Projekte

BIOTRAIN

Voruntersuchung zur biologischen Transformation der industriellen Wertschöpfung (BIOTRAIN)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Industrie 4.0 - Intelligente Kollaborationen in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken (InKoWe)
Wettbewerb: Industrie 4.0 - Intelligente Kollaborationen in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken (InKoWe)

Kurzbeschreibung:
Ziel der Voruntersuchung BIOTRAIN war die Ermittlung des spezifischen Forschungsbedarfs der Fraunhofergesellschaft sowie von Forschungsempfehlungen für die öffentliche Hand im Betrachtungszeitraum bis 2035. Diese dienen zur Unterstützung der industriellen Produktion, insbesondere für KMU, bei der Entwicklung hin zu bio-intelligenten Wertschöpfungssystemen. Die Ergebnisse wurden in Form einer Broschüre veröffentlicht und auf einer Konferenz präsentiert. An dem Projekt waren sechs Fraunhofer-Institute beteiligt, damit eine fachlich möglichst vollständige Untersuchung erfolgen konnte.

www:
https://www.biotrain.info/

Projektdauer: 01.11.2017 − 28.02.2019

Projektkoordinator:
Prof. Thomas Bauernhansl
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
Telefon: +49 711 970-1100
E-Mail: thomas.bauernhansl@ipa.fraunhofer.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dr. Christine Ernst
Telefon: +49 721 608-24576
E-Mail: christine.ernst@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Ausgangslage
Seit der ersten industriellen Revolution ist die Inanspruchnahme der Umwelt stark gestiegen. Obgleich bereits seit dem Jahr 1970 mehr Ressourcen pro Jahr verbraucht werden, als die Erde in Form ihrer Biokapazität zur Verfügung stellen kann, ist unter den aktuellen Umständen mit einer weiteren Verdopplung des Ressourcenverbrauchs bis zum Jahr 2050 zu rechnen. Gleichzeitig stellt der Klimawandel für weite Teile der Welt durch sich drastisch verändernde Klima- und Wetterfolgen eine große Herausforderung dar. Für eine zukunftsfähige Wirtschaftsweise wird in der Regel das Bild einer vollständigen Kreislaufwirtschaft gezeichnet, dessen Verwirklichung eine systematische Anwendung des Wissens über natürliche Prozesse zur Gestaltung und Optimierung von Wertschöpfungssystemen erfordert. Gleichzeitig werden in der aktuellen Diskussion wesentliche Folgefragen vernachlässigt. Weitgehend unbekannt ist unter anderem, wie der Wandel für die Gesellschaft nachhaltig gestaltet werden kann, wie zukünftige Wertschöpfungssysteme im Detail konzipiert sind, und welche Rolle der Mensch in einem zukünftigen bio-intelligenten Wertschöpfungssystem einnimmt.

Ziel
Ziel der Voruntersuchung BIOTRAIN ist die Ermittlung des spezifischen Forschungsbedarfs der Fraunhofergesellschaft sowie von Forschungsempfehlungen für die öffentliche Hand im Betrachtungszeitraum bis 2035. Diese dienen zur Unterstützung der industriellen Produktion, insbesondere für KMU, bei der Entwicklung hin zu bio-intelligenten Wertschöpfungssystemen. Die Ergebnisse werden in Form einer Broschüre veröffentlicht und auf einer Konferenz präsentiert. An dem Projekt sind sechs Fraunhofer-Institute beteiligt, damit eine fachlich möglichst vollständige Untersuchung erfolgen kann.

Vorgehensweise
Zur Ermittlung einer initialen Definition des Forschungsfeldes werden Experteninterviews durchgeführt, um die Potenziale der biologischen Transformation zu identifizieren. Darauf aufbauend werden Szenarien für zukünftige Entwicklungen der industriellen Wertschöpfung für Produktion, Dienstleistung und Arbeitsumfeld hin zu bio-intelligenten Wertschöpfungssystemen erarbeitet. Parallel dazu wird ein sogenanntes Technologie-Radar zur Bestimmung von Basis- und Befähigertechnologien sowie deren ökonomische, ökologische und soziale Umsetzbarkeit entwickelt. Aus den Szenarien und dem Technologie-Radar ergeben sich konkrete Bedarfe, Treiber und Hemmnisse bei der Umsetzung vom Status-quo zum zukünftigen nachhaltigen, biointelligenten Wertschöpfungssystem durch die Umsetzung der drei Entwicklungsschritte Imitation, Kooperation und Assimilation.

Ergebnis und Anwendungspotenzial
Die Ermittlung des spezifischen Forschungsbedarfs für bio-intelligente Wertschöpfungssysteme sichert die langfristige Wettbewerbsfähigkeit und Robustheit des produzierenden Gewerbes und der davon direkt oder indirekt abhängigen Dienstleistungsbeschäftigten. Die Ergebnisse der Voruntersuchung werden wertvolle Impulse für eine erfolgreiche Gestaltung des Transformationsprozesses und eine Unterstützung durch die Fraunhofer-Gesellschaft liefern. Durch konkrete Forschungsempfehlungen unterstützt das Vorhaben Politik, Industrie, Wissenschaft und Gesellschaft. Mit der frühzeitigen Integration von KMU wird zudem der Mittelstand gestärkt. Die erarbeiteten Forschungsfelder können beispielsweise als Grundlage für Technologieentwicklungen oder die strategische Ausrichtung der Forschungs- und Innovationsförderung in Deutschland dienen. Die Industrie kann die Ergebnisse als Grundlage für eine frühzeitige richtungsweisende Positionierung nutzen.

Publikationen

BIOINTELLIGENZ EINE NEUE PERSPEKTIVE FÜR NACHHALTIGE INDUSTRIELLE WERTSCHÖPFUNG
Verlag: Fraunhofer-Verlag
Erscheinungsjahr: 2019
ISBN: 978-3-8396-1433-4
Beschreibung: BIOTRAIN ist eine breit angelegte Voruntersuchung zum aktuellen Stand, den Potenzialen, den Bedarfen und den Hemmnissen der Biologischen Transformation der industriellen Wertschöpfung mit einem Zeithorizont bis zum Jahr 2035 und darüber hinaus. Die Biologische Transformation der industriellen Wertschöpfung wird dabei als systematische Anwendung des Wissens über biologische Prozesse zum Zweck der ganzheitlichen Optimierung von Produktionssystemen verstanden. Das Vorhaben wurde zwischen November 2017 und November 2018 von sechs Fraunhofer-Instituten durchgeführt, die von 15 industriellen und wissenschaftlichen Beiräten, dem hauseigenen Think Tank und dem Hauptstadtbüro der Fraunhofer-Gesellschaft beraten wurden. Mit Hilfe intensiver Literaturrecherchen, 123 Experteninterviews und zehn Workshops (mit insg. über 200 Teilnehmern konnten die Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken Deutschlands (Status-Quo), die Basistechnologien sowie mögliche Entwicklungspfade einer zukünftigen Entwicklung (Vorausschau) identifiziert werden. Schließlich wurden die gesammelten Ergebnisse in zehn Handlungsfeldern aggregiert, für die wiederum über 200 Forschungs- und 150 Gestaltungsthemen formuliert wurden. Die Ergebnisse dienten der Formulierung konkreter Handlungsempfehlungen an die Fraunhofer-Gesellschaft und die Bundesregierung. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden im Juni 2018 im Rahmen einer Abschlusskonferenz in Berlin den 85 Teilnehmern vorgestellt.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Celina Gabber und Solvig Grünitz

+49 (0)721 608-25281
zentralessekretariat@ptka.kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu