufgaben zerlegt, die in dem Diagramm als nummerierte Rechtecke dargestellt sind. Dabei ist zwischen Un5.2 Analyse des normalen Betriebs teraufgaben zu unterscheiden, die in der Messwarte, vor Ort im Betrieb oder an anderen Orten (z. B. Labor) durchzufühFür die Analyse des normalen Betriebs wird zunächst eine ren sind. Die unterschiedlichen Aufgabenorte sind horizontal Control Room Task Analysis (CRTA) in Verbindung mit dargestellt, wobei die zeitliche Abfolge der Aufgabendurcheiner HAZOP-Analyse durchgeführt. Als Ergebnis werden führung vertikal dargestellt ist. Mit Hilfe dieser Diagramme alle sicherheitskritischen Aufgaben identifiziert, welche zu können die örtlichen und zeitlichen Zusammenhänge der signifikaten Prozessstörungen und Parameterabweichuneinzelnen Aufgaben, die von den verschiedenen Bedienern durchzuführen sind, Tabelle 3: Leistungsbeeinflussende Faktoren für die Messwarte (CR-PIF) deutlich veranschaulicht werden. Sie bieten somit CR-PIF Gewichtung Parameter Gewichtung eine Basis für die weitere der CR-PIF der Parameter Analyse. A. Mensch-Maschine- 0.093 A1. Gestaltung des Displays 0.026 Darüber hinaus bietet Schnittstelle A2. Design der Bedienelemente 0.025 die Bewertung der leisA3. Eingabe von Prozessdaten und Befehlen 0.022 tungsbeeinflussenden A4. Rückantwort und -meldung des Systems 0.020 Faktoren eine MöglichB. Gestaltung der 0.104 B1. Layout der Messwarte 0.030 keit, die Faktoren, die Messwarte B2. Zugang 0.024 den größten Einfluss B3. Arbeitsumgebung 0.023 auf die Leistung des B4. Kommunikationssystem 0.027 Bedieners haben, zu identifizieren und zu C. Arbeitsplatzge0.100 C1. Gestaltung des Arbeitsplatzes 0.030 staltung quantifizieren, was für C2. Beschriftung der Bedienelemente 0.035 die Gestaltung der MessC3. Auslegung von Bildschirmen und Schalttafeln 0.035 warte sowie des PLS von D. Arbeitsgestaltung 0.107 D1. Aufgabenverteilung 0.022 elementarer Bedeutung D2. Tätigkeitswechsel 0.017 ist. Die Durchführung D3. Personalbesetzung 0.035 dieser Technik wird D4. Zeitliche Arbeitsplanung, Arbeitsschichten und Überstunden 0.016 im letzten Abschnitt D5. Anteil der manuellen Arbeiten (vor Ort) 0.017 dieses Kapitels näher E. Arbeitsqualifi0.187 E1. Qualifikation und Wissen 0.061 beleuchtet. kation E2. Arbeitserfahrung 0.051 Mit Hilfe von PITOPA-CR E3. Körperliche Eigenschaften und Tauglichkeit 0.036 für den normalen Betrieb E4. Schulung und Weiterbildung 0.039 können nötige SystemF. Operator-Unter0.130 F1. Bedienanleitung und Arbeitsanweisung 0.035 verbesserungen identistützungssystem F2. Notfallmaßnahmen 0.048 fiziert werden, wodurch F3. Integriertes Bediensystem 0.048 mögliche Operatorfehler während des normalen G. Alarmsystem 0.177 G1. Anzahl von Alarmen 0.025 Betriebs vermieden werG2. Alarmpriorisierung 0.036 den können. Darüber G3. Verfügbare Reaktionszeit 0.024 hinaus können sowohl irG4. Alarmsignal und -anzeige 0.022 relevante Alarme als auch G5. Störungsmeldung 0.034 fehlende Alarme erkannt G6. Instandhaltung 0.035 werden. Die komplette H. Organisation 0.102 H1. Linienführung und Überwachung 0.020 Durchführung der ersten H2. Kommunikation 0.028 Stufe der PITOPA-CR ist H3. Management of Change (MoC) 0.025 in Abbildung 4 (nächste H4. Organisations- und Sicherheitskultur 0.030 Seite) dargestellt. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 157 Abbildung 3: Beispiel eines CROAA-Diagramms für den normalen Betrieb Abbildung 5: Analyse des gestörten Betriebes anhand PITOPA-CR Abbildung 4: Analyse des normalen Betriebs mit PITOPA-CR 5.3. Analyse des gestörten Betriebs Die zweite Stufe der Methode PITOPA-CR konzentriert sich auf die Analyse des gestörten Betriebs und auf die Vermeidung von Operatorfehlern während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen. Anhand dieser Analyse werden in einem ersten Schritt alle nötigen Operatoreingriffe, die auf einen Alarm folgen, indentifiziert. Analog zu der Analyse des normalen Betriebs werden zunächst die Techniken CROAA und die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren durchgeführt. Allerdings sind diese beiden Techniken jetzt auf Folgeaufgaben des Operators bzw. während Störungen 158 anzuwenden. Die einzelnen Schritte der Analyse sind in der Abbildung 5 dargestellt. Auch für den gestörten Betrieb wird eine schematische Darstellung der Ergebnisse in einem CROAA-Diagramm dargestellt. Zusätzlich werden hier die möglichen Fehler, die Alarme aufgrund dieser Fehler sowie die Konsequenzen dargestellt. Ein Beispiel eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb zeigt Abbildung 6 (nächste Seite). Anhand dieses Diagramms können Fehler während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen erkannt werden. Darüber hinaus können die sicherheitskritischen Stellen, wo falsche Entscheidungen und fehlerhafte Operatorreaktionen auf Alarme zu einem katastrophalen Ereignis führen können, identifiziert werden. Zusammen mit den Ergebnissen der Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren können die richtigen Gegenmaßnahmen abgeleitet und somit eine Verbesserung des Gesamtsystems erreicht werden. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Abbildung 6: Beispiel eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb 5.4. Bewertungsmethode zur Beurteilung von CR-PIFs Sowohl für den normalen als auch für gestörten Betrieb muss eine Bewertung der Einflussfaktoren durchgeführt werden. Durch diese Bewertung können die unterschiedlichen Aspekte des HFs quantifiziert werden und liefern somit eine Entscheidungsgrundlage hinsichtlich der Verbesserungen. Die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren findet anhand eines Fragebogens statt [2]. Für die Evaluierung werden die Gewichtungen jedes CR-PIFs (Tabelle 3) und eine qualitative Auswertung berücksichtigt. Die qualitative Auswertung wird für die Beschreibung der Relevanz jedes Faktors mit der Durchführung bestimmter sicherheitskritischer Aufgaben benötigt. Abbildung 7: Einfluss einer HF-Analyse auf verschiedene Bereiche eines Alarmmanagementsystems 6 Einbindung von HF in das Alarmmanagementsystem Die neu entwickelte Analysemethode für die Messwartenarbeit, PITOPA-CR bietet einen Ansatz zur Einbindung von HF in das gesamte Alarmmanagementsystem. Mit Hilfe der Techniken CRTA, CROAA und der Technik zur Bewertung der Einflussfaktoren kann die Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ beschrieben werden, wodurch u. a. Operatorfehlern während des normalen sowie während des gestörten Betriebs entgegengewirkt werden kann. Dieser Ansatz bietet die Basis für weiterführende Ansätze, z. B. zur Alarmrationalisierung, Alarmpriorisierung und zur Entwicklung von Operatorunterstützungssystemen (Abbildung 7). Dies wird zurzeit in einem Folgeprojekt weitergeführt. Die Einbindung von HF in das Alarmmanagementsystem muss in jedem einzelnen Schritt des gesamten Systems stattfinden. Abbildung 8 zeigt wie die Ergebnisse des neuen PITOPA-CR in die einzelnen Phasen eingebunden werden können. a. Identifizierung notwendiger Alarme Anhand der CRTA und CROAA werden alle Parameterab- Abbildung 8: Einbindung von HF in das Alarmmanagementsystem weichungen identifiziert, bei denen ein Alarm zwingend erforderlich ist. Die Notwendigkeit der vorhandenen Alarme und deren Anzeige kann dadurch bewertet werden. b. Alarmrationalisierung Darüber hinaus werden durch die Analysen CRTA und CROAA alle irrelevanten Alarme identifiziert. Somit kann die Anzahl irrelevanter bzw. unnötiger Alarme deutlich Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 159 reduziert werden (Vermeidung von Alarmfluten). c. Alarmpriorisierung Die Ergebnisse der CROAA für den gestörten Betrieb bieten eine Charakterisierung der Korrekturmaßnahmen während einer Störung. Dadurch können Alarme optimal priorisiert werden, da das Schwierigkeitsniveau, die Komplexität und die Empfindlichkeit gegenüber einer Operatorhandlung während einer Prozessstörung ermittelt werden und diese Informationen in geeigneter Form an den Operator übermittelt werden können. In dieser Arbeit wurde eine Verbesserung der bestehen Techniken zur Alarmpriorisierung entwickelt, die die Charakteristik der Operatorhandlung mitberücksichtigt. Die Technik kombiniert die Auswertung der folgenden drei Aspekte: Konsequenzen falscher bzw. unterlassener Reaktionen auf Alarme, verfügbare Reaktionszeit und der Grad der Verantwortung des Operators während der Prozessstörung. Für die Auswertung wird der mathematische Algorithmus k-Nearest-Neighbor (kNN) verwendet, welcher eine Klassifizierung von Alarmprioritäten nach der Entfernungsberechnung zwischen einem betrachteten Punkt (in diesem Fall ein bestimmter Alarm) mit anderen Punkten ermöglicht. Eine detallierte Beschreibung dieser Priorisierungstechnik befindet sich in [2]. d. Design von Alarmen, Operatorunterstützungssystem usw. Die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren ermöglicht eine Identifikation der wichtigsten Einflussgrößen während der Messwartenarbeit, welche für das Design eines Alarmsystems benötigt werden. Beispielhaft zu nennen sind die Konfiguration der Messwarte, das Design des Alarmsystems als Gesamtheit oder die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems. e. Umsetzung und Schulung für Operatoren Die Methode der CROAA ermöglicht die Identifizierung fehlerhafter Aufgaben und der Aufgaben, die eine besonders hohe Anforderung an den Operator haben. Somit kann das Schulungsprogram für die Belegschaft besser fokussiert werden, so dass die Umsetzung des Alarmmanagementsystems optimiert werden kann. f. Betrieb und Optimierungsmöglichkeiten Mit den durch die systematische HF-Analyse gewonnenen Informationen kann das Alarmmanagementsystem unter Berücksichtigung des HF gestaltet werden und führt somit zu einer Optimierung des Systems. 7 Fazit Diese Arbeit beschreibt die neu entwickelte Methode „Process Industry Tool for Operator Actions Analysis for Control Room“ (PITOPA-CR), die die Einbindung des HFs in das Design von Prozessleit- und Alarmmanagementsystemen ermöglicht. Da die Messwartenarbeit ein bestimmtes Niveau an Konzentration, Prozesswissen und Erfahrung erfordert, muss die Analyse solcher Aufgaben anders betrachtet werden als die Arbeit vor Ort. Mit Hilfe der neuen Methode können fehlerhafte Handlungen sowie notwendige Korrekturmaßnahmen systematisch identifiziert werden, ebenso wie der Grad der Verantwortung des Operators und die 160 wichtigsten leistungsbeeinflussenden Faktoren. Damit leistet diese Methode einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Fehlerquote der Bediener in Messwarten. Jedes vorhandene Alarmmanagementsystem kann durch eine Integration der neuen Methode PITOPA-CR signifikant verbessert werden, z. B. durch eine ausgewählte Reduktion der Anzahl von Alarmen und einer optimierten Alarmpriorisierung. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit wird gegenwärtig die Entwicklung von Operatorunterstützungssystemen vorangetrieben. Literatur [1] Knegtering, B., Pasman, H. J. 2009. Safety of the Process Industries in the 21st Century: A Changing Need of Process Safety Management for a Changing Industry. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. März 2009, Vol. 22, Seite 162-168. ISSN 0950-4230. [2] Widiputri, D. I. 2011. Incorporating Human Factors into Process Plant Lifecycle: HF during Design and Operation of a Process Plant. Dissertation: Juni 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-74469 [3] Stubler, W. F., O'Hara, J. M. 1996. Human Factors Challenges for Advanced Process Control. Annual Meeting of Human Factors and Ergonomics Society September 2 - 6. Philadelphia, 1996. [4] HSE. 2002. Human Factors Aspects of Remote Operation in Process Plants. Norwich: HSE Books, 2002. ISBN: 0-7176-2355-6. [5] Kletz, T., Chung, P., Broomfield, E., Shen-Orr, C.1995. Computer Control and Human Error. UK: IChemE, 1995. ISBN 0-85295-362-3. [6] Dunn, D. G.,Sands, N.P. 2005. ISA SP-18 – Alarm Systems Management and Design Guide. ISA EXPO 2005, 25. Sept – 2. Okt. Chicago: International Society of Automation (ISA), 2005. [7] Löwe, K., Widiputri, D. I., Löher, H.-J. 2010. Optimising DCS-Design through Operator Actions Analysis, Proceeding of the 13th International Symposium on Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industry, Juni 6 – 9, Bruges, Belgien, 2010. [8] O’Hara, J. M., et.al. 2002. NUREG-0700 Rev. 2: Human – System Interface Design Review Guidelines. Washington D.C.: U.S. Nuclear Regulatory Commission, 2002. [9] OSHA. 2000. Regulations (Standards – 29 CFR). United States Department of Labor/Occupational Safety & Health Organisation. www.OSHA.gov. [10] NAMUR. 2003. Alarm Management NA 102. Germany: NAMUR Registered Office, 2003. [11] Löwe, K., Widiputri, D. I., Löher, H.-J. 2007. Entwicklung eines Anwenderprogramms zur Optimierung der Bediensicherheit einer verfahrenstechnischen Anlage, Chemie Ingenieur Technik 2007, 79, No. 10. Seite 1649-1655. DOI: 10.1002/cite.200700088. (erschienen in: Technische Sicherheit Bd. 1 (2011) Nr. 11/12 November/Dezember) Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 5.8 Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Steigerung der Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen Von Prof. Dr.-Ing habil. Katharina Löwe und Taufan Dalijono Herrn Prof. Dr. Günter Wozny zum 65. Geburtstag gewidmet Während des gestörten Betriebs müssen viele Alarme gleichzeitig bearbeitet werden, wobei deren Ursachen und Konsequenzen zum Ergreifen richtiger Gegenmaßnahmen erkannt werden müssen. Prozessleitsysteme liefern nicht alle benötigten Informationen, so dass unvorhergesehene Störungen, Alarmfluten und zusätzliche Bedienhandlungen nach Störungen nicht adressiert werden. Hier wird ein Unterstützungssystem für den Normalbetrieb und den gestörten Betrieb vorgestellt, das diese Informationen bereitstellt. Damit können die Effizienz, die Zuverlässigkeit und Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht und das Situationsbewusstsein des Operators gestärkt werden. Schlagwörter: Alarmflut, Alarmpriorisierung, Operatorunterstützungssystem, Situationsbewusstsein Development of an Operator Support System to Increase Safety in Automatized ProcessPlants During upset operation operators have to deal with a large number of alarms simultaneously. To take the right countermeasures the causes and consequences of the alarms must be known. Distributed control systems do not provide all necessary information, so unexpected disturbances, alarm floods and additional operator actions after upsets are not addressed. This paper presents an operator support system for normal and upset operation, which generates this information. Efficiency, reliability and safety of process plants as well as the operator's situation awareness can be improved. Keywords: Alarm flood, Operator support system, Prioritization of alarms, Situation awareness 1 Einleitung Verfahrenstechnische Anlagen sind durch eine sehr hohe Komplexität sowie ein hohes Risikopotenzial gekennzeichnet, wobei Unfälle verheerende Konsequenzen nach sich ziehen können. Trotz zunehmender Verbesserungen im Bereich der Prozesssicherheit ereignen sich auch in Deutschland immer wieder schwere Unfälle. Untersuchungen und Studien haben gezeigt, dass die meisten Unfälle auf eine unzureichende Qualität sowohl des Managementsystems und der Organisation als auch auf eine unzureichende Berücksichtigung des Human Factors (HF) zurückzuführen sind [1]. Für eine optimale Betriebsführung und Zuverlässigkeit verfahrenstechnischer Anlagen werden heutzutage weitestgehend moderne Prozessleitsysteme (PLS) eingesetzt. Mit der steigenden Automatisierung und der steigenden Komplexität der Anlagen haben sich jedoch die Aufgaben und die Arbeitsumgebungen der Operatoren signifikant verändert. Besonders während des gestörten Betriebs müssen die Bediener eine große Menge an Alarmen sowie Informationen gleichzeitig bearbeiten. Eine fehlerhafte Entscheidung in einer solchen Situation kann eine Reihe von Folgeereignissen nach sich ziehen, die zu einer Katastrophe führen können. Mit den steigenden Anforderungen an das Betriebspersonal während der Durchführung ihrer Arbeit spielen Themen wie ein optimales Design des PLS, eine angemessene Gestaltung der Alarmsysteme sowie ein geeignetes Training der Operatoren eine entscheidende Rolle. Ein Beispiel dafür liefert die Explosion in der Texaco-Milford-Haven-Raffinerie, bei der 26 Verletzte und ein materieller Verlust von ca. $ 48 Mio. zu verzeichnen waren. Die Hauptursachen für diesen Unfall waren eine schlechte Priorisierung der Alarme, ungeeignetes Training sowie fehlende Prozessinformationen – unklare Ursachen der Alarme und ihrer Konsequenzen. Elf Minuten vor der Explosion mussten zwei Messwartenoperatoren 275 Alarme wahrnehmen und bearbeiten [2]. Um diesen Defiziten gezielt entgegenwirken zu können, ist eine systematische Analyse der Schwachstellen des Systems sowie der Anforderungen an die Operatoren notwendig. Im Rahmen von vorangegangenen Projekten wurde eine Methode entwickelt, die eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwarten- und Kontrollaufgaben ermöglicht [3]. Dieser Ansatz bietet die Basis für die Entwicklung eines Operatorunterstützungssystems zur Verbesserung des gesamten Systems. Ziel ist dabei die Bereitstellung eines Instruments zur besseren Beherrschung von Gefahrensituationen in der Prozessindustrie. Durch die gezielten Verbesserungen des Systems können die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie die Sicherheit verfahrenstechnischer Anlagen erhöht werden. 2 Einsatz von PLS in verfahrenstechnischen Anlagen In der Prozessindustrie erfolgt die Auslegung des PLS und der Alarmsysteme üblicherweise nach praktischen Erfahrungen und Expertenmeinungen. Wenn überhaupt findet Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 161 meist eine Einbeziehung der Bediener erst in der Endphase des Designprozesses statt, bei dem das Design der Mensch-Maschine-Schnittstelle überprüft wird. Für eine optimale Gestaltung des Kontroll- und Leitsystems muss der Bediener jedoch deutlich früher in den Designprozess eingebunden werden. Die Ursachen vieler Unfälle sind neben einem mangelhaften Design der Anlagenteile und deren Ausrüstungen, unangemessener Gestaltung der MenschMaschine-Schnittstelle und fehlender Operatorqualifikation besonders in fehlerhaften Alarmmanagementsystemen zu finden. Dabei nimmt die Problematik der Unkenntnis möglicher Operatorreaktionen auf Alarme und deren Konsequenzen sowie das Fehlen notwendiger Prozessinformationen einen besonderen Stellenwert ein [4]. Dem gegenüber stehen die Ergebnisse einer Untersuchung, die von der Bundesanstalt für Arbeitssicherheit und Arbeitsmedizin (BAuA) [5] durchgeführt wurde. Darin wird aufgeführt, dass die Hersteller von PLS folgende Annahmen zugrunde legen: • Es wird davon ausgegangen, dass vor Errichtung der Anlage alle möglichen Vorkommnisse und Störfallarten aus der Sicherheitsbetrachtung bekannt sind, so dass keine neuartigen Situationen auftreten. • Der Stand der Technik ist ausgereift, um unvorhergesehene Situation zu beherrschen. Diese optimistischen Annahmen können als eine der Ursachen dafür angesehen werden, dass die Gestaltung des PLS in der verfahrenstechnischen Industrie den hohen Sicherheitsanforderungen zur heutigen Zeit nicht vollständig entsprechen kann. Besonders der Umgang mit unvorhergesehenen Störungen und Alarmfluten sowie die Berücksichtigung zusätzlicher Bedienhandlungen nach Störungen können somit bisher nicht adressiert werden. Die Hauptursache für die ungenügende Konfiguration der PLS zur ausreichenden Unterstützung des Operators liegt jedoch in dem Fehlen einer zuverlässigen und anwendernahen Analysemethode. mit der die notwendigen Informationen bereitgestellt werden können. 3 Betriebszustände Während des bestimmungsgemäßen Betriebs einer Anlage (Normalbetrieb) bewegen sich alle Prozessparameter in dem Bereich, für den die Anlage ausgelegt ist. Dieser Betriebszustand herrscht ca. 80 % bis 90 % der gesamten Zeit. Dabei sind die Funktionen des PLS und die Aufgaben der Operatoren meist bekannt, sodass in vielen Betrieben nahezu vollständige Arbeitsunterlagen für diese Betriebsart existieren. Obwohl der nichtbestimmungsgemäße Betrieb (gestörter Betrieb) nur 10 % bis 20 % der Betriebszeit einer Anlage ausmacht, ereignen sich 80 % bis 90 % aller Unfälle während dieses Betriebszustands [5]. Der nichtbestimmungsgemäße Betrieb kann in zwei Unterbereiche eingeteilt werden. Als erster ist der zulässige Fehlbereich zu nennen, in dem einer oder mehrere Prozessparameter den Gutbereich verlassen und in den für das System noch zulässigen Fehlbereich kommen. Der 162 Operator wird durch einen Alarm über den Zustand informiert und muss eingreifen, um die Störung zu beheben. Während dieser Phase haben die Operatoren meist wenig Zeit, um Entscheidungen zu treffen. Besonders während dieses Zustands können durch eine gezielte Unterstützung des Operators Fehlbedienungen reduziert und somit die Sicherheit des Systems erhöht werden. Der zweite Bereich ist der nichtzulässige Fehlbereich, in dem einer oder mehrere Prozessparameter den Gutbereich verlassen und in den für das System nichtzulässigen Fehlbereich gelangen. In diesem Fall wird die Anlage automatisch oder durch den Operator notabgefahren. Weitere manuelle Eingriffe sind nicht mehr vorgesehen [5]. Somit existieren für diesen Zustand keine Betriebsanweisungen. Der Operator kann nicht erkennen, ob sich die Anlage tatsächlich in einem stabilen sicheren Zustand befindet oder ob dieser erst durch zusätzliche Aktionen des Operators erreicht werden kann. Gerade für die vielfältigen Anforderungen an die Operatoren im gestörten Betrieb fehlen bisher geeignete Arbeitsanweisungen. Aufgrund der hohen Komplexität dieser Betriebszustände sind hierfür Unterstützungssysteme besonders notwendig. 4 Anforderungen an Arbeitsunterlagen Von der BAuA wurde ein Katalog an Anforderungen an die Arbeitsunterlagen für Arbeiten an hochautomatisierten verfahrenstechnischen Anlagen erstellt [5]. Als wichtigste Kriterien sind folgende zu nennen: • Die Unterlagen müssen die Ausbildung und die Qualifikation des Operators berücksichtigen. • Die Formulierung muss kurz, prägnant und verständlich sein. • Die Abweichung vom Normalzustand und die Eingriffsmöglichkeiten des Operators müssen klar dargestellt sein. • Dem Operator muss deutlich sein, welche Konsequenzen sein Handeln auf die Anlage und den Gesamtprozess hat. Der Technische Ausschuss für Anlagensicherheit (TAA) kam in einer Untersuchung zu dem Ergebnis, dass in vielen Fällen die praktische Umsetzung von PLS nicht den hohen theoretischen Anforderungen an die Systeme entspricht. In dem Bericht wurden unter anderem folgende Sicherheitsmängel beanstandet [6]: • Fehler bei der Gestaltung des PLS, • die MSR-Technik ist nur unvollständig ausgeführt und nur unzureichend systematisch betrachtet worden, • ungenügende Dokumentation und Prüfung von MSRSchutzeinrichtungen, • die MSR-Einrichtung entspricht nicht den Anforderungen. Eine Auswertung von Ereignissen in verfahrenstechnischen Anlagen hat gezeigt, dass bei mehr als der Hälfte der untersuchten Ereignisse die Unterlagen im Nachhinein geändert bzw. überhaupt erst erstellt wurden [5]. Diese Tatsache steht im Widerspruch zu den optimistischen Annahmen der PLS-Hersteller und untermauert den Bedarf an geeigneten umfassenden Betriebsanweisungen zur Unterstützung der Operatoren. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Folgendes Muster für Arbeitsunterlagen wird vorgeschlagen [5]: 1. Die erste Komponente dient zur Orientierung. 2. Die zweite Komponente beschreibt den Betriebszustand der Anlagen. 3. Die dritte Komponente erläutert die einzelnen Handlungsschritte, die der Operator durchführen muss. 4. Die vierte Komponente definiert das Vorgehen während Störungen bzw. zu unterlassene Tätigkeiten. 5. Die fünfte Komponente liefert Hinweise und Hilfestellungen für den Operator. 6. Die sechste Komponente erlaubt zusätzliche Bemerkungen. Diese Empfehlungen fließen in die weitere Entwicklung von Betriebsanweisungen ein. 5 Analyse der Mensch-Maschine-Schnittstelle in der Messwarte Für die Analyse der Mensch-Maschine-Schnittstelle müssen detaillierte Informationen über die Aufgaben der Operatoren bereitgestellt werden. Es existieren zwar einige Methoden zur Verbesserung der Operatorleistung in der Messwarte, z. B. SAPAT (Situational Awareness Process Analysis Technique) und GOMS (Goals, Operation, Methods and Selection Rules), diese finden jedoch in der Prozessindustrie keine Anwendung [4] und liefern nicht die im Folgenden beschriebenen Informationen, welche für eine solche Analyse gebraucht werden. In vorangegangenen Forschungsarbeiten wurde eine Analysemethode für Arbeiten in der Messwarte entwickelt, das sogenannte Process Industry Tool for Operator Actions Analysis – Control Room (PITOPA-CR) [7]. PITOPA-CR ermöglicht eine systematische Identifizierung der Fehlermöglichkeiten während der Durchführung von Messwarten- und Kontrollaufgaben. Darauf aufbauend kann die Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ beschrieben werden und anschließend können die notwendigen Systemverbesserungen abgeleitet werden. Dabei werden alle Aufgaben im Normalbetrieb sowie im gestörten Betrieb analysiert. Darüber hinaus wird die systematische Einbindung des Human Factors in das Design des PLS, in die Auslegung der Alarmsysteme sowie in die Messwartenkonfiguration ermöglicht. Mit PITOPA-CR können die fehlenden Informationen über die Operatoraufgaben besonders während des gestörten Zustands identifiziert werden. PITOPACR bietet die analytische Basis für die Entwicklung des Unterstützungssystems und wird im Folgenden kurz erläutert. Eine detaillierte Beschreibung befindet sich in [7, 8]. Ziel dieser Methode ist die Identifikation von notwendigen Systemverbesserungen, um zum einen die Anzahl der Alarme zu reduzieren und zum anderen weitere Operatorfehler während des gestörten Betriebs bzw. während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen zu vermeiden. Die Methode besteht aus drei eigenständigen Analysetechniken, die mit einer HAZOP-Analyse verknüpft werden: die Control Room Task Analysis (CRTA), die Control Room Abbildung 1. Struktur der Methode PITOPA-CR Operator Actions Analysis (CROAA) und die Bewertung der leistungsbeeinflussenden Faktoren (PIFs) in der Messwarte. Abbildung 1 zeigt die Grundstruktur der entwickelten Analysemethode PITOPA-CR [7]. Die Durchführung der Untersuchung erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe erfolgt eine Analyse des normalen Betriebs. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt in der nächsten Stufe eine Analyse des gestörten Betriebs. Für den Normalbetrieb werden alle Operatoraufgaben auf mögliche Fehlhandlungen sowie deren Konsequenzen hin untersucht (CRTA). Unter Einbeziehung der HAZOP-Analyse können die möglichen technischen sowie menschlichen Fehler und ihre Konsequenzen identifiziert werden. Weiterführende Untersuchungen erfolgen nur für sicherheitskritische Aufgaben, d. h. Aufgaben welche zu erheblichen Prozessstörungen und Parameterabweichungen führen können. Mit Hilfe der folgenden Untersuchungen (CROAA und PIFs) können alle Aufgaben, die verschiedene Bediener an gegebenenfalls verschiedenen Orten durchzuführen haben, identifiziert werden und die leistungsbeeinflussenden Faktoren quantifiziert werden. Die nächste Stufe stellt die Analyse des gestörten Betriebs dar. Dabei werden die möglichen Fehler, die Konsequenzen und die sich ergebenden zusätzlichen Bedienhandlungen der Operatoren nach Auftreten eines Alarms untersucht. Abbildung 2 (nächste Seite) zeigt ein Beispiel eines CROAADiagramms für den gestörten Betrieb. Darin werden der Durchführungsort der Aufgaben sowie die Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ dargestellt. Somit können alle Fehler während der Durchführung von Korrekturmaßnahmen identifiziert werden und die dazugehörigen Alarme und Konsequenzen abgeleitet werden. Darüber hinaus werden die Folgeaufgaben, die sich für den Operator aus der Störung ergeben, dargestellt und fließen in die weitere Analyse mit ein. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 163 Abbildung 2. Beispiel eines CROAA-Diagramms für den gestörten Betrieb 6 Alarmpriorisierung 7 Operatorunterstützungssystem Zu viele Alarme und Alarmfluten, bei denen viele Folgealarme durch das Auftreten eines einzelnen Ereignisses ausgelöst werden, sind eines der Hauptprobleme in der modernen Prozessindustrie. In dieser Situation müssen Bediener ihre Konzentration nahezu ausschließlich auf die Behandlung von Alarmen lenken. Spielraum für eine proaktive Überwachung und Führung der Anlage ist damit nicht mehr gegeben. Aus diesem Grund sind für ein leistungsfähiges Alarmmanagement die Alarmpriorisierung und die Alarmrationalisierung von entscheidender Bedeutung. Verschiedene Vorschläge zum Priorisieren von Alarmen werden in der Literatur beschrieben [9-11]. Diese Priorisierungen basieren auf den Konsequenzen der Alarme bei einer falschen Reaktion und der benötigten Zeit zum Handeln (Dringlichkeit). Diese Kriterien reichen aber nicht aus, um Alarme korrekt zu priorisieren, da z. B. ein Alarm mit schweren Konsequenzen aber langer Eingriffszeit als harmlos eingestuft werden würde. Daher wurden in vorangegangenen Forschungsarbeiten die üblichen Priorisierungskriterien um den Grad der Verantwortung des Bedieners erweitert. Darüber hinaus wurde eine Priorisierungstechnik entwickelt, mit der folgende drei Aspekte ausgewertet werden: Konsequenzen falscher bzw. unterlassener Antworten auf Alarme, verfügbare Reaktionszeit und der Grad der Verantwortung des Operators während der Prozessstörung. Für die Auswertung wird der mathematische Algorithmus k-NearestNeighbor (kNN) verwendet, welcher eine Klassifizierung von Alarmprioritäten nach der Entfernungsberechnung zwischen einem betrachteten Punkt (in diesem Fall ein bestimmter Alarm) mit anderen Punkten ermöglicht. Eine detaillierte Beschreibung dieser Priorisierungstechnik befindet sich in [8,12]. Als Ergebnis dieser Priorisierungstechnik wird jedem Alarm eine bestimmte Priorität zugeordnet, wobei folgende Prioritäten vergeben werden: Priorität 1 = hoch; Priorität 2 = mittel und Priorität 3 = niedrig. Der Begriff Operatorunterstützungssystem umfasst Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit von hochautomatisierten verfahrenstechnischen Anlagen durch Bereitstellung von geeigneten Informationen für Operatoren bei der Durchführung ihrer Aufgaben. Diese Informationen können sowohl in Papierform als auch in digitaler Form vorgelegt werden. In Rahmen dieser Arbeit wurde ein Operatorunterstützungssystem konzeptioniert, das auf den Ergebnissen der PITOPA-CR Analyse basiert. Das Konzept sieht drei Stufen vor. Die erste Stufe beinhaltet die Entwicklung von Verbesserungsvorschlägen hinsichtlich der Arbeitsumgebung. Die zweite Stufe stellt die Entwicklung von Arbeitsunterlagen dar. Darin sind alle wichtigen Informationen zur Durchführung einer bestimmten Aufgabe im Normalbetrieb sowie im gestörten Betrieb dargestellt. In der dritten Stufe findet die Entwicklung von Alarmmatrizen und Ursachenmatrizen statt, welche eine wichtige Basis für das gesamte Unterstützungssystem liefern. 164 7.1 Verbesserung der Arbeitsumgebung Bevor das Operatorunterstützungssystem greifen kann, müssen die Gestaltung der Aufgaben, das Anlagendesign (inklusive PLS-Einrichtungen und Alarmsystem) sowie die Qualifikation der Operatore analysiert und gegebenenfalls verbessert werden. Dafür bieten die Ergebnisse der PITOPA-CR-Analyse eine gute Grundlage. 7.1.1 Aufgabengestaltung Als ein Ergebnis der Control Room Operator Action Analysis (CROAA) können mögliche Arbeitsüberlastungen der Operatoren während der Durchführung ihrer Aufgaben identifiziert werden. Besonders während des gestörten Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Betriebs müssen die Operatoren häufig zusätzlich zu ihren Aufgaben im Normalbetrieb die Behandlung des Alarms und der auftretenden Folgearbeiten parallel durchführen. Der daraus resultierenden Überlastung kann hier durch eine Verbesserung der Aufgabengestaltung, welche durch die Umsetzung der Ergebnisse der CROAA erzielt wird, entgegengewirkt werden. bung (normaler oder gestörter Betrieb, betroffene Teilanlagen oder Apparate) und die Aufgaben des Operators. Hier werden Informationen über die einzelnen Arbeitsschritte, die benötigte Zeit und die Konsequenzen einer Fehlhandlung bereitgestellt. 7.1.2 Reduzierung der Alarme und Überprüfung der PLS-Sicherheitseinrichtungen Nach der bereits beschriebenen Alarmrationalisierung wird hier die Priorisierungstechnik dazu verwendet, die einzelnen Alarme nach ihrer Priorität in einer Matrix gegenüberzustellen. Diese Alarmmatrix dient als Hilfestellung für den Operator zur Einordnung der Wichtigkeit der Alarme und somit als Entscheidungsgrundlage, welche Alarme zuerst zu behandeln sind. Darüber hinaus wurde ein Ursachenkatalog entwickelt, aus dem die zu Grunde liegende Ursache des Alarms identifiziert werden und anschließend die dazugehörende Arbeitsunterlage bereitgestellt werden kann. Bei der Durchführung der CROAA im gestörten Betrieb wird jeder Alarm dahin überprüft, ob eine Operatoraktion erforderlich ist. Alarme, die vom System automatisch beantwortet werden oder bei denen kein Handeln des Operators erwartet wird, werden nicht als Alarm definiert [9] und aus der Alarmliste gestrichen. Damit kann die Anzahl von Alarmen deutlich reduziert werden und der Gefahr von Alarmfluten entgegengewirkt werden. Darüber hinaus werden Alarme untersucht, bei denen kein Eingreifen des Operators, sondern nur das Ansprechen von PLS-Sicherheitseinrichtungen vorausgesetzt wird. Diese Situationen können besonders kritisch sein, da die Operatoren darauf nicht vorbereitet sind und meistens keine Arbeitsunterlagen dazu vorliegen. 7.1.3 Steigerung der Operatorqualifikation Abhängig von der Komplexität der Anlage, dem Betriebszustand und der Auslegung des PLS werden verschiedene Fertigkeiten der Operatoren verlangt. Die Ergebnisse der CRTA ermöglichen die Identifikation aller sicherheitsrelevanten Aufgaben, mit Hilfe der Ergebnisse der PIFs-Analyse können die für diese Aufgaben notwendigen Fähigkeiten und Fertigkeiten der Operatoren ermittelt werden. Diese Fertigkeiten können sowohl über Erfahrung als auch über spezielle Trainings gewonnen werden. Basierend auf den Ergebnissen der Untersuchung können spezifische Trainingsmaßnahmen abgeleitet werden. 7.3 Alarmmatrix und Ursachenkatalog 7.3.1 Erstellung einer Alarmmatrix Im gestörten Betrieb führt das Ansprechen eines oder mehrerer Alarme zu Operatorhandlungen. Beim gleichzeitigen Ansprechen mehrerer Alarme müssen die Operatoren in kurzer Zeit entscheiden, welche Alarme eine höhere Priorität haben. Die Alarmmatrix dient zum Vergleich der Prioritäten der anliegenden Alarme. In der Vergleichs-Zelle der Alarmmatrix wird entweder nur der Alarm mit der höchsten Priorität oder es werden bei gleicher Priorität beide Alarme angezeigt. Abbildung 3 stellt ein Beispiel einer Alarmmatrix dar. Zwei Alarme TL1 (Priorität 2) und TL5 (Priorität 1) stehen gleichzeitig an, der Vergleich dieser Alarme in der Alarmmatrix zeigt, dass Alarm TL5 eine höhere Priorität hat und daher in der Vergleichs-Zelle dargestellt wird. 7.2 Arbeitsunterlagen Als Ergebnis einer Untersuchung mit PITOPA-CR stehen u. a. Informationen über Durchführungsort und -zeit einer Aufgabe, mögliche Bedienfehler, deren Konsequenzen und notwendige Arbeitsschritte zur Verfügung. Diese Informationen fließen unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Anforderungen an die Arbeitsunterlagen in die Gestaltung ein. Dieser Ansatz bietet erhebliche Vorteile gegenüber üblichen Arbeitsunterlagen. Dabei ist zum einen die Berücksichtigung der Arbeitsbelastung zu nennen, welche ansonsten nicht in die Erarbeitung der Unterlagen einfließt. Darüber hinaus kann aufgrund der Systematik der Vorgehensweise eine Vollständigkeit der Unterlagen gewährleistet werden, da alle Aufgaben im Normalbetrieb und Zusatzaufgaben im gestörten Betrieb betrachtet werden. Die Arbeitsunterlagen beinhalten eine Zustandsbeschrei- Abbildung 3. Beispiel einer Alarmmatrix 7.3.2 Entwicklung eines Ursachenkatalogs Ein Alarm kann aus verschiedenen Ursachen heraus ausgelöst werden. Um die richtigen Gegenmaßnahmen einleiten zu können, muss die zutreffende Ursache bekannt sein. Diese kann anhand des Ursachenkatalogs identifiziert werden. Dieser Katalog beinhaltet mögliche Ursachen eines Alarms, die zugrundeliegenden Änderungen der Prozessparameter sowie die dazugehörigen Arbeitsanweisungen und eine Referenznummer zum Auffinden dieser Anweisung. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 165 Abbildung 4. Beispiel eines Ursachenkatalogs Abbildung 4 stellt ein Beispiel eines Ursachenkatalogs dar. Die Ursache des Alarms kann durch einen Vergleich der im PLS beobachteten Parameteränderungen anhand der in dem Ursachenkatalog angegebenen Parameteränderungen identifiziert werden. Somit kann die richtige Arbeitsanweisung ermittelt werden. In der Arbeitsanweisung sind alle für den Operator wichtigen Informationen zur korrekten Durchführung der Aufgaben beschrieben. weise jedoch nur wenig praktikabel. Aus diesem Grund ist in einem anschließenden Forschungsprojekt eine digitalisierte Form des Operatorunterstützungssystems geplant, die an das PLS angekoppelt werden kann. Diese geplante Erweiterung ist in Abbildung 6 dargestellt. Dabei werden bei auflaufenden Alarmen automatisch aus der Alarmmatrix die Alarme der höchsten Priorität ermittelt und mit Hilfe des Ursachenkatalogs für diese Alarme die Ursachen identifiziert. Die für diese Identifizierung notwendigen Abweichungen der Prozessparameter werden dabei aus dem PLS bereitgestellt. Anschließend werden die benötigten Arbeitsunterlagen dem Operator direkt angezeigt. Diese Automatisierung stellt eine erhebliche Entlastung des Operators dar, da er bei der Ermittlung der Wichtigkeit der Alarme und dem Erkennen der Ursachen unterstützt wird und die Anweisungen nicht selbst auswählen muss. Diese Informationen werden lediglich zur Überwachung angezeigt. Das Unterstützungssystem kann somit das Situationsbewusstsein erheblich steigern. 7.4 Arbeitsweise des Operatorunterstützungssystems Das Gesamtkonzept des Operatorunterstützungssystems ist in zwei Entwicklungsstufen gegliedert. Die erste Entwicklungsstufe stellt ein manuelles Vorgehen dar (Abbildung 5). Dabei kann der Operator mit Hilfe der Alarmmatrix zunächst die Alarme höchster Priorität ermitteln. Für diese Alarme kann er dann gezielt mit Hilfe des Ursachenkatalogs die Ursachen der Alarme identifizieren und bekommt einen Hinweis darauf, welche die relevanten Arbeitsanweisungen sind. Diese kann er anschließend den Arbeitsunterlagen entnehmen und die richtigen Gegenmaßnahmen ergreifen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Arbeitsunterlagen, die Alarmmatrizen und die Ursachenkataloge zunächst in Papierform entwickelt. Für komplexe Anlagen mit einer hohen Anzahl von Alarmen erscheint diese manuelle Vorgehens- Abbildung 5. Aufbau des Operatorunterstützungssystems für die manuelle Anwendung 166 Abbildung 6. Aufbau des Operatorunterstützungssystems für die automatisierte Anwendung Darüber hinaus kann durch eine Rückkopplung der Alarme höchster Priorität in das PLS dort die Anzeige Alarme niedriger Priorität unterdrückt werden und somit einer Alarmflut entgegengewirkt werden. 8 Zusammenfassung In dieser Arbeit wird das Konzept eines Operatorunterunterstützungssystems sowohl für den Normalbetrieb als auch für den gestörten Betrieb vorgestellt. Ziel dieses Unterstützungssystems ist es, Fehlhandlungen von Operatoren in allen Betriebszuständen durch die Bereitstellung der benötigten Informationen zu reduzieren. Die analytische Basis bilden die Ergebnisse einer Untersuchung mit PITOPA-CR. Basierend auf diesen Analyseergebnissen können vollständige Arbeitsunterlagen für den Normalbetrieb sowie den gestörten Betrieb entwickelt werden und die Kausalkette „Ursache – Alarm – Konsequenz“ identifiziert werden. Darüber hinaus werden die Folgeaufgaben, die sich für den Operator aus der Störung ergeben, dargestellt und fließen in die weitere Analyse mit ein. Wesentliche Elemente des Unterstützungssystems sind Alarmmatrizen, Ursachenkataloge sowie Arbeitsanweisun- Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 gen. Mit Hilfe der Alarmmatrix werden zunächst die Alarme höchster Priorität ermittelt. Für diese Alarme werden anschließend mit Hilfe eines Ursachenkatalogs die Ursachen der Alarme identifiziert und die relevanten Arbeitsanweisungen bereitgestellt. Somit wird der Operator unterstützt, die richtigen Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Durch den Einsatz eines solchen Unterstützungssystems können zum einen die Effizienz, die Zuverlässigkeit sowie die Sicherheit hochautomatisierter verfahrenstechnischer Anlagen deutlich erhöht werden und zum anderen kann das Situationsbewusstsein des Operators gestärkt werden. Literatur [1] [2] [3] [4] [5] B. Knegtering, H. J. Pasman, Safety of the Process Industries in the 21st Century: A Changing Need of Process Safety Management for a Changing Industry, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 22, Seite 162-168, ISSN 0950-4230, März 2009. The Explosion and Fires at Texaco Refinery, Milford Haven, 24 July 1994, S.l. :HSE Books, ISBN: 0 7176 1413 1, 1997. K. Löwe, D.I.Widiputri, H.J. Löher, Optimized Control System Design through Operator Action Analysis, Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries, Conference Proceedings, ISBN 9789076019291, Loss Prevention 2010. T. Kletz, P. Chung, S. Chaim, Computer Control and Human Error, IChemE, ISBN: 0-85295-362-3, 1995. S. Hartwig, F. Binder, J.