Im März 2011 öffnete das IBM Forschungszentrum seine Tore für die Innovation Week von ManuFuture-CH. Initiative Köpfe aus Hochschule und Industrie berieten zukünftige Technologie-Trends in Werkstoffen, Logistik, Automation, Mikrofabrikation und IT-Medizintechnik. Am 25. Oktober stellte ManuFuture-CH bei IBM Research Zurich das Buch «Smarter Switzerland» 2011 vor, welches die Gespräche resümiert, und skizzierte konkrete Aktionen zur Belebung des Produktionsstandorts Schweiz.
Die im März 2011 am IBM Forschungszentrum von ManuFuture-CH durchgeführte Innovation Week löste engagierte Diskussionen aus und teils auch eine Flut von Projektanträgen. So im Bereich IT und Medizintechnik.
Neuland im Gesundheitswesen
„Die Medizintechnik-Branche interessiert sich besonders für selbstlernende Systeme, die eine Überwachung von medizinisch relevanten Körperdaten erlauben, sowie smarte Implantate, die – beispielsweise dank RFID-Technologie - über eine gewisse Intelligenz verfügen“, resümiert Patrick Roth Geschäftsführer des Competence Center for Medical Technology (CCMT), Drehscheibe zwischen akademischer Forschung und Entwicklung und Unternehmen der Medizintechnik. Angepeilt ist, mit vermehrter Vernetzung Sparpotenzial im Gesundheitswesen auszuloten, mit medizinischen Apps auf dem iPhone eine persönliche Schnittstelle zu schaffen.
Auch ‚Watson‘, das von IBM geschaffene Computersystem, welches in natürlicher Sprache eingegebene Fragen verstehen, beantworten und in Sekunden hunderte von Hypothesen und riesige Datenmengen durchforschen kann, ist zukunftsweisend und birgt Potential für zukünftige Anwendungen in Wirtschaft und Gesellschaft. Im Gesundheitswesen etwa soll Watson Ärzten in der Diagnosestellung helfen. Das System kann die vorhandenen medizinischen Daten eines Patienten erfassen und alle im Kontext des Krankheitsbildes verfügbaren Informationen über ähnliche Krankheitsverläufe, Aufsätze oder Studien analysieren und schnell relevante Hinweise auf mögliche Diagnosen liefern.
„Noch nie erreichten uns so viele KTI-Projektanträge“, freut sich Patrick Roth. Mit aktiver Industriebeteiligung starten Kooperationen im Bereich medizinischer Instrumente, der Überwachung in der Rehabilitation, ein neuartiges Verfahren des Tissue Engineering, der personalisierten Medizin und cleverer Implantate mit neuartiger Energieversorgung.
In Logistik tut sich was!
Sehr aktiv war der Bereich Logistik unter den Fittichen von Professor Herbert Ruile, Präsident und Geschäftsführer des Vereins Netzwerk Logistik (VNL). Nach der Innovationswoche wurden die Kommentare umgehend ausgewertet, die weiterführenden Interessen in einer Umfrage erhoben, anfangs September ein Workshop organisiert an der FHNW Windisch und im Oktober ging’s in die Projektplanung. Diese Aktivitäten sind eingebettet in weitere von ManuFuture-CH unterstützte KTI-Projekte zu Themen aus dem Bereich Logistik, die 2011 starteten: „Nachhaltigkeit in der Textil-Lieferkette“ mit der Tessiner Fachhochschule SUPSI, „Optimierung des globalen Produktionsnetzwerks“ mit der Hochschule St. Gallen und die „Optimierung der Produktionsplanung“ mit der Fachhochschule St. Gallen und schliesslich „Risiko-Management in der Beschaffung“, geleitet von Herbert Ruile selbst.
