Integriertes Roadmapping: Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen des Pervasive Computing

Integriertes Roadmapping

Siegfried Behrendt

Integriertes Roadmapping Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen des Pervasive Computing

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Dr. Siegfried Behrendt, Dipl.-Pol., Dipl.-Biol. Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbH (IZT) Schopenhauerstr. 26 14129 Berlin Deutschland [email protected]

ISBN 978-3-642-10753-5     e-ISBN 978-3-642-10754-2 DOI 10.1007/978-3-642-10754-2 Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf : WMXDesign GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com)

Vorwort

Angesichts der Dynamik und Komplexität der Umfeldbedingungen für Unternehmen kommt der Früherkennung technologischer, marktlicher, politischer, gesellschaftlicher und ökologischer Entwicklungen eine immer größere Bedeutung für den Innovationserfolg zu. Ein leistungsfähiges Instrument sind Roadmaps. Wie dieses Instrument fruchtbar für eine Nachhaltigkeitsorientierung weiterentwickelt werden kann, wurde in der vorliegenden Forschungsarbeit am Beispiel des Pervasive Computing untersucht. Innovationen entziehen sich immer deutlicher einer nur technologischen Sichtweise. Es geht nicht nur darum, Technikbilder zu produzieren, die sich am technisch Machbaren orientieren und deshalb autistisch wirken, sondern vielmehr um eine nachhaltigkeitsorientierte Sichtweise, die verschiedene Perspektiven integriert. Mit der Integrierten Technologie-Roadmap wird es möglich, mehrere Dimensionen zukunftsfähigen Wirtschaftens in dynamischen Technologiefeldern simultan zu betrachten. Sie fragt nach technologischen Lösungsbeiträgen zur Bewältigung von gesellschaftlichen, ökonomischen, politischen und ökologischen Herausforderungen und rückt die Sicht der Anwender und Stakeholder in den Mittelpunkt. Beides hilft Unsicherheiten bei Technologieentwicklung, Markteinführung und Geschäftsmodellen zu minimieren und die Richtungssicherheit zu erhöhen. Die Forschungsarbeit ist das Resultat meiner Dissertation an der Carl von Ossietzky Universität in Oldenburg. Sie wäre ohne ein günstiges und konstruktives Umfeld nicht zustande gekommen. Vor allem möchte ich meinem „Doktorvater“ Prof. Dr. Bernd Siebenhüner danken, der sich von dem interdisziplinären Forschungsthema nicht abschrecken ließ, vielmehr das Vorhaben mit großem Interesse betreut hat. Bedanken möchte ich mich bei vielen Kollegen und Kolleginnen innerhalb und außerhalb des Instituts für Zukunftsstudien und Technologiebewertung für zahlreiche interessante Gespräche, die einen guten „Nährboden“ für die Forschungsarbeit gebildet haben. Hervorheben möchte ich PD Dr. Klaus Fichter, der mich immer wieder ermuntert hat, am Ball zu bleiben, Lorenz Erdmann, Dr. Roland Nolte und Christine Henseling, meinen Kollegen, deren Zusammenarbeit im Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung ich ganz besonders schätze. Vor allem Lorenz Erdmann verdanke ich viele wertvolle Anregungen. Von großem Nutzen war die Zusammenarbeit mit dem Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie (ZVEI) und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 

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Vorwort

(VDMA) in unterschiedlichen Konstellationen. Sie bot ein empirisches Explorationsfeld, um Hürden und Erfolgsfaktoren für ein Roadmapping identifizieren zu können. Für das große Interesse möchte ich mich vor allem bei Dr. Gerd-Ulrich Spohr (Vorsitzender der Steuerungsgruppe Roadmap im ZVEI, Siemens AG), Dr. Markus Winzenick (ZVEI) und Dr. Eric Maiser (VDMA) bedanken. Mit der Erstellung integrierter Technologie Roadmaps für die Automation geht der ZVEI neue Wege, erfolgreich, was die große Resonanz im Innovationsmanagement von Unternehmen und der Fachöffentlichkeit zeigt. Insofern ist die Forschungsarbeit nicht folgenlos, was kann man sich mehr erhoffen. Besonders bedanken möchte ich mich bei Prof. Dr. Rolf Kreibich, der geholfen hat, die Dissertation auf den Weg zu bringen. Ohne dessen Förderung im Institut hätte das Vorhaben nicht durchgeführt werden können. Besonderen Dank gebührt auch meinem langjährigen Freund Rainer Siegle, der mich in allen Lebenslagen, so auch in dieser, begleitet hat, und dessen Einsichten mich immer bewegt haben. Den größten Dank kommt meiner Frau Nadia und meinen Kindern, Malika und Jannik, zu. Sie haben mir immer wieder Kraft gegeben. Ihnen ist diese Arbeit gewidmet. Berlin

