it und innovation
TRANSCRIPT
1
IT und Innovation
PD Dr.rer.nat. habil. Helmut LessingUNIVERSITÄT HILDESHEIMInstitut für Betriebswirtschaft und Wirtschaftsinformatik
2
Begrifflichkeiten
IT IT IInformationsnformations--TTechnikechnik
IuKIuK--TechnikTechnik IInformationsnformations-- und und KKommunikationsommunikations--TTechnikechnikIKTIKT IInformationsnformations-- und und KKommunikationsommunikations--TTechnikechnikICTICT IInformationsnformations-- und und CCommunicationsommunications--TTechnologyechnology
InnovationInnovation „„Etwas Neues schaffenEtwas Neues schaffen““oder Zeiten, in denen schubartig Erneuerungen auftreten.oder Zeiten, in denen schubartig Erneuerungen auftreten.
aus dem Lateinischen:novus = neu
„innovatio“ = etwas neu Geschaffenes
2
3
Mensch und Umwelt
der Menschin seiner Gemeinschaft
anthropogene Umwelt
natürliche Umwelt
Gebäudetechnik
IT
Verkehrs- und Transporttechnik
Energietechnik
SolartechnikGentechnik
medizinischeTechnik
Produktionstechnik
Flüsse, Seen
Klima - Luft
Meere
Land - Boden
biotische Umwelt
abiotische Umwelt
Lagerstätten:Öl, ErdgasMetalleNichtmetalle
terrestischeÖkosysteme mit ihren
aquatischeÖkosysteme mit ihren
pflanzlichen und tierischenLebensformen
pflanzlichen und tierischenLebensformen
Elektrotechnik
Nutzung, Konflikte
Landwirtschaft
4
Die Welt der Informationstechniken Die Welt der Informationstechniken
Theoretische InformatikAlgorithmentheorieKomplextheorie, Automaten formale Sprachen ...
Technische InformatikComputer und Rechnernetzedigitale Schaltkreise und Schaltwerke (Elektrotechnik)Daten und Befehlsstruktur, Rechnerarchitektur Kommunikationstechnik
Praktische InformatikSprachenentwicklungProgrammierung & Softwareentwicklung (software-engineering), Applikationsentwicklung, Echtzeitsysteme, DatenbankenRobotik & Mechatronik
Angewandte InformatikBüroautomatisation; Computergrafik, GIS & Visualisierung; Multimedia; Modellbildung und Simulation; Bio-Informatik; Betriebliche Informationssysteme & Wirtschafts-Informatik; Umwelt-Informatik; medizinische Informatik; KI, CI, neuronale Netze; Sensor- & Monitoringsysteme, Mess-Steuer-Regel-Systeme (MSR)
Großartiges hat sich getan in den letzten 50
Jahren!
3
Ohne IKT-Technologie funktioniert nichts.
„Die Produkte und Lösungen der IKT‐Branche sind aus keinem Wirtschafts‐ und Lebensbereich mehr wegzudenken. IKT ist überall, in Fabriken und Büros, in Autos, ja selbst zu Haus und in der Freizeit. Weder die Energieversorgung noch irgendein Medium würden heute ohne IKT‐Technologie funktionieren.“
Christian Wulff, Niedersächsischer Ministerpräsident
IKT liefert den Schlüssel zu fast allen großen Zukunftsaufgaben.
„Neben Zukunftsthemen wie z.B. Klima und Energie oder Alter und Gesundheit lässt sich auch der globale Wettbewerb gleichrangig einordnen, denn wir müssen dafür sorgen, dass unser Standort im Vergleich zu anderen in der Welt wettbewerbsfähig bleibt. Darum legen wir in Niedersachsen sehr viel Wert darauf, dass die Innovationskraft kleiner und mittlerer Unternehmen gestärkt wird.