-H. Kim, M. Sturm, A. Rupp, Der Einsatz von Arbeitsunterlagen für Operateure im Regelkreis verfahrenstechnischer Anlagen mit rech- nergestützten Prozessleitsystemen, Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, ISBN 3-86509-175-X, 2004. [6] Erfahrungsberichte über Prüfung der Sachverständiger nach §29a Abs. 1 BImSchG, Unterausschuss des Technischen Ausschusses für Anlagensicherheit (TAA), 2002. [7] K. Löwe, D.I. Widiputri, Verbesserung von Alarmmanagementsystemen durch die Einbindung einer Human Factor-Analyse, Technische Sicherheit, SpringerVDI-Verlag, 11/2011. [8] D.I. Widiputri, Incorporating Human Factors into Process Plant Lifecycle: HF during Design and Operation of Process Plant, Dissertation, TU BergakademieFreiberg, 2011. [9] Alarms Systems - A Guide to Design, Management and Procurement -Publication No. 191, London: The Engineering Equipment and Materials Users Association, ISBN: 085931 076 0, 1999. [10] Arbeitsblatt NA 102: Alarm Management, Interessengemeinschaft, Automatisierungstechnik der Prozessindustrie, NAMUR 2003. [11] D. Rothenberg, Alarm Management for Process Control, USA: Momentum Press, ISBN-10: 1606500031, 2009. [12] K. Löwe, D.I. Widiputri, Considering Human Factors in Alarm Management, Systems” 8th European Congress of Chemical Engineering, Berlin 2011. (erschienen in: Chemie Ingenieur Technik 2012, 84, No. Ir, 2027-2034 © 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, www.cit-joumal.com ) Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 167 5.9 Load Analysis of two techniques for lifting low-lying objects on a table Physiological, Motion and Psychological Measurement By Prof. Dr. Harald Loose, Katja Orlowski, Angelina Thiers and Laura Tetzlaff (Eingereichter Beitrag zum 14.th International Workshop on Research and Education in Mechatronics, Wien, 6.-7. Juni 2013) Abstract “There is a strong belief that stoop lifting is ‘bad’ and squat lifting is ‘good’.” In this paper the hypothesis that ‘the squat lifting technique is more ergonomic, healthy and less exhausting’ than the stoop lifting technique are investigated. As an example a real life task was chosen: lifting and putting a beer crate into a car trunk. For this study eight healthy subjects were evaluated. The test persons had to lift a load for ten minutes. During the lifting task the heart and the respiration rate, the muscle activity of nine muscles as well as the motion of the whole body were measured. At the same time, psychological data were collected in a questionnaire. Both the physiological and psychological data revealed differences between the lifting techniques. The squat technique was deemed more exhausting. A higher strain of the back muscles was measured during the stoop lifting. In addition, following the exercise, a greater and prolonged discomfort in the back muscles was documented. Keywords: Bio-Mechatronics, Stoop and squat load lifting, Physiological and Motion Measurement, Signal analysis, Load estimation I. Introduction The purpose of this study is to determine differences in effectiveness, health benefits and fatigue when using various lifting techniques. Analyzing psychological as well as physiological data should show the differences between squat and stoop lifting. In everyday life, heavy lifting and moving of loads are equally as responsible for an increased stress of the back as wrong postures during lifting [1, 2]. The often suggested squat lifting is done by bent knees and erected back. In contrast, the stoop lifting is characterized by straight legs and a bent back. To prove the suspected superiority of the squat lifting technique different studies have been made. Revuelta et al. [3] as well as Straker and Duncan [4] were able to show that using the squat lifting leads to a higher heart rate response than the stoop lifting. A different physical strain of the lifting techniques was also confirmed by analyzing the muscle activity. Besides different activity and fatigue patterns, recorded datasets showed that a 168 heavy pressure caused a change in the lifting technique from squat to stoop [5, 6, 7]. In the community “there is a strong belief that stoop lifting is ‘bad’ and squat lifting is ‘good’.” [8]. Dieen et al. [9] gave a review of biomechanical studies on lifting techniques concluding that both techniques have positive and negative effects. Straker [8, 10] published a research review regarding both techniques for lifting low-lying objects. In the first paper different criteria of evaluation from about 80 references were discussed. The second paper showed that there is no technique with clear validity summarizing psychophysical, physiological, biomechanical, performance and clinical aspects. The current recommendations for avoiding back pains consist primarily of guidelines for a correct lifting technique: keep the load close; use a secure grip and a stable base as well as a smooth movement of moderate pace [10]. A biomechanical study of the kinematics of the lower extremity joint, the lumbar lordosis, based on three-dimensional motion analysis, and the measured EMG is described in [11]. No significant differences in the maximum lumbar joint movements between the two techniques were found. However, the advantages of squat lifting in terms of effectiveness and positive health benefits have not been sufficiently proven [7]. A first overview of our investigation is given in [12, 13]. II. Methods and Materials This chapter describes the experimental setup (task, phases and selection of subjects) and the measurements (equipment, parameters, sensors, data acquisition and analysis). A. Experimental Setup After preliminary tests, some discussions and a literature review, the task to do for each test subject was defined as follows: lifting a crate of bottles, putting it on a table, taking it again and placing it on the ground. Male subjects handled a full filled crate, females a half filled one. Task. Figures 1 and 2 show half a cycle of the task the subjects need to repeat at least five times per minute for a period of ten minutes. Each cycle starts and ends upstanding. Then the subject takes the crate of 15 kg for males and 8.4 kg for females respectively, lifts it up to a posi- Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 tion in front of the stomach, puts it on the table (height: 0.72 m) and reverse. While using the stoop technique the legs are stretched during the whole procedure. During the squat technique the upper part of the body is more or less upright, the legs bent. Before and after the lifting the subject stands upright for one minute for sensor calibration and to acquire vital parameters during the rest. Figure 1. Stoop technique – half of the cycle. Figure 2. Squat technique – half of the cycle. Phases. Before starting the practical part of the course, the experiment was scheduled and standardized to exclude as many random failures as possible during the preparation of the subject (Figure 3). The sequence is split into four phases. During the first phase (25 minutes) the subject is prepared for the experiment. The electrodes are tested and the maximum voluntary contractions of determined muscles are captured in the second phase (35 minutes). The experiment starts immediately after the configuration of the involved equipment and software. After one minute rest the subject begins to execute the exercise (10 minutes) and rests again for one minute. Then the protocol is continued and the data are saved (21 minutes). During the wrap-up phase (16 minutes) the blood pressure is measured and the subject is interviewed to capture his/her subjective impression of the task. All phases take about 98 minutes per subject. Therefore one day is needed to process eight subjects in one technique. The second technique was executed one week later. The first questionnaire was completed immediately after the lifting task. The second was completed on a daily basis at home over a period of seven days. The content included questions regarding the effort and discomfort in general and in special parts of the body. Using an eleven-point answer scale, the test persons had to judge from 0 (no effort/discomfort) to 10 (very high effort/discomfort). The statistical evaluation was performed by using mean values to compare the two lifting techniques. Test subjects. Eight young and healthy volunteers were enlisted as test subjects in this study: four male and four female subjects of normal weight, between 18 and 26 years old and with a height of 160 to 188 cm (average 173.5, SD 8.6 cm). All were without back pain symptoms and gave their written consent to participate after being informed about the experiment. B. Measurements Vital and motion parameters. To answer the three hypotheses, data about the physiological state of the subject, his/her muscle activities and the motion of the body were captured. The ECG, pulse and blood pressure measurements are standard approaches to evaluate the behavior of the heart: the heart rate, its variability and adaptability to constant or rising loads. Changes in the respiration rate and surface temperature reflect the rising demand of oxygen and the heat build-up during lifting of high load. EMGs are used to estimate the activities of various muscles or groups of muscles. The RGB video and the skeleton stream of the KINECT sensor [14] are captured to estimate the executed lifting process. Equipment and Data Acquisition. In this investigation various devices and sensor systems are used to observe the execution as well as the vital parameters of the test person. The data acquisition from all devices, running on five computers, is synchronized manually by starting the software on demand. The data are sampled with five different rates: 30 Hz on the KINECT (RGB video, depth and the skeleton stream), 256 Hz for respiration, temperature and filtered EMG from ProComp Infiniti [15], 1024 Hz SHIMMER-EMG, 2048 Hz from ProComp Infiniti ECG and EMG and 3125 Hz from the NEUROWERK-EMG. The KINECT, the ProComp Infiniti encoder and the NEUROWERKEMG sensors are connected by wire. The data of the SHIMMER sensors [16] are sent wirelessly. The data acquisition process is observed in real time using the original software (running plots, RGB video stream). All data are transferred sequentially to the host PC and converted into integer formats to save storage on memory and hard discs. Figure 3. Workflow of the experiment The skeletal tracking of the KINECT immediately delivers the 3D-positions of 20 points on a fictive skeleton. Our software called KinectStreamer is connected to the device and receives the skeleton data stream as well as the RGB and the depth streams. Sensors and their placement. All available sensor systems are used to get a maximum of information about Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 169 the physiological state of the test subject. Both ECG sensors are applied ventral. The KINECT sensor is placed 2.5 m right of the subject, so the optical axis is perpendicular to the sagittal plane of the test person. Muscular contraction data were collected for nine muscles. The EMG was recorded from the following trunk and extremities muscles: M. gastrocnemius medialis and lateralis, M. biceps femoris, M. vastus lateralis, M. rectus femoris, M. gluteus maximus, M. erector spinae, M. trapezius ascendes and M. biceps brachii. their characteristics over the 10 minute long experiment while the test subject processed more than 50 lifting cycles. We explain results obtained from observation, measurements and psychological aspects. Later in this section we discuss results related to one (average) lifting cycle. A. Observation All the information about the subjects and their individual characteristics (gender, age, height, fitness, performance, impression, pain, pulse, blood pressure before and after the experiment), the number of executions per minute counted by one examiner as well as abnormalities during the measurement (loss of electrodes, interruption of software) were documented in a file. In table 1 some of these data are presented. 50% of the subjects are female, only one does not work out regularly. The pulse measured immediately after the squat technique is for most of the subjects higher than after the stoop lifting - a first indication that squat lifting is more exhausting or less familiar. Table 1. Selected data of the subjects Gender (f – female, m – male, regular sport activities, their pulse (beats per minute) immediately before and after the experiment and the number of repetitions Figure 4. Placement of the EMG electrodes [17] The muscles were chosen based on their function to carry out the defined motion sequences. Ag/AgCl surface electrodes were applied after a standard skin preparation considering the recommendations from the SENIAM project [18]. Signal analysis. The primary analysis of each signal is processed by programs written in the MATLAB® environment. First of all, the quality and completeness was checked by visual inspection of generated plots. Some signals were corrupted because of failures in data transmission, motion artifacts or software errors. That data was excluded from further investigation. In a second step signals were filtered and smoothed using band pass filters to reduce high frequency noise and to exclude low frequency drifts, e.g. a band-pass filter from 15 to 500 Hz [19] and a notch filter with a blocking frequency of 50 Hz were applied to the EMG signal. Statistical parameters like maximal or mean amplitude were calculated over the whole time, over an interval of seven seconds (the average length of a lifting cycle) or over ten detected lifting cycles. Transformation of the EMG signal from the time to the frequency domain was achieved by the Fast Fourier Transformation over signal segments of 512 ms [20, 21]. The FrequencyAnalysis included the computation of the median frequency and the total power [19, 21, 22]. III. Experimental Results In this section selected results are presented to allow a preliminary answer to the question which lifting technique is preferable. First we focus on the change of all signals or 170 No. Gender Sports Pulse before/after No. of repetitions counted Stoop Squat Stoop Squat 01 f yes 68/108 76/112 73 59 02 f yes 84/116 80/120 52 80 03 m yes 84/120 72/132 78 54 04 f yes 80/132 76/132 91 104 05 m yes 72/88 64/96 54 96 06 m no 72/120 92/136 66 94 07 f yes 68/107 60/132 76 70 08 m yes 76/116 64/140 78 94 μ 4:4 7:1 76/110 73/125 71 81 The number of repetitions does not give any indications about the effectiveness of one or the other technique because it was controlled by the subjects. They had to