Die Teilnehmer der Event-Woche und VNL-Mitglieder interessieren sich besonders für die Mitarbeit in Projekten über die Durchgängigkeit von Daten und Prozessen, End2End-Koordination, das Supply Risk Management sowie Flexibilität und Modularität. „Wie wir bemerken, ersetzen zunehmend komplexe Netzwerke die lineare Supply Chain. Die Vielzahl der Schnittstellen führt nicht zu optimalen Prozessen“, skizziert Dr. Johannes Ripperger, Research Manager F&E im Konsortium ManuFuture-CH die Ausganglage. „Jeder Teilnehmer im Netzwerk hat seinen Knotenpunkt optimiert. Potenziale liegen jedoch in der Optimierung des gesamten Netzwerks dank durchgängigen Prozessen und Datenflüssen zwischen den Partnern.“ Hier setzt die Crew von Herbert Ruile an, entwickelt Werkzeuge, um die Optimierungspotenziale im Gesamtnetzwerk zu identifizieren und quantifizieren. „Es gibt nicht automatisch eine Win-Win-Situation“, so der Verantwortliche der EUrelations AG. „Wir müssen schauen, wie wir die einzelnen Partner trotz ihrer individuellen Interessen für diese Optimierung gewinnen können.“
Der Schlüssel zum Erfolg sind kooperative Wertschöpfungsnetzwerke. „Mit dem starken Schweizer Franken büsst die Schweizer Wirtschaft rund 15% ihrer Wettbewerbsfähigkeit ein“, folgert Herbert Ruile, der als Professor für Supply Chain Management, Einkauf und Logistik an der FHNW tätig ist. „Die Herausforderung liegt darin, die Produktivität – trotz bisheriger Erfolge – weiter zu steigern und gleichzeitig flexibel zu bleiben. Ein wesentliches Potenzial der Prozessoptimierung liegt in der Gestaltung kooperativer Wertschöpfungsnetzwerke. Wettbewerbsvorteile entstehen dort, wo ‚lean‘ und ‚green‘ in diesen Netzwerken gelebt werden.“
inspire – gewappnet für die Mikrofertigung
Mit dem Bereich Mikrofertigung befasst sich Josef Stirnimann, dipl. Maschineningenieur ETH bei der inspire AG für mechatronische Produktionssysteme und Fertigungstechnik, welche an der ETHZ angesiedelt ist. Hier dreht sich alles um Mikro- und Ultrapräzisions-Bearbeitung, Laser-Technik, Messtechnik und piezoelektrische Messtechnik. Ein aktuelles Thema ist die Bearbeitung von abbaubaren Implantat-Materialien aus metallischem Glas. Mit ultrakurz gepulsten Lasern strukturieren die Forscher Oberflächen von Implantaten ohne Einbringung von Wärme, damit ein optimales Einwachsen in den Körper möglich ist. „Die Mikro-Lasertechnologie eignet sich auch gut zur kombinierten Bearbeitung mit Mikro-Fräsprozessen von Kleinbauteilen“, kommentiert Josef Stirnimann. „Die dadurch erreichte Prozessgüte übersteigt diejenige der Einzelprozesse.“
Die Mikrofertigung stellt hohe Ansprüche an die Flexibilität der Fertigungslinien, um selbst kleine und mittlere Losgrössen kosteneffizient zu fertigen. Dazu braucht es schnelle Ramp-up-Prozesse, die durch rasch oder selbst konfigurierbare Fertigungseinheiten erst möglich werden. In einer Doktorarbeit entstand bei inspire eine komplette, modular aufgebaute Werkzeugmaschine mit Steuerungssoftware, die eine Vielzahl von Maschinenkonfigurationen erlaubt.
Die Zerspanung kleinster Bauteile benötigt kleine, sehr schnell drehende Werkzeuge und die Beherrschung der Zerspanprozesse in unterschiedlichsten Materialien wie Kupfer, Wolfram-Kupfer-Legierungen, Titan, Kobalt-Chrom-Legierungen, Graphit etc. inspire und das ETH-Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigung verfügen - neben fundiertem Prozesswissen in diesem Gebiet – über ein breites Netzwerk mit Kontakten zu weiteren Forschungspartnern und kompetenten Anwendern.
Automation: Kurs auf Agrarwirtschaft und Medizintechnik
Mit der Non Profit Organisation EFFRA (European Factories of the Future Research Association), dem operativen Arm von ManuFuture-EU, initiierte die EU-Kommission private Partnerschaften, um die produzierende Industrie in Europa besonders zu unterstützen. „Im Hinblick auf eine Roadmap ‚Factories of the future beyond 2013‘ ermittelte die EFFRA Bedürfnisse der Industrie, worauf wir gezielt Interviews mit den Unternehmen durchführten, deren Ergebnisse in unsere künftigen Aktivitäten einfliessen“, erklärt Professor Wernher van de Venn, Leiter des ZHAW-Institut für Mechatronische Systeme in Winterthur, der den Sektor Automation betreut. Speziell identifizierten er und sein Team den international an Bedeutung gewinnenden Bereich des Automation and Precision Farming, der Pflanzenerfassung und -bearbeitung. Als konkretes Projekt nennt der Forscher SmartWeeder, die Entwicklung eines sensorgeführten, modularen Unkrautbehandlungssystems, bestehend aus optischem Messsystem zur Detektion der Pflanze, Algorithmen zur Bestimmung von Pflanzenstruktur-Merkmalen, einem Positionierungsmodul und einem thermischen Behandlungsmodul. Nachgefragt sind auch Prüfmaschinen für die Medizintechnik, so ein Prüfgerät für künstliche Gelenke. Pionierarbeit leisten die Forscher auf auch dem Gebiet der effizienten Nutzung industrieller Abfallprodukte. Es geht um die Entwicklung eines Bioreaktors auf Basis von Algen zur Speicherung von CO2. Herausforderungen sind die Prozesstechnik, der moderate Preis des Reaktors sowie Beleuchtung und Automatisierung desselben.