Walter Hirche, Niedersächsischer Wirtschaftsminister
Quelle: Eröffnungsrede CeBIT 2008 Quelle: Sieg Tech Magazin 07.03.2008
Niedersachsen 2020 - Das Digitale Land
Gliederung
1. Beispiele und Projektfelder 2. Die Herausforderungen von Morgen3. Perspektiven und Chancen
4
Das „intelligente Haus“ oder „ambient intelligence“
Digitaler „Haustürschlüssel“,Transparenz über den aktuellen Zustand (wer zuhause, Energiereserven – Verbrauch, Anrufe, Warmwasser etc),Aktives, raumbezogenes internes Energiemanagement, Überwachung des gesamten Gebäudes, (Einbruch, Wasserschaden, Rauch- und Feuermeldung), Fernmeldung wenn gewünscht,Steuerung von Grundfunktionen (Abschattung, Heizung, Sicherung der Türen), flexible Programmierung der AußenbewässerungWarenbestandsanzeige – Bedarfsanzeige,Das Haus als BHKW und Energiespeicher
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
Monitoring und MSR- Systeme
ServicesSystemapplikationen
trust-center
PCmicro-controller
RFIDSensor-Network
one-wireSensor-Network
SUNDEST-Anlagenkomplex
WWW
S2
S1
Solare TrinkwassererzeugungMalta 2007
5
9
Monitoring - Sensornetze
Erfassung vonTemperatur-Daten an vielen verschiedenen Punkten in der Luft, als auch im WasserHelligkeiten / LichteinstrahlungAufnahme der DurchflüsseGrafische Visualisierung der Datenverläufe zur VersuchsauswertungSteuerung/Regelung der Pumpenleistungen und damit der Kreisläufe
10
T33T35T19
T15T1B
T1BT15
T33
T35
Messprotokoll über 4 Tage:Die enge Kopplung der Luftsensoren weist auf eine gute Zirkulation hin
T19
6
11
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
12
ServicesSystemapplikationen
PC
Wireless Sensor Network (WSN) GPS und LPR georeferenziert
GIS-Auswertung der Sensordaten und Georeferenzierung der Objekte
rover
Objekt
spezifische WSN-Messknoten
ObjektsignalSensor Data Flow
spezifische WSN-Messknoten
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
7
13
CONTAIN:Logistik und Transport mit E-seal
360 Mio TEU-Containerzwischen Amerika und Europa 2005 mit steigender Tendenz.
Container Safety Initiative (CSI)
14
Modularer Aufbau
CONTAIN Systemstruktur
Kom
munikation
Modul 1
Fuel cell
Kraftstoff
CPU
Permanent-speicher
IdentifikationSiegel, Aktivierung
ROM
Sensorik klassisch: Luft, Licht, Tem
p.
Energie-versorgung
Analytik 1
Sensorik Video
Analytik 3 Analytik 4
GPS
Radioaktivität
Sensorik Luft,speziell
Analytik 2
Busssystem
Modul 3Modul 4 Modul 5 Modul 6 Modul 7 Modul 8
Modul 2
8
15
Containersicherheit - Struktur des Gesamtsystems
card- Systemim
Begleitsystem
Funkmobil-Zentralen für Kommunikation
und Datenhaltung
• mechanische Sicherung• Kartenleser• Warnsignalgeber• Antenne• pin-code Eingabe
3.1
• dig. Kommunikation• GPS• Energiemanagement• Datenmanagement• Datenanalyse• Identifikation- und
Kontrollsystem• Kraftstoffspeicher
MODULE• Grunddaten• spez. Luft • spez. Radioaktivität• spez. Licht, WebCam• ...
1
2
3
3.2
3.3
5
6
card
7
4
Hafenverwaltung
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
16
ERP und Betriebliche InformationssystemeArten der Ökobilanzierung
LieferantenProduktion vonRohstoffen u. Hilfs-stoffen
SYPATEC GmbHMarketing, F&E,Produktion, Logistik,Verkauf
KundenEinsatz u.Entsorgung derProdukte
Energie-produk-tion
Entsorg.Abfälle/Abwasser
Energie-produk-tion
Entsorg.Abfälle/Abwasser
Energie-produk-tion
Entsorg.Abfälle/Abwasser
Emissionen in Luft, Wasser, Boden
Produktökobilanz
Betriebliche Ökobilanz
Prozess-ökobilanz
ERP = Enterprise Ressource Planning
9
17
Drei-Schichten-Modell
T3 T4
T5T6P1
P1P2 P12
P6
P13
P9 P14
-Material-Energien
-Betriebsstoffe-Rohstoffe
I N P
U T
O U
T P U T
Produkte
Ereignisgesteuerte-Prozessketten-Schicht
Organisationsschicht
Stoffstromschicht
Auftrag
Kunde ruft an
KAbearbeiten
KAbearbeitet
MRP SRM
KHKCAM
CRM ERP
Betriebliche Informationssysteme:
Instrument zur Unterstützung einer dynamischen Produktionsprognose bei der Sympatec GmbH
21.11.2008 18
Lagerhaltung der Baugruppen und Teile: dynamisch, auftrags-
und prognosegeführt
laufende Produktion und prospektiv
Wissen aus der laufenden Produktion,Erfahrungen, Daten
der letzten Jahre
Entscheidungen der GeschäftsführungPrognose- und Warnsystem
Hinweise, Einschätzungen und
Angaben der Außenstellen
(60 Händler, 2000 Projekte)
Einkauf,Bestellungen
?