perform more than 5 repetitions per minute. B. Electrocardiogram (ECG) The ECG was captured in parallel using the ProComp Infiniti encoder and SHIMMER ECG sensor. Both sensors recorded similar data. Figure 5 shows the heart rate of two subjects over all repetitions. Obviously the heart rate rises rapidly at the beginning of the execution (no warm up). Then the increase becomes moderate and after the lifting was stopped, it falls rapidly, which is an indicator for the good fitness of the subject. The curves of subject 1 are below the corresponding curves of subject 6, the only one not working out regularly.The slower decrease of the heart rate at the end (last 1.5 minute) supports this fact. More important, the heart rate during the squat lifting is at all Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 times higher than that during the stoop technique. That indicates the squat lifting technique is more exhausting than the stoop technique. load lifting leads to a fatigue in the back muscle. The figure indicates a higher participation of the back muscle in the stoop technique. The measurements point out that the values reflect the strain in the suspected body areas. The relative measurements in stoop present a threefold higher effort in the M. erector spinae than in the M. rectus femoris. The latter is producing twice as high values as M. erector spinae. Figure 7. M. erector spinae – Maximum amplitudes in stoop and squat Figure 5. Change of the heart rate of subject 1 (blue) and 6 (red) over time using the stoop (full) and squat (dashed) technique. C. Electromyogram (EMG) For the comparison of the course of the maximum amplitude of the M. rectus femoris in stoop and squat the measured values of all subjects were averaged. Figure 6 shows the changes in the maximum amplitude (normalized values) of the M. rectus femoris throughout the lifting task. A comparison of the stoop and squat values illustrates the higher strain of the M. rectus femoris in squat lifting. On average, using squat technique produces threefold greater voltage values than using stoop technique. That corresponds to the characteristic that in squat the load is lifted by stretching the knees instead of using the back. Fatigue is defined in muscle physiology as a state when a subject can no longer maintain a required force [19]. Hence, the maintenance demands an increasing recruitment of motor units [22]. Figure 8 shows the course of the total power for one subject over all repetitions: (1) where SPD is the power density spectrum, ETP the total power. The difference between the absolute values for both techniques is obvious. For the total power in stoop nearly static values were recorded while it is steadily increasing in squat. Both observations indicate a higher strain in M. rectus femoris during squat lifting. Additionally, the course of the total power illustrates the fatigue of the muscle when using squat lifting. To analyze the muscle activities during one lifting an algo- Figure 6. M. rectus femoris – Maximum amplitudes in stoop and squat The visualization of the averaged values (normalized values) of the M. erector spinae is shown in figure 7. Both techniques have the average rise of the values over time in common. This observation supports the assertion that Figure 8. M. rectus femoris - Total power in stoop and squat Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 171 rithm to calculate the average cycle was developed: 1. the sampled EMG signals are filtered using a Butterworth band-pass filter from 30 to 150 Hz, 2. the envelope of the signals is calculated using a RMSalgorithm over intervals of 0.2 s overlapping each other 10%, 3. inspecting the RMS-curves of the four most interesting muscles, the M. biceps brachii was specified for the detection of activities, 4. a threshold of 75% of the mean value is chosen to segment the RMS-signal into two activity and two rest intervals for one lifting (figure 9), 5. this segmentation was applied to the other three muscles and 6. finally, the average for the four normalized intervals was determined over all repetitions. In figure 9 the result of step 4 of the algorithm is represented. The excellent work of the segmentation is visible. D. Psychological Data The immediately conducted survey of all test persons after lifting shows that the subjective general effort and discomfort, the load in quadriceps and hamstrings in squat lifting are higher than in stoop, while the subjective exertion in low and upper back is contrary (figure 11). It is several times higher in stoop than in squat lifting. The information gathered from the interviews presents the expected results in dependency to the described motion sequences of the lifting techniques. Figure 11. Comparison of the general discomfort in stoop and squat Figure 9. Activity detection in EMG for m. biceps brachii in squat, the curve and a zoomed segment The average curves of the EMG of the four muscles for both lifting techniques, using the segmentation of the M. biceps brachii, are shown in figure 10. The activity level of the M. erector spinae and M. biceps brachii are comparable for both techniques with a trend towards a higher activity in stoop while the M. vastus lateralis and M. rectus femoris are more involved in squat. Both show the expected behavior. The assessment of general discomfort one day after the lifting tasks shows similar values to those obtained immediately after the lifting. The comparison of the course of the complaints differs. The discomfort on the first days after using the squat technique decreases. In contrast, the complaints in the back after using stoop are still growing on the second day. Compared to the squat technique, the pain level in the lower back is over ten times higher in stoop. The progression of the general pain levels shows a faster regeneration after using squat technique. On the third day after the lifting task the comparison of the general pain shows lower values for the squat lifting for the first time. On the fourth day after using the squat technique, the test person reported scarcely any complaints. The values of the subjective pain in the back after using stoop are comparatively high. E. Motion Figure 10. Average EMG over all repetitions for subject 01 in stoop (blue) and squat (red) The skeletal tracking of the KINECT sensor [14, 23] immediately delivers the 3D-positions of 20 points on a fictive skeleton (center of joints). In this paper only the points of the middle and the right half are evaluated, i.e. the x-, y- and z-coordinates of 12 points: center of the hip, chest, neck, head, shoulder, elbow, wrist, hand, hip, knee, ankle and foot (figure 12). Figure 12. KINECT Skeleton View with named joints 172 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Every lifting consists of six stages (figures 1 and 2): 1. to grip the crate (to stoop down or to squat), 2. to lift it up and to crook the arms, 3. to put it on the table, to rest and to take it away, 4. to set it on the floor (to stoop down or to squat), 5. to get up without the load and 6. to rest upstanding. To analyze the motion activities during one lifting an algorithm to calculate the average cycle was developed: 1. a Kalman filter [24-26] is applied to the sampled positions to approximate them as well as their velocities needed for the segmentation, at the transition points from stage 1 to 2 and 4 to 5 the vertical position of the head is in local minima which is found using the MATLAB function findpeaks (minimum height is set to 1.5 times of the absolute minimum and the minimum distance to 2 s), 2. the other transition points are detected moving to left or right searching for the first maximum and a velocity approximately equal to zero (Fig. 13), 3. the period of each individual stage is calculated from transition points and added up to the period of each cycle, the average cycle time is calculated (Fig. 14), 4. normalizing each individual cycle the average motion is determined. Figure 14. Averaged cycle time over all repetitions in stoop and squat Figure 15. Average motion cycle over all repetitions for subject 01 in stoop (blue) and squat (red) Figure 13. Detection of cycle points over all repetitions Vertical motion of the head for subject 01 using the stoop (full) and squat (dashed) technique. In figure 13 the detected transition points are marked in the curves of vertical motion of the head and its velocity, respectively. Figure 14 summarizes the result of the segmentation into individual repetitions in terms of the average period for each subject and over all subjects. The average period in stoop is greater than in squat over all subjects which indicates a better performance of squat, especially taking into consideration that the squat technique was used a week after stoop. Figure 15 shows the average motion of selected points of the skeleton which are characteristic for both techniques. The presented motion starts at stage 2 (lifting the crate) and finishes with stage 1 (gripping the crate). The updown-motion (U->D) of the head, used for the segmenta- tion, is similar for both techniques. The left-right-motion (L->R) is the horizontal motion in the sagittal plane while the forward-backward motion is perpendicular to this plane. The horizontal motion of the shoulder as well as its motion relatively to the hip is significantly greater in stoop. The horizontal motion of the knees in the sagittal plane, out of it as well as the flexion of the knee, is significant in squat while there is only a small backward motion in stoop. The flexion of the hip and the elbow is similar for both techniques, although it is greater in squat. The flexion of the ankle seems to be similar for both techniques but it is contrarily: In squat the tibia moves forwards and in stoop backwards. These results coincide qualitatively with expectations. The measurements of the 9 DoF-Shimmer sensors are not considered here. IV. Load Analysis The static load analysis is exemplary done for subject 01 and it is based on the data of the average motion (figure 15). The initial position of stage 2 is estimated as the instant when the load – the torque about the back P and Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 173 the knee PK – is maximal. That situation as well as the length and masses used in the static analysis are shown in figure 16, where M is the mass of the trunk, head, neck, and arms, m the mass of the crate, L the torsion arm of the centre of mass of the torso, lm the torsion arm of the crank, lm the torsion arm of the knee. (3) In table 3 the data, the torques TP and TPK, calculated without and with load m as well as the relationship of the torques without and with load are collected. Obviously, the mechanical stress on the back is much greater in stoop than in squat (150% − 200%) while the relationship on the knee is better (120% − 140%). Dynamic effects are not considered. Holding the crate in the critical position (figure 16) the stress in the back grows up to 140 − 190% relatively to stoop and squat without load. Table 3. Static Analysis of the Maximum Load for Subject 01 Figure 16. Static load analysis in stoop (left) and squat (right) Selected anthropometric data of our test subjects and a standard human adapted from Winter [27] are collected in table 2. Table 2. Selected Anthropometric Data of a Standard Human unit female male kg 60 75 % 49,7 49,7 head and neck % 8,1 8,1 arm % 5 5 thigh % 10 10 M (trunk, head, neck, and arms) kg 40,7 50,9 M (thighs) kg 12 15 height cm 175 187 trunk, head, neck, and arms % 62,6 62,6 thigh % 43,3 43,3 trunk, head, neck, and arms cm 62 70 thigh cm 63 66 trunk, head, neck, and arms cm 39 44 thigh cm 27 29 mass BM (body mass) mass/BM trunk centre of mass/segment length segment length centre of mass The torque about the critical points P – the joint in the back – and the knee PK are calculated on the static load determined by the mass of the torso and of the thighs plus the mass of the crate: (2) 174 unit stoop squat stoop squat M kg 40,7 40,7 40,7 40,7 MS kg 12,0 12,0 12,0 12,0 m (load) kg 8,4 8,4 15,0 15,0 L cm 26 14 26 14 lm cm 52 35 52 35 la cm 3 22 3 22 TP torque without load Nm 105 55 105 55 TP torque with load Nm 148 84 181 106 TPK torque without load Nm 108 81 108 81 TPK torque with load Nm 151 110 185 132 TP with load/TP without load % 141 152 173 194 TPK with load/TPK without load % 140 136 171 164 V. Discussion The segmentation algorithms applied to EMG and motion data as well as the calculation of the average behavior work from sufficient to excellent. Summarizing chapters III and IV, preliminary answers to the three aspects of the hypotheses – exhaustion, healthiness and ergonomics – can be formulated. A. Performance of one lifting Considering the measurements of muscles activities and of motion, it can be stated that the results were as expected: • The activity level of the M. erector spinae and M. biceps brachii are comparable for both techniques with a trend towards a higher activity in stoop. • The M. vastus lateralis and M. rectus femoris are more involved in squat. • The average period in stoop is greater than in squat over all subjects which indicate a better performance of squat. • For both techniques the up-down-motion of the head, the flexion of the hip, the elbow and ankle are similar, but in squat the tibia moves forwards and in stoop backwards. • The horizontal motion of the shoulder is significantly Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 greater in stoop as well as its motion relatively to the hip. • In squat the horizontal motion and the flexion of the knees are significant with a small backward motion only. The simple static analysis of the critical position in both techniques shows: • In stoop the mechanical stress on the back is much greater (150% − 200%), the relationship on the knee is better (120% − 140%). • Holding the crate the stress in the back and in the knees, respectively, grows up to 140 − 190%. The difference is more significant in squat. B. Performance over all repetitions Considering objective and subjective observation as well as pulse, ECG and EMG over all repetitions, it can be stated: • squat lifting has a higher performance (number of repetitions) and is more healthy from the point of back pain (load on erector spinae, discomfort on the back), • stoop lifting is less exhausting (pulse, heart rate) and more comfortable for the subject (general discomfort), but they are more familiar with this technique. VI. Conclusion This paper investigated the hypothesis that the squat lifting technique is more ergonomic, healthy and less exhausting on a real life example of a combined motion of lifting and putting a beer crate into a car trunk. The experimental study was not able to show a significant benefit for one of the lifting techniques. The belief, that stoop lifting is ‘bad’ and squat lifting is ‘good’, could not be confirmed or disproved. Indicators preferring the stoop technique were found as well as aspects preferring the squat technique. To continue studying both lifting techniques the developed algorithms will be automated (no tuning of parameters), using local segmentation techniques, local determination of thresholds, segmentation of each EMG-signal and averaging over each stage of motion. Further information about acceleration and angular velocities should be evaluated. The load analysis of the mechanical stress in the back and the knees should include dynamic aspects. The stress should be addressed to the specific muscles involved in stoop or squat. Furthermore different loads or various heights of the table might be considered. The results should be statistically proofed. Acknowledgement We like to thank all lecturers, students, test subjects and participants taking part in the study and preparing partial results: T. Schrader, M. Bläsing, K. Sens, T. Meißner, A. Nachtigal, N. Hofmann, M. Wallmann. References [1] Kempf, H.