Selbst internationale Partnerschaften sind entstanden, so EU-Projekte über nachhaltige Prozesse und Produkte, intelligente und adaptive Systeme in der Produktion oder kooperative Robotersysteme, so genannte Exoskeletons for industrial applications (EXIND), eine Kooperation mit dem Centro Ricerche Fiat. Gemeinsam mit dem ‚Pionier der Nachhaltigkeit‘, Albin Kälin, Geschäftsführer der EPEA Switzerland GmbH, arbeitet das Team an der Steigerung der Ressourceneffizienz mit dem ‚“cradle to cradle“-Prinzip im Projekt „Closing the loop of polyester textiles in Europe“.
Panta Rhei – das Lebensprinzip
Abschliessend erläuterte Moshe Rappoport, wieso sich IBM und ETH im Bau des 90 Millionen Schweizer Franken schweren Nanotechnologie-Zentrums engagierten. „Wir müssen uns überlegen, mit welchen Technologien wir die Probleme unserer Gesellschaft zukünftig in den Griff bekommen“, so der Executive Technology Briefer von IBM. „Es reicht nicht, eine sehr gute Technologie anzubieten, es muss jene sein, welche auf die Bedürfnisse der Menschen zugeschnitten ist.“ Wie leicht eine falsche Strategie ins Auge gehen kann, erlebte IBM im Jahr 1993, als man den Kunden aus den Augen verlor, das Geschäft erlahmte und der Konzern das Ruder um 180 Grad herumreissen musste, um nicht unterzugehen. Als Beispiel zitiert Rappoport den enormen urbanen Bevölkerungszuwachs, leben doch seit 2007 mehr als die Hälfte der Erdbevölkerung in Städten. Bis 2050 dürften es 70% oder 6,4 Milliarden Menschen sein. Es braucht neue Denkweisen und Lösungsansätze. Diese sucht IBM mit Smarter Cities, einem Programm zur Förderung wirtschaftlicher Dynamik und Lebensqualität in Städten. Welche Infrastruktur brauchen wir in Zukunft, welche Energie, wie retten wir uns vor Verkehrsstaus, Stromausfällen oder Wasserrohrbrüchen, wie realisieren wir effiziente Strom- und Verkehrsnetze, garantieren kommenden Generationen sauberes Wasser und eine nachhaltige Lebensführung? Auf diese Fragen suchen die IBM-Forscher Antworten.
Einen Graben öffnet sich laut Moshe Rappoport zwischen den Digital Natives und den Digital Immigrants, jenen, die Hightech-Gadgets schon mit der Muttermilch eingesogen haben, und den ‚Alten‘, nach 1980 Geborenen : „Die meisten Jungen tummeln sich, bis sie 20 sind, durch unzählige Computerspiele, eignen sich dabei Fähigkeiten und Denkmuster an, die der älteren Generation fremd sind.“ Sie haben einen ungezwungenen Umgang mit Technologie, akzeptieren ganz natürlich die steten und immer rascheren technologischen Veränderungen. Wenn sie dereinst an verantwortungsvollen Posten in der Wirtschaft die Hebel in die Hand nehmen, werden sie ohne Hemmungen neue Technologien in ihren Unternehmen einführen, in Neuem die Chance, nicht das Risiko sehen. Für die "Hightech-Welt“ der Zukunft tüfteln die Wissenschaftler in den Nanolabors an kleinen Computerchips, die schneller und billiger sind, an den Nanodrähten als ultimativem Halbleitertransistor, an molekularer und kohlenstoffbasierter Elektronik, beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen und Graphen, ein zweidimensionales Netz aus Kohlenstoffatomen, das als genialer Stoff der Zukunft gehandelt wird.
Neben all dem bäckt ManuFuture-CH wesentlich kleinere Brötchen: Ihr Ziel ist erfüllt, wenn sie Unternehmen – besonders KMU – hilft, mit dem richtigen Partner innovative Produkte zu kreieren, die Finanzierungsquellen zu finden und so auf globalen Märkten der Konkurrenz die Stirn zu bieten…mit ‚Made in Switzerland‘. Die neuen Aktionen von «Smarter Switzerland» sind ein Weg zu diesem Ziel.