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
10
A 380 – Rolls-Royce Turbine Dampfturbine
„Künstliche Intelligenz“
analysiert die Turbinenvibrationen,wird auf sich anbahnende Fehlfunktionen trainiert und erstellt Diagnosen.Prof. Schmidt-Thieme
Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP
20
Logistik und Transport
• 360 Mio TEU-Container mit steigender Tendenz; E-seal-Technologie, intelligente Begleiter mit Warnfunktionen
• Mautsysteme und Verkehrsleitsysteme
• Paketversand und automatische Navigation zum Zielort (RFID-Technik)
• Dynamische Wegoptimierung
11
21. November 2008 21
Konstruktion und SimulationKeine Brücke, kein Schiff, kein Flugzeug, kein Hochhaus ohne digitale Konstruktion und Simulation der Systemeigenschaften. Selektion der optimalen Lösungskonzeptionen ohne materiellen Aufwand.Besonders bedeutsam im Risikobereichen: Kernkraftwerke, Turbinentechnik, Raketentechnik, Fusionsreaktoren Calatrava: WTC rebuilding design
22
Produktionsprozesse, die ohne eine digitale Prozess-steuerung nicht mehr auskommen
Produktion von Mikrochips und „Embedded Systems“ in ReinluftlaborenProduktion von Rechnern, Scannern, Druckern, Digitalkamera, Speichereinheiten, Fernseher, Bildschirme etc.Fertigungsstraßen in der Automobilproduktion mit Robotern und vollständiger Navigation (Sensornetz), QualitätsprüfungenPresse und Druckprozesse (Verlagswesen)Produktionsprozesse in der Chemischen Industrie (Anlagensteuerung)Produktionsprozesse in der Stahlherstellung und VerarbeitungFertigungsprozesse bei Zulieferfirmen, die sehr exakt und massgerechtausgeführt sein müssen (Armaturenbrett, Reifenproduktion etc.)Kraftwerkssteuerung und Sicherung Gasversorgung und SpeichermanagementLandwirtschaftliche Produktionsprozesse…
12
23
Dienstleistungen, die ohne eine digitale Datenverarbeitung Prozesssteuerung nicht mehr auskommen
Medizin: Spinthomathographie, Ultraschall, Labroskopie, Mikrooperationen etc.; Genetik und Bio-InformatikSicherungssystem in Flughäfen und auf SchiffenBanken und ZahlungsverkehrBörsen und WertpapierhandelVersicherungswesenE-commerce (ebay etc)E-goverment, Behörden und Verwaltungen (Bürokommunikation, Archive)Bibliotheken und Internationale DatenbankenTransport und LogistikDrahtlose Sensornetzwerke zur Umwelt- und ObjektbeobachtungHaustechnik: das „intelligente Heim“
Gliederung
1. Beispiele und Projektfelder 2. Die Herausforderungen von Morgen3. Perspektiven und Chancen
13
Desert TownKonzeption einer autarken und nachhaltig wirtschaftenden Wüstenstadt
1.1. GebGebääude bilden Schutz vor der Wude bilden Schutz vor der Wüüsteste2.2. Nachhaltige EnergieversorgungNachhaltige Energieversorgung
3.3. Autarke WasserversorgungAutarke Wasserversorgung
4.4. EigenstEigenstäändige Nahrungsmittelerzeugungndige Nahrungsmittelerzeugung
5.5. Harmonische Entwicklung der urbanen StrukturenHarmonische Entwicklung der urbanen Strukturen6.6. Handel mit Wasser und Energie Handel mit Wasser und Energie –– die die „„Stadt im NetzStadt im Netz““