-D., Die Neue Rückenschule. Springer.Lezius, 2009 [2] Buhr, M., Der gesunde Rücken: Rückenschmerzen vorbeugen und heilen. Humboldt, 2011. [3] Revuelta, N., Dauphin, A., Kowslowski, O., Dubois, D., and Thevenon, A., Heart rate response to two lifting techniques. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 2000, 81:958–959. [4] Straker, L. and Duncan, P., Psychophysical and psychological comparison of squat and stoop lifting by young females. Australian Journal of Physiotherapy, 2000, pages 27–32. [5] Troup, J., Leskinen, T. P. J., Stalhammar, H. R., and Kuorinka, I. A. A., A comparison of intraabdominal pressure increases, hip torque, and lumbar vertebral compression in different lifting techniques. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 1983, pages 517–525. [6] Hagen, K. B., Harms-Ringdahl, K., and Hallén, J., Influence of lifting technique on perceptual and cardiovascular responses to submaximal repetitive lifting. European Journal of Applied Physiology, 1994, pages 477–482. [7] Dietrich, R., Zeitaufgelöste Frequenzanalyse von EMGSignalen bei dynamischen Hebevorgängen mit zunehmenden Lasten. PhD thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2009. [8] Straker, Leon M., A review of research on techniques for lifting low-lying objects: 1. Criteria for evaluation. In: IOS Press, Work 19/2002, pp. 9-18. [9] Dieen van, J. H., Hoozemans, M. J. M., Toussaint, H. M., Stoop or squat: a review of biomechanical studies on lifting techniques. In: Elsevier Science, Clinical Biomechanics 14/1999, pp. 685-696. [10] Straker, Leon M., A review of research on techniques for lifting low-lying objects: 2. Evidence for a correct technique. In: IOS Press, Work 20/2003, pp. 83-96. [11] Hwang, S., Kim, Y., Kim Y., Lower extremity joint kinetics and lumbar curvature during squat and stoop lifting. In: BMC Musculoskeletal Disorders, 2009, pp 10-15. [12] Loose, H., Orlowski, K., Thiers, A., and Tetzlaff, L., Comparison of two techniques for lifting low-lying objects on a table: Part I: Setup, ecg and motion measurement. BIOSIGNALS 2013, Barcelona Spanien, 11.-14. February 2013, Proceedings, ISBN 978-9898565-36-5, pp. 388-391. [13] Thiers, A., Loose, H., Orlowski, K., Bläsing, M., Wallmann M., Comparison of two techniques for lifting low-lying objects on a table: Part II: EMG and Psychological Measurement, BIOSIGNALS 2013, , Barcelona, Spanien, 11.-14. February 2013 Proceedings, ISBN 978-989-8565-36-5, pp. 248-253. [14] KINECT for Windows, From: http://www.microsoft. com/en-us/kinectforwindows/develop/, 11.04.2013. [15] Thought Technology, Basics of Heart Variability Ap- Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 175 [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] 176 plied to Psychophysiology. From: http://www.thoughttechnology.com/, 11.04.2013 Shimmer Research Support, EMG User Guide Rev 1.2. Shimmer Research, 15.05.2012. Kohl, Martin L.: Die Muskulatur des Menschen. http:// www2.uni-jena. de/erzwiss/projekte_2004/martin_ laudenbach_kohl/die_muskulatur.htm. Version:2004, Abruf: 15.04.2012 SENIAM project, Sensor placement. Website. Available online at http://www.seniam.org; 25.10.2012. Merletti, R. and Parker, P. A., Electromyography. John Wiley & Sons, 2004. Grimshaw, P., Lees, A., and Fowler, N., Sport and Exercise Biomechanics (BIOS Instant Notes). BiosScientific Publ, 2006. Kaplanis, P., Pattichis, C., Hadjileontiadis, L., and Roberts, Surface emg analysis on normal subjects based on isometric voluntary contraction. Journal of Electromyography & Kinesiology, 2009, pages 157–171. Lukas, C. M., Kraftverhalten und elektromyographische Untersuchungen an der Unterschenkelmuskulatur bei [23] [24] [25] [26] [27] Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 Patienten nach operativ versorgter Achillessehnenruptur. PhD thesis, Eberhard-Karls-Universität zu Tübingen, 2000. Loose, H. Orlowski, K., Measurement of Human Locomotion: Evaluation of Low-Cost KINECT and SHIMMER Sensors. In: MSM 2012, The 8th International Conference Mechatronics Systems and Materials, July 8-13, 2012, Bialystok. Welch, G., Bishop, G., An Introduction to the Kalman Filter, University of North Carolina, Department of Computer Science, TR 96-041, 2001, http://info.acm. org/pubs/toc/CRnotice.html, 15.01.2013. Welch, G., Bishop G., SCAAT: Incremental Tracking with Incomplete Information, http://www.cs.unc. edu/~welch/media/pdf/scaat.pdf, 14.01.2013. Welch G., SCAAT: Incremental Tracking with Incomplete Information. PhD Thesis, University of North Carolina, TR 96-051, 1996 Winter D.A., Biomechanics and Motor Control of Human Movement, WILEY, 2009. 5.10 Thermal effects due to focused light from glass fronts By Prof. Dr. Klaus-Peter Möllmann, Prof. Dr. Michael Vollmer Abstract Modern skyscrapers often have curved shapes as well as shiny reflective glass fronts which allow for appreciable reflection of sun light. As a consequence, light may be focused which can cause undesired thermal effects. One example, having become famous as the skyscraper death rays, had led to a preliminary scientific study of the optics of such curved glass buildings which was presented at the research session of Inframation 2011. Meanwhile the problem has been studied in more detail and the present paper will give an easy to understand overview of the general problem, its consequences and the solution. In detail, we first describe and visualize under which circumstances large buildings can behave as convexly shaped curved mirrors and what consequences are to be expected. Second we will summarize experimental findings of the temperature increase in respective focal areas and how IR imaging can be used to study this problem. (Nachdruck von: Möllmann, K.-P.; Vollmer, M. (2012): Thermal effects due to focused light from glass fronts. Inframation 2012, Proc. Vol 13) the term is used for the geometrical feature which results while projecting the light onto a plane. In general the caustics represent locations where the irradiance is higher with regard to adjacent locations! The shape of caustics are well defined and characteristic for the geometry of the reflecting surfaces. General theoretical treatments of caustics for various geometries can be found in the literature. Here we will summarize some findings for cylindrical mirror sections since these resemble the situations encountered in some modern buildings. More information and additional references can be found in [2,3]. Theoretically, a cylindrical mirror (figure 1, after [3]) is described by its height h, its radius of curvature R, its segment width, and the direction of the optical axis. For incident light which is parallel to the optical axis, a focal line is found at a distance of R/2 (in projection plane it is denoted as focal point F). Incident light is characterized by its zenith angle δ (or its respective solar elevation angle s= 90°-δ) and the azimuth angle φ with respect to the optical axis of the mirror. 1 Introduction Skyscrapers are masterpieces of architecture, with many of the modern versions having curved building fronts involving architectural glass which yields shiny glass fronts. This leads to spectacular views and fascinating sights from the distance, however, reflections of sun light can cause disturbing and blinding light spots. Those from curved buildings can lead to focal areas – also denoted as caustics – where large irradiance occurs which can lead to undesired thermal effects [1]. Based on initial investigations already presented at Inframation 2011 [2] we here present a summary of the respective effects from a more extensive research [3]. 2 Parameters for Curved Surface Mirrors Roughly speaking reflecting surfaces can be divided into those who give perfect images and those who don‘t. A mirror is said to produce ideal (or perfect) images if all of the incident parallel light passes through a single point after being reflected by the mirror. This holds for some aspherical mirrors such as parabolic ones, but it does not for spherical or cylindrical mirrors. For the latter case one may define a so called caustic which is the three dimensional enveloping curve or surface of reflected light rays. Mostly Figure 1. Schematic geometry for the reflection of light from a half cylindrical mirror as top view (left), and in three dimensional perspective (right). F denotes the focal point for paraxial rays. Relevant parameters of the mirror are radius of curvature R, height h and orientation α of its axis with respect to the south direction. Additional parameters for the direction of the incident light of the sun are the sun azimuth angle φ and either sun elevation s or the complimentary zenith angle δ (δ = 90°-s). 3 Simulations and Experiments for Half Cylindrical Mirrors For simplicity, we first assume light with azimuth angle 0°, i.e. which is incident in the plane defined by the light direction and the optical axis as indicated by Fig. 2 (after [3]). If the zenith angle δ is too small (high sun elevation) the Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 177 focal point cannot be reached by any reflected light. The focal point can be reached for the first time with increasing δ if the condition h • tan δcrit=R/2 is fulfilled. This defines, for given geometry (h, R), the respective zenith angle δcrit which is special for cylindrical mirrors as will be seen below when discussing the respective caustics. with some experimental results. The angle of observation was different in order to avoid blocking the sun light with the camera, still the caustics are qualitatively very similar to the simulation. Figure 3. Comparison of simulations (top) and experimental results (lower rotated images) using sun light shining on a half cylindrical mirror (h = 9.2cm, R = 6.2cm) for approximately the same solar angles. Figure 2. Geometries (top) and respective caustics (bottom) of a half cylindrical mirror for increasing zenith angle δ For small δ (left), no focus or caustic is formed; at the critical condition, the focal point is reached for light reflected from the top of the mirror; for larger δ, the focal point is reached by light reflected from lower building. 4 Caustics for Realistic Sun Elevation and Azimuth for Various Las Vegas Summer Days The caustics of cylindrical mirrors have been studied theoretically using the freeware program “persistence of vision raytracer” (POV) [4] as well as experimentally using half cylinders (here h=9.2cm, R=6.2cm) whose surfaces were covered by mirror foil with (wavelength dependent specular) reflectivity R≈0.65 to 0.7 in the visible spectral range. Figure 2/bottom shows some results from the simulations with a vertically oriented half cylinder and parallel light (in the experiments sun light was used, therefore the light source will be denoted as sun from now on) being incident with azimuth angle φ = 0° and varying sun elevation s = 90° -δ (δ is the zenith angle defined in figure 1). A section of the three dimensional caustic is projected on the two dimensional horizontal surface at the bottom of the cylinder. Depending on the height of this surface, different parts of the caustic are monitored. If the sun would be in the zenith, there could be no reflection at all. For increasing zenith angle (from left to right) the respective shadow from the cylinder can be seen. For small δ<δcrit, the reflected light starts to move away from the vertex into the direction of the focal point (left). Once, the zenith angle δ has reached the value for the condition h•tanδcrit = R/2, the focal point is formed (middle). For still larger δ<δcrit, i.e. lower sun elevations, the irradiance within the focal point decreases as a circle starts to form around the focus, spreading the light into a larger area. Comparing the three images visually, the one with δcrit, producing the focal point seems to have the largest irradiance within a small area. This is supported by a more detailed study [3], i.e. for any cylindrical mirror, there is an optimum condition close to the critical angle where the irradiance within the focal area, defined by the intersection of the caustics with the respective plane of observation, is highest. Figure 3 (after [3]) shows a comparison of two simulations Similar to figure 2, caustics for a large variety of mirror parameters were computed (see [2,3]). Here we just want to discuss mirror building caustics during the course of certain summer days. There are a variety of possible programs available to compute the exact sun position as function of location on earth, date and time, e.g. [5]. Figure 4 depicts as an example three sun paths, i.e. plots of sun elevation s as function of time or azimuth angle. For the examples June 21st, July 14th, and August 9th 2011 were chosen for a location in Las Vegas. Obviously, sun elevation can reach quite large values for at least 2 hours with respective changes of more than 80° of the azimuth angle. As an example for the caustics, figure 5 shows the results of the POV simulation for the sun path of July 14th. A cylinder segment with optical axis pointing in the south direction is illuminated by parallel light and the angle of incidence varies as for July 14th from figure 4. The sun elevation was above 70°, i.e. close to the critical 178 Figure 4. Theoretical sun path diagrams for three different dates in Las Vegas. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 a b c Figure 5: Caustics for cylinder segment mirror for the sun path of a Las Vegas summer day (July 14th) at times 12.30 pm (a), 12.46 pm (b), and 1 pm (c) for sun path according to figure 4. condition of 71.5° for a cylinder segment with R=113 and h=169. It can therefore be expected that the much larger changes in azimuth will have a more pronounced effect on the caustic than the rather small changes of elevation. Figure 5 qualitatively shows that the half hour around local noon from 12.30 pm (with φ=-15.2°) to 1 pm (φ=12.3°) shows strong changes of the caustic pattern with quite large irradiances. Earlier and later times (not depicted) show much smaller irradiances due to the spread of radiation onto a larger focal area as well as due to the reduced incident power onto the mirror. 5 Quantitative Estimates In order to quantitatively estimate the changes of irradiance in the focal areas with respect to normal illumination of a horizontal surface, some quantitative simulations with the commercial optical simulation software Zemax [6] as well as some measurements with a cylindrical mirror model have been performed. The theoretical model was scaled 1:1000 with regard to a realistic large building, i.e. in the simulation mirror dimensions were given in mm. The light source was modeled as parallel light with a total power of 1 W within a circular area of 50 mm radius. The irradiance on a horizontal plane in front of the mirror is computed quantitatively. For the plot of the caustic and irradiance due to the reflected as well as unperturbed light rays hitting the surface, a total of five million light rays within the light circle were followed using ray tracing procedures. Figure 6 depicts results for a section of a cylindrical mirror with radius of curvature of 160 mm and a width of the Figure 6. Left: 2-dim plot of the caustic of a cylinder segment mirror with R= 113, w=50 and h=169 for φ=0° with solar elevation s=69.7° giving maximum irradiance. Right: 3-dim plot of the same data (numbers in W/cm2), illustrating the extremely sharp and pronounced maximum. illuminated section of about Rsun=50 mm. The azimuth angle was φ=0° and the sun elevation was at the condition of maximum irradiance. Figure 6 illustrates that for azimuth angle φ=0°, the maximum irradiance on a horizontal projection plane at the lower end of the cylindrical mirror change does not occur for sun elevation s=90°-δcrit, but rather at a somewhat smaller elevation, here of 69.7°. This is understandable since the condition for δcrit means that just the light hitting the upper part of the mirror is able to reach the focal point. For lower sun elevation, more parts of the mirror can contribute to reflected light irradiance within the focal area (more details on influence of incidence angle on irradiance, see [3]). We found a maximum irradiance which is about a factor of 100 higher than the respective irradiance on the same surface without reflection from the mirror. The three dimensional plot (right) gives just another representation of the maximum irradiance condition, to better visualize the dramatic focusing effect. If – as usual in reality – azimuth and zenith angle change during a day, the caustics shift and the irradiance patterns and maximum values change yielding either single or double peak structures (see figure 7). Respective simulations resulted in enhancement factors of typically larger than 20 for time scales of several hours. For any given critical value of irradiance, figure 7 then allows to define the critical times of the day. The respective solar angles then define the focal areas in front of the mirror, which may give rise to irradiation problems. Figure 7. Maximum irradiances computed with ZEMAX within the caustic of a cylinder segment mirror with R=113, w=50 and h=169 for the sun path diagrams of Fig. 4. The absolute maximum for August 9th corresponds to an irradiance enhancement of 98 (further details, see text). Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 179 6 Experiments So far we have studied caustics and areas with large irradiance due to reflected light from cylindrically shaped mirrors. The respective phenomena have become famous for one building in particular, the Vdara in Las Vegas (e.g. [1], see Fig. 8). Due to the focussing of sun light by the huge mirror-like building surface, focal spots in the pool area in front of the building were formed, which were reported to cause sun burn and melting of plastic bags. Figure 8. Photo from the Vdara hotel in Las Vegas In order to investigate the thermal effects due to light focusing of such a building, we prepared a building model with a scale 1:200 (figure 9). The model was made of a wire mesh structure. A mirror foil with typical specular reflection between 65 and 70% in the visible spectral range was attached to the structure, creating portions of cylindrical mirrors. The caustic and respective thermal effects can be observed on the horizontal plate at ground level of the structure. This horizontal area can be covered by piece of paper indicating a pool area or whatever is needed. This model was used with sun light for clear skies in June 2011 in Brandenburg. Fig. 9/right shows an example of the observed caustics. Depending on sun elevation and azimuth angle, each of the two mirror segments contribut- ed differently. All of the observed caustics were consistent with the theoretical simulations. The enhancement of irradiance in the focal areas lead to observable thermal phenomena. We used various different projection planes, e.g., a horizontal white, wooden board, black paper or plastic foil. Figure 10 depicts results recorded with a LW IR camera. Within seconds the surface temperature of the wooden board was rising by more than 30°C. The maximum observable temperature rise and the time constant depend on the irradiance which is available, the ability to absorb sun radiation of the objects, the heat capacity and heat conductivity of the objects as well as their ability to loose energy via conduction, convection and radiation [7, 8]. The effect can be optimized, e.g. by using black cardboard or plastic foil. Fig. 10 also depicts results for these materials obtained with our building model. The 1.5 cm thick wooden bottom plate reached temperatures of up to 110°C after a few minutes. This maximum occurred when the caustics of the two front mirrors overlapped. The temperature of a thin sheet of black paper rose to more than 250°C within seconds! A black plastic foil could not even reach equilibrium temperatures before starting to melt within seconds already below 200 °C. It is also not advisable to have skin exposed for a long duration within these focal areas. Keeping in mind, that reflected sun light also includes UV radiation, it is obvious that intense irradiation in such focal areas can also cause enhanced tanning and therefore a much shorter time scale for getting a sun burn. A final experiment with the building model tried to explore the irradiance effect regarding modification of organic material. Figure 11 (after [3]) shows the set up: a small thermal mass pan was made of aluminum foil with black paper (high absorption coefficient) at the bottom. Then a fresh egg was put into the pan and placed into the focal area of the mirror. It could be demonstrated that within a few minutes, the egg parts within the focal area were fried whereas adjacent regions were still raw. plate foil Figure 9. Set up of laboratory model with approximate scale 1:200 with regard to the Vdara building complex together with IR camera illuminated by the sun (left) and example for caustics observed on the horizontal bottom plate of the structure (right). 180 Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 paper Figure 10: Examples of thermal effects due to building model at high sun elevation. Black paper and black plastic foil were getting very hot within seconds, with the foil melting. The temperature range had to be changed up to 500°C for these measurements! Testing the focal spot with a hand only worked for several seconds before the experimenter decided to stop the test. Figure 11: The building model even allowed frying an egg which was placed in the focal area (a). Close up view (b). 7 Conclusions We have investigated caustics and respective enhancement of irradiance on horizontal surfaces due to reflection of sun light with cylindrically shaped mirrors. Qualitative simulations with the ray tracing program POV easily depict the critical areas with high irradiance as a function of the relevant parameters mirror radius, height, width, and orientation as well as sun elevation and azimuth. Quantitative ray tracing analysis with the program ZEMAX shows that the maximum irradiance for a chosen specific geometry can be a factor of about 100 larger than for normal conditions without reflections. Such large irradiances can cause thermal or photochemical effects which are easily detectable in experiments. Besides visual images, infrared thermal imaging was used to detect the thermal effects within areas of high irradiance. Wooden plates can heat up above 100°C within minutes and paper can easily get very hot well above 200°C within seconds. Similarly plastic bags can melt in the focal areas. Skin exposure also leads to temperature rises beyond the point of feeling comfortable. Even eggs may be fried. The enhancement of irradiance depends on the sun elevation and azimuth angle and thus changes during the year but also during a day. We expect the occurrence of this optical phenomenon to increase. This is not only due to the desire of appealing appearance but also to the increasing importance of energy efficiency of buildings. The latter promotes the use of architectural glass with typical reflectivities >20% in the visible spectral range. Therefore we recommend that - for new buildings - one should make a careful analysis of sun paths and building orientation in advance and maybe change the orientation of the whole assembly accordingly. For existing buildings, one may reduce the specular reflectivity of the mirrors, e.g. by increasing the diffuse scattering contribution by making the mirror surfaces rough or adding a rough foil. Finally there is the additional option to provide shade regions in the critical areas. References [1] http://www.dailymail.co.uk/news/article-1315978/LasVegas-hotel-death-ray-leaves-guests-severe-burns.html [2] K.-P. Möllmann, M. Vollmer, M. Winburn, Optics of glass fronts of buildings: the science of skyscraper “death rays”, Inframation Proc. Vol. 12, 79-92 (2011) [3] M. Vollmer, K.-P. Möllmann, Caustic effects due to sun light reflections from skyscrapers: simulations and experiments, Eur. J. Phys. 33, 1429–1455 (2012) [4] http://www.povray.org/ [5] www.calsky.com [6] Zemax is a professional optical simulation software, available from http://www.zemax.com/ [7] M. Vollmer, K.