7.7. Eigene Infrastruktur (Schulen, Handwerk etc.)Eigene Infrastruktur (Schulen, Handwerk etc.)
Interdisziplinäre Entwicklung insbesondere unter den Bereichen:
• Architektur,• Umwelttechnik und• Informationstechnik
14
27
Entwicklung einer Wasserstoff-Hochtemperatur-Brennstoffzelleund das Elektroauto
vehicle to grid - V2G
Die Einbindung der Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen in die Netze der Stromversorgung
Erstes E-Serienfahrzeug in Niedersachsen,Batteriefahrzeuge als gigantischer Speicher für elektrische Energie im Netzwerk der Stromversorgung – Minuten- und Sekundenreserve verfügbar zur Netzstabilisierung, Nahezu „grenzenlose“ Speicherung nachhaltig erzeugter elektrischer Energie (Windenergie, Wasserkraft etc.)
Kooperationspartner:• Karmann GmbH • EWE AG• Proton Motors• EcoCraft Automotiv GmbH• Technische Universität Clausthal u.a.
15
21.11.2008 29
Struktur des Stromversorgungsnetzes in Deutschland
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Stromnetz
30
Windkraftanlage im Energiepark
Nachhaltige Energien: Wind, Wasser, Biomasse, Erdwärme, GezeitenWindkraftanlagen besitzen heute eine Leistung von 6 MW (En126). 26 Windparks sollen off-shore in den kommenden 10 Jahren in der Nordsee entstehen mit mehr als 27 GW Gesamtleistung.
16
Mittelspannungsnetz (netzbetreiberspezifisch)
21.11.2008
31
V2G – das Konzept
Hoch- und Höchstspannungsnetz europaweit
Niederspannungsnetz regionalDEMS~230 V bis 380 V
~ 6.000 V bis 50.000 V
~110.000 bis 380.000 V
Windenergie
Wasserkraft,
Haushalte:FC, PV und
Kleinst-BHKWErdwärme
RegenerativeEnergien
Dezentrale Energieerzeugung
32
BTN Brennstoffzellen-Technologie Niedersachsen
Die SOFC - Linie Ein kleines BKW für Einfamilienhäuser
17
33
Photovoltaik im „Energiepark“: Anwendungen für dezentrale Stromversorgung
PV-Anlage als adaptive Verschattung
PV-Anlage Adlershof bei Berlin
PV-Anlage als autarke Energieversorgung
21.11.2008 34
Innovationen
Stromerzeugung aus « Erneuerbaren Energiequellen » (Wind, Geothermieund Wasserkraft, Sonne) beliebig speicherbarMinuten- und Sekundenreserve in den Netzen « unbegrenzt » - absoluteNetzstabilität möglich (Netzmanagement)Netzstruktur für zunehmend dezentrale Stromerzeugung vorbereitet(Brennstoffzellen, Stirling, PV etc. in Wohnhäusern)Klima- und Umweltschutz - Mobilität mit Null-Emissionen möglichEntwicklung innovativer Produkte - E-MobileAllianz mit EVU und Automobilproduzent im BinnenmarktE-Kapital bleibt im Land - hoher volkswirtschaftlicher Nutzen möglich
Erstmals in der Geschichte der technischen Entwicklungen der Menschheit sind sehr große, (dynamische) elektrische Speichermöglich: Mehr als 50 GW Speicherkapazität, sofern 5% der Fahrzeuge als Elektrofahrzeuge am Netz sind.
18
35
Kommunikation purIPhone - das Apple-Handyvom „Personal Data Assistant“ zum „Mobil Digital Assistant“
36
vom Handy und PDA zum MDA
Handy-Kommunikation
vom „Personal Data Assistant“ zum „Mobil Digital Assistant“
PDA
• Eigenes Betriebssystem• Schnittstellen: Infrarot, USB, Bluetooth, W-Lan• Handy und Protokolle: GSM, UMTS, GPRS und
HSCSD• Kommunikationsfunktionen: SMS, E-Mail u.a.• PIM-Funktionen (Adressen, Aufgaben, Kontakte etc.)• Internetzugang, Webbrowser• TV: DVB-H, DVB-T• GPS, Navigation und Landkarte• Digitalkamera und Videokamera (einfach)• Nachschlagwerke, Enzyklopädien• Wörterbuch und Translator• Uhr, Taschenrechner, Wecker, Stopuhr, • Diktiergerät• Taschencomputer (PocketExel, Pocket-Word etc)• MP3 und Radio
MDA
Quelle: dpa Reuters
19
37
Die künftige Informationsgesellschaft
Quelle: wikipedia
Elektrotechnik
Mechanik
Angewandte InformatikMSRKINeuronale Netze
Mechatronik - Robotik
Intelligente Automaten
humanoide Maschinen? HONDA ASIMOZEIT (1/2007)
38
Quelle: wikipedia
GenetikBiologie, Inventar
Bioinformatik
BIOGENETIK
Krankheiten beseitigen,Leid lindern
mit robusten Leistungsrassenvon Pflanzen und Tieren gegen Hunger und Armut
Neue Geschöpfe?„Bewertung“ nach „Güte“ des
Gengutes?
1997
Genbank, EMBL (1974), DDBJ: Stand 12/2000, 13.989 Einträge
9.1 x 106 Sequenzen (entries)10.3 x 109 Basen
12.474 Protein910 Nukleinsäuren
587 NA/Protein Komplexca. 50 Genome komplett
Rauhut 8/2001
Die künftige Informationsgesellschaft
http://www.ebi.ac.uk/embl/Services/DBStats/
This morning (17.11.08) theEMBL Database contained237,294,051,416 nucleotides in 147,671,575 entries
BIO-INFORMATIK
20
Gliederung
1. Beispiele und Projektfelder 2. Die Herausforderungen von Morgen3. Perspektiven und Chancen
Die HerausforderungWir stehen am Anfang der 3. technologischen Revolution
im Übergang der Industriegesellschaften zur Informations-und Kommunikationsgesellschaft
Die Leitindustrie der Welt wird schon bald die Umwelt-Technologie sein, angetrieben von den Techniken und Möglichkeiten der Informatik!
21
41
Die Roland-Berger Studie (Mai 2007) sagt aus, dass Umwelttechnologien 2050 der umsatzstärkste Wirtschaftsbereich
in den klassischen Industrienationen weltweit sein wird!
Alle Wirtschaftsbereiche werden durchdrungen!
Aber keine Innovation – keine Umwelttechnik - ohne IuK-Technik !
Auch der Wandel, der Übergang in die jeweilige neue Technologie, ist bisher nur mit und durch IuK-Technologie
möglich gewesen.
SYSTEMSYSTEM--INFORMATIONSINFORMATIONS--TECHNIKTECHNIK
Geografische Geografische InformationssystemeInformationssysteme FernerkundungFernerkundung
MonitoringMonitoring MSRMSR--TechnikTechnikonline-Monitoring
SensorSensor--TechnikTechnik
DatenbankapplikationenDatenbankapplikationen
Simulation &Simulation &ModellbildungModellbildung
CAD & CAD & VisualisierungVisualisierung
softwaresoftware--engineeringengineering
KommunikationstechnikKommunikationstechnikRobotikRobotik
22
Die Basis: Starke Partner der Region
Partnerunternehmen der StudiengängeWirtschaftsinformatik und
Informationsmanagement und Informationstechnologie
Beschäftigte und Forschungsausgabenje Landkreis in der Umwelttechnik
Quelle: GreenTech made in Germany 2007Umwelttechnologie-Atlas für Deutschland
23
Quelle: GreenTech made in Germany 2007Umwelttechnologie-Atlas für Deutschland
Regionale Verteilung der Unternehmen und Forschungseinrichtungen fürUmwelttechnologie
Was wäre zu tun?
mögliche Konsequenzen und Maßnahmen
Regionales Netzwerk: gemeinsame Projekte, gegenseitige Stützung, Synergien suchen
Engagement in überregionalen Projekten:Reputation, Mittelzufluss durch Förderung, Kompetenzen ausweiten und klasssicheGeschäftsbereiche zukunftssicher stützen
neue Strukturen regional aufbauen helfen:Entwicklungskompetenzen vor Ort aufbauen, um F&E Kompetenzen gemeinsam zu nutzen (z.B. die Universität unterstützen)
24
Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit
Die System-Informations-Technik:Software-EngineeringEchtzeitsysteme, middelwareDatenbankentwicklungNeuronale Netze, KI, CIKommunikationstechnik, TransponderSicherungssystemeVisualisierungGrafische Systeme, TopografieMonitoring, FernerkundungSensortechnik, RFIDModellbildung und Simulation, CADRobotik, MechatronikBetriebliche Informationssysteme, ERP…