-P. Möllmann, Infrared Thermal Imaging: Fundamentals, Research and Applications, Wiley (2010) [8] M. Vollmer, Newton´s law of cooling revisited, Eur. J. Phys. 30, 1063-1084 (2009) Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 181 5.11 Kompetenzbrücken zwischen Schule und Hochschule Von Prof. Dr. Friedhelm Mündemann, Sylvia Fröhlich, Oleg Ioffe, Franziska Krebs Abstract In diesem Beitrag wird anhand einer Analyse kritischer Studienverläufe, mitgebrachtem Vorwissen und semesterbegleitenden Kenntnis-Checks im 1. Studiensemester die Problematik verringerten Vorwissens für ein InformatikStudium an der Fachhochschule Brandenburg beschrieben. Studienanfänger/innen sind sich beim Übergang Schule Hochschule kaum bewusst, dass sich vieles ändert: • Die Zeittaktung des Lebens (Semesterstruktur) • Die Selbstbestimmtheit des Lebens • Die Stoffdichte des zu Lernenden • Die Abstraktheit des zu Lernenden Studienanfänger/innen haben bei Aufnahme eines Studiums oft keine verlässliche Rückmeldung darüber, wie ihr eigener Stand in Bezug auf die Anforderungen eines Studiums ist — insbesondere im Bereich der studiengangsspezifischen mathematischen Vorkenntnisse. In der Folge verzeichnen Hochschulen eine große Zahl von Studienabbrecher/innen schon im/nach dem ersten Semester. Vor Beginn des Projektes „Kompetenzbrücken“ wurde im WS 2011/12 eine Analyse „schwerer Fächer“ in den Informatik-Studiengängen für die Jahrgänge 2006 – 2011 durchgeführt, um zu ermitteln, in welchen Modulen Studierende seit Einführung der gestuften Studienstruktur am häufigsten in Schwierigkeiten kamen. Analysiert wurden alle Kohorten von 2006 bis 2011 für 6.432 Prüfungsereignisse von Studierenden des FB Informatik und Medien der Fachhochschule Brandenburg. Untersucht wurden 1.268 problematische Studienverläufe, davon ENB Prüfung endgültig nicht bestanden 864 2VEx nach 2. Versuch selbst exmatrikuliert 61 3VBest 3. Versuch notwendig, aber bestanden 373 Probleme in Fächern des 1. Semesters traten auf in Mathematik 1 (# = 180), Algorithmen und Datenstrukturen (# = 170), Programmierung 1 (# = 159), Informatik und Logik (# = 141). Um einen erfolgreichen Studieneinstieg zu ermöglichen, werden diese Fächer über KompetenzChecks als Rückmeldung an die Studierenden unterstützt, begonnen mit der Entwicklung von Mathe-Checks. Das Eingangskompetenzprofil wurde aus einer fachbereichspezifischen Mathematikaufgaben-Sammlung abgeleitet, deren sichere Beherrschung Studienvoraussetzung ist und als Eingangs-Test angeboten. Erhoben wurden Vorkenntnisse in Mathematik zu Studienbeginn, Daten zu Herkunftsland und vorlaufender Schulausbildung. Test 1 und 2 umfassten als fachliche Gebiete • Rechenregeln (+, –, *, /): für natürliche Zahlen, für rationale Zahlen (= Brüche) • Teilbarkeitslehre: Divisionsregeln durch 2, 3, 5, 9 und 10, 182 Primzahlen, Primfaktoren und Primfaktorzerlegung, ggT (größter gemeinsamer Teiler), Division der natürlichen Zahlen mit Rest • Terme: Polynomdivision ohne und mit Rest, Lösen von linearen Gleichungen und Ungleichungen • Umkehrfunktion • Umrechnungen von Einheiten: Stunden/Minuten/ Sekunden, Allgemeine Einheitsgrößen • Ablesen von Koordinaten aus dem Koordinatensystem • Begriffe „mindestens“ und „höchstens“ (Allgemeinwissen) • Berechnung geeigneter Quadratzahlen mit Hilfe von binomischen Formeln Im WS 12/13 wurden semesterbegleitend 5 Mathe-Tests durchgeführt (Test 1 und Test 2 enthielten genau dieselben Fragen!). Die Jahrgangsstärke betrug 193 Studierende, von denen 163 im 1. Fachsemester immatrikuliert waren. Zeitliche Abfolge / Themen #TN Pflicht? Online-Test 1: mitgebrachte Mathe-Kompetenzen (MATH-Bridge, DFKI) 88 ja Papier-Test 2: mitgebrachte Mathe-Kompetenzen 85 ja Papier-Test 3: Mengenlehre, Relationen, Funktionen, Abzählbarkeit 84 ja Papier-Test 4: Analysis 51 nein Papier-Test 5: Teilbarkeitslehre, modulare Arithmetik, Kombinatorik 32 nein Klausur: 91 davon 1. Fachsemester 79 Welche Themen machten den Studierenden bei den Eingangstests Probleme (%-Angaben: richtige Lösungen)? • Koordinaten ablesen 96 % • Grundrechenarten 94 % • Allgemeinwissen 93 % • Bruchrechnung (rationale Zahlen) 87 % • Teilbarkeit (Zahlentheorie) 81 % • Umstellungen (gesamt) 79 % • binomische Formeln 57 % • Quadratzahlen 55 % • Terme 47 % • Umkehrfunktionen 43 % Welche Themen machten den Studierenden bei den Tests 3 bis 5 Probleme? • Mengenlehre 63 % • Konvergenz von Folgen 37 % • Modul-Arithmetik 36 % • Kombinatorik 33 % • Differenzierbarkeit von Funktionen 19 % • Relationen 2% Als Zusatzangebote wurden 8 Tutorien eingerichtet. Im Mittel erschienen 5 Studierende zu den einzelnen Tutori- Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 enterminen, von den Erschienenen hat im Mittel nur eine(r) später die Klausur bestanden. Das Tutorien-Angebot scheint also als „Quick-Fix“ keinen Erfolg zu versprechen. „Lessons learnt“ • Klausurergebnis korreliert mit Vorkenntnissen • Vorwissen schwankt studiengangsspezifisch • Vorwissen ist nicht sehr stabil • Tutorien brachten kaum Verbesserungen • Studierende „alter“ Jahrgänge fallen deutlich eher durch die Klausur • Alles war ein riesiger Aufwand ... Für die Diskussion Unterscheiden wir zwischen Studierwilligkeit und Studierfähigkeit! Es zeigt sich, dass heute nicht mehr alle Bewerber/innen um einen Studienplatz auch fähig sind, ein Studium erfolgreich zu starten und abzuschließen, weil ihnen geeignete Vorkenntnisse fehlen. Am 28.1.2013 erfolgte die Weitergabe der Mathe-Checks an Gymnasien im Land Brandenburg, um an der Schnittstelle zum Studium Transparenz über die MathematikStudienanforderungen zu schaffen. Die Testergebnisse des Eingangstests lassen klare Wissens- und Fertigkeitseinschränkungen bei den Studienanfänger/innen erkennen. Hier ist noch zu klären, inwieweit diese Lücken auf geänderte Lehrpläne von Schulen zurückzuführen sind. Sollte diese Vermutung zutreffen, so kann dies die Konsequenz haben, dass in naher Zukunft Hochschulen ein Abitur nicht mehr als uneingeschränkten Hochschulzugang anerkennen können, da in der (zeitlich und inhaltlich eng) gestuften Studienstruktur für die Hochschulen kein Raum bleibt, Kenntnis- und Fertigkeitslücken ohne Überschreitung der „vorgeschriebenen“ zulässigen studentischen „work load“ auszubessern. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 183 5.12 Zum Stand der International Financial Reporting Standards Von Prof. Dr. Joachim S. Tanski 1 IFRS als kapitalmarktorientierte Rechnungslegung 2 IFRS als regelbasierte Rechnungslegung Neben der traditionellen Rechnungslegung, die in Deutschland seit Jahrzehnten durch das Handelsgesetzbuch geprägt ist, hat sich vor allem im anglo-amerikanischen Raum die sog. kapitalmarktorientierte Rechnungslegung entwickelt. Die beiden wichtigsten Vertreter dieser kapitalmarktorientierten Rechnungslegung sind die • International Financial Reporting Standards (IFRS), welche vom International Accounting Standards Board (IASB) für eine internationale Klientel entwickelt werden, und die • General Accepted Accounting Principles (GAAP), welche vom Financial Accounting Standards Board (FASB) für die USA entwickelt werden, weshalb dieses Regelwerk häufig auch US-GAAP abgekürzt wird. Die kapitalmarktorientierte Rechnungslegung hat als Hauptinformationsgruppe die Anteilseigner (Aktionäre) im Blickfeld, weshalb die Informationsbereitstellung über das Vermögen eines Unternehmens zur langfristigen Erwirtschaftung von Cashflows und Gewinnen im Mittelpunkt stehen. Tatsächlich weitet sich der Anwendungsbereich der kapitalmarktorientierten Rechnungslegung auch in kapitalmarktferne(re) Unternehmen aus. Dies liegt u.a. daran, dass • immer mehr kleinere Unternehmen z.B. als Töchter von Großunternehmen auf IFRS-Basis zum Konzernabschluss zuliefern müssen oder dass • in Ländern wie Deutschland mit einer starken Fremdkapitalfinanzierung über Banken1 ebenfalls die IFRS bei jedem börsennotierten Unternehmen anzuwenden sind. Das IASB hat aber nun selbst den Pfad der Kapitalmarktorientierung verlassen und eine geringfügig ausgedünnte, jedoch weiterhin sehr umfassende IFRS-Fassung für kleine und mittlere Unternehmen, KMU (small and medium entities, SME) herausgegeben, die in weiten Bereichen mit der „normalen“ IFRS-Fassung identisch ist. Ob ein so weit reichendes Verbinden der Rechnungslegung von Großunternehmen und Kleinunternehmen sinnvoll ist, darf grundsätzlich bezweifelt werden; noch mehr mangelt es an einer Nützlichkeit von Kleinunternehmer-IFRS für diese Unternehmen und der mit ihnen verbundenen Personen.2 Dies führt auch zu einer weitreichenden Ablehnung in der Praxis.3 Weltweit wird zwischen regelbasierten (rule-based) und prinzipienbasierten (principle based) Standards unterschieden.4 Gill erklärt die Regelbasierung so, dass ein Vater seinem Kind eine exakte zeitliche Vorgabe (z. B. 23 Uhr) für die abendliche Heimkehr macht und dazu 15 „präzise“ Ausnahmeregeln (z.B. für schlechtes Wetter, wobei offen bliebe, was die Merkmale dafür wären) für eine abweichende Zeit definiert, bei Prinzipienorientierung würde dieser Vater seinem Kind allein aufgeben, zu einer angemessenen Zeit zuhause zu sein.5 Aus solchen Überlegungen wird gefolgert, dass die US-GAAP als regelbasiertes Standardwerk anzusehen seien, während die IFRS die Prinzipienorientierung verkörpern. Dies wird gerne auch mit dem Umfang der Standards untermauert6, da die regelbasierten US-GAAP 25.000 Seiten, die IFRS aber „nur“ 2.700 Seiten umfassen, also nur knapp 11 % der US-GAAP. Bei diesen Überlegungen wird übersehen, dass diese Unterscheidung aus dem anglo-amerikanischen Raum kommt, also aus einem Gebiet, in dem Kenntnisse über kontinental-europäische Rechnungslegung, insbesondere auch die HGB-Rechnungslegung, als weitgehend abwesend betrachtet werden müssen. Wer nur die US-GAAP und die IFRS betrachtet, kann möglicherweise zu der oben dargelegten Schlussfolgerung gelangen. Bezieht man das HGB jedoch in die Überlegungen ein, so ergibt sich ein anderes Bild. Die HGB-Gesamtfassung des BilMoG umfasst in einem schlichten Ausdruck 93 Seiten. Der reine Rechnungslegungsteil würde dann wohl formatiert ca. 60 Seiten haben, also nur 2,2 % des IFRS-Umfangs (oder 0,2 % der US-GAAP). Der Seitenumfang als Indikator spricht also dafür, dass es sich beim HGB auf jeden Fall um eine Prinzipienorientierung handelt. Zu berücksichtigen ist auch, dass die IFRS vergleichsweise jung sind und jährlich kräftig und hemmungslos wachsen. „Wie ein Blick auf die Grundsatzregelung in IAS 8.10 zeigt, sind die IFRS eben nicht die Anwendung allgemeiner Regeln, die dann deduktiv auf Einzelfälle angewendet werden, sondern sie stellen einen Flickenteppich von Einzelregelungen dar, die gewissermaßen induktiv die jeweils engen Einzelfragen behandeln und sich in Details verlieren.“7 Die oben dargestellte Regel für das heimkehrende Kind zu 4 5 1 2 3 Vgl. hierzu Gerum/Mölls/Shen (Rechnungslegung). Vgl. ausführlich und zutreffend begründet Schildbach/Grottke (IFRS for SMEs). Vgl. Grottke/Späth/Haendel (Vorteil). 184 6 7 Nachfolgendes verändert entnommen aus Tanski (Bilanzrechtsmodernisierung) S. 18f. Gill (IFRS). So beispielsweise Thomas, James: Convergence: Businesses and Business Schools Prepare for IFRS, in: Issues in Accounting Education, 3/2009, S.369-376, hier S. 371. Bartsch (Finanzmarktkrise) S. 97. Wissenschaftliche Beiträge | Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 einer „angemessenen“ Zeit zuhause zu sein, beschreibt in Wahrheit die Sprache des HGBs. In den IFRS würde zwar wohl auch zunächst die Ermahnung einer „angemessenen“ Zeit zu finden sein, die dann jedoch um 15 Fälle mit umfangreichen, aber auslegungsbedürftigen Ausführungen zur verbindlichen Interpretation der „Angemessenheit“ ergänzt sind.8 Auch insoweit sind die IFRS näher an den US-GAAP als am HGB. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass aufgrund des Konvergenzprojektes eine Übereinstimmung von IFRS und US-GAAP angestrebt wird. Auch dies könnte eine noch stärkere Hinwendung der IFRS zu einer Regelbasierung zu Folge haben.9 Die praktische Auswirkung einer Regelorientierung besteht darin, dass sich hieraus häufig größere bilanzpolitische Spielräume ergeben, in dem Geschäftsvorfälle so gestaltet werden, dass sich gezielt bestimmte Regeln anwenden lassen (oder deren Anwendung eben ausscheidet). Der Standardsetter reagiert darauf gerne mit weiteren Regeln und schafft so einen Regelüberfluss (rule-overload).10 accounting rules that anticipate future income and that overstate income and assets, and greater emphasis on ensuring appropriate implementation and on standards that require bad news to be recognized when it becomes known.“19 Zusammenfassend kann man mit Luttermann feststellen: „Insgesamt fehlt den IFRS ein stimmiges, systematisch umgesetztes Konzept. Sie sind ein fallgetriebener, ständig geänderter Flickenteppich (‚rules based approach’) ohne Bewertungskonzept, wie die Finanzkrise dramatisch offenbart. Vermeintliche Vorteile der IFRS ggü. dem HGB zeigen sich dünn, während die gravierenden Mängel belegt sind. Bis hin zu weithin verkannten Minderheitsvoten des IASB bei der sog. Standardsetzung, die faktisch viele Wahlrechte (authoritative support) bieten.“20 „Lassen wir uns mit IFRS [...] weiter auf Scheinwelten ein, auf Willkür und Hoffnungswerte? Rechnungslegung ist ein Rechtsakt, kein marketingmäßig betreibbares Geschäftsmodell. [...] Die Rechenschaft erfordert Fakten und faktenbasierte Bewertung.“21 3 Kritik an den IFRS Schon früh tauchten – bis heute nicht ausgeräumte – Bedenken auf, dass die internationale Rechnungslegung bessere Aussagen bzw. Informationen liefern könne11 und dass wohl nur die sinnvolle internationale Harmonisierung der Rechnungslegung eine Begründung für die IFRS (damals noch IAS) liefern kann.12 Diese Bedenken basieren nicht zuletzt darauf, dass die IFRS weder ein geschlossenes Rechnungslegungskonzept erkennen lassen13, noch dass diese Standards eine Konstanz im Zeitablauf haben14. Insbesondere die Finanzkrise zum Ende des ersten Jahrzehnts ließ den Verdacht aufkommen, dass beispielsweise die starke Fokussierung auf die Fair-Value-Bewertung (in den IFRS) zu einer Verschärfung dieser Finanzkrise führt;15 diese Bedenken konnten bis jetzt nicht ausgeräumt werden.16 Ein weiteres Problem des Fair Value ist die Tatsache, dass dieser (im Rahmen einer Bilanzanalyse) nur schwer interpretierbar ist.17 Bei einem Vergleich der Konzernrechnungslegung stellt Küting fest, dass „das IFRS-System – im Vergleich zu den HGB-Normen – mit den Begriffen ‚komplexer’, ‚aufwendiger’, ‚unverständlicher’ und ‚weniger nachvollziehbar’ belegt werden“ muss.18 „These standards should be reconsidered, with less emphasis on 8 Der Bilanzpraktiker greift angesichts der wortreichen Interpretationen dann gerne auf die konkreten Grenzwerte der US-GAAP zurück. 9 Dem steht nicht entgegen, dass die SEC durchaus zu etwas mehr Prinzipienorientierung anstrebt. 10 Vgl. ausführlich Tanski (Bilanzpolitik) S. 22f. 11 Vgl. z.B. Schildbach (Fair value accounting). 12 So z.B. Tanski (Rechnungslegung) S. 92 ff. 13 Vgl. Ballwieser (Konzeptionslosigkeit). 14 Zur Zeit der Manuskripterstellung für dieses Buch entwickelt das IASB neue Regelungen u.a. für die Leasingbilanzierung und die Erfassung von Kundenerträgen; beide Änderungen basieren auf unterschiedlichen Überlegungen, ohne dass sich dazu jedoch das Rahmenkonzept geändert hätte. 15 Arbeitskreis „Steuern und Revision“ im BWA. 16 Schildbach (Fair Value). 17 Vgl. Wagenhofer (Fair Value-Bewertung) S. 34 f. 18 Küting (Konzernrechnungslegung) S. 2830. 19 20 21 Kothari/Lester (Role) S. 350. Luttermann (Bilanzregeln) S. 350. Luttermann (Bilanzregeln) S. 355. Forschungsbericht / Research Report 2011 — 2012 | Wissenschaftliche Beiträge 185 Die Suche nach Wissensgebieten oder nach Zukunftsfeldern erleichtert das zielgenaue Finden von Projekten, Publikationen oder Wissenschaftlern. Search by knowledge areas or future fields facilitate to find targeted projects, publications, or researchers easily. Forschungsprojekte sind wie Publikationen über verschiedene Suchmöglichkeiten zu erschließen. As the scientific publication, research projects can be opened by various search options. ISSN: 1861-3462