Siegfried Behrendt

Inhalt

1  Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign ������������������������������������������    1 1.1 Aufgabenstellung ������������������������������������������������������������������������������     1 1.2 Ausgangslage: Pervasive Computing als Technologievision ������������     2 1.3 Nachhaltige Entwicklung als normativer Bezugsrahmen ������������������     4 1.4 Zielsetzung und Forschungsfragen ����������������������������������������������������     5 1.5 Forschungsstand: IKT und Umwelt ��������������������������������������������������     6 1.6 Gang der Untersuchung ��������������������������������������������������������������������   11 1.7 Aufbau der Forschungsarbeit ������������������������������������������������������������   14 2  Attribute des Pervasive Computing ��������������������������������������������������������   2.1 Miniaturisierung portabler Front-End-Geräte ������������������������������������   2.2 Einbettung in Alltagsgegenstände und Alltagsumwelten ������������������   2.3  Vernetzung von Geräten und Alltagsgegenständen ��������������������������   2.4 Allgegenwart: Always on – anywhere and anytime ��������������������������   2.5 Kontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit der virtuellen Welt ������������������������������������������������������������������������������   2.6 Fazit: Was ist neu am Pervasive Computing? ������������������������������������  

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3  Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing ��������������������������   3.1 Status quo: Verbreitung von IKT und Pervasive Computing ������������   3.2 Einflussfaktoren ��������������������������������������������������������������������������������   3.2.1 Technologietrends: treibende Kraft ��������������������������������������   3.2.2 Betriebswirtschaftliche Nutzenkalküle ����������������������������������   3.2.3 Standardisierung ��������������������������������������������������������������������   3.2.4 Gesellschaftliche Akzeptanz: Mögliche Gesundheitsrisiken nicht ionisierender Strahlung ����������������   3.2.5 Zuverlässigkeit, Sicherheit und Schutz der Privatsphäre in verteilten IT-Systemen ������������������������������������������������������   3.2.6 Usability ��������������������������������������������������������������������������������   3.3 Zwischenfazit: Treiber und Hemmnisse ��������������������������������������������  

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Inhalt

3.4 Entwicklungspfade: Pervasive Computing im Alltag ����������������������    42 3.4.1  Szenario 1: Zurückhaltendes Szenario ��������������������������������    42 3.4.2 Szenario 2: Mittleres Szenario ��������������������������������������������    44 3.4.3 Szenario 3: Hightech-Szenario ��������������������������������������������    47 3.5 Fazit �������������������������������������������������������������������������������������������������    49 4  Ökologische Veränderungspotenziale ��������������������������������������������������     51 4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene ����������������������������������������������������    52 4.1.1 Verschwinden des Computers: Entlastet die Miniaturisierung von IKT die Umwelt? ������������������������    52 4.1.2 Dissipation: Auswirkungen auf die Abfallströme? ��������������    55 4.1.3 Always on: Anywhere and Anytime: Strombedarf durch Vernetzung ��������������������������������������������     60 4.1.4 Kontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit der virtuellen Welt ��������������������������������������������������������    63 4.1.5  Beherrschbarkeit, Delegation von Kontrolle und Verantwortung ����������������������������������������������    74 4.1.6 Zunahme der Strahlenquellen: Auswirkungen auf die Gesundheit ��������������������������������������������������������������    75 4.2 Fazit: Screening der ökologischen Veränderungspotenziale von Pervasive Computing ����������������������������������������������������������������������    78 5      Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme pervasiver Computertechnik ����������������������������������������������������������������     81 5.1 Auswahl �������������������������������������������������������������������������������������������     81 5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label ������������������������������������������������������������������������������    83 5.2.1 Marktdynamik ��������������������������������������������������������������������    83 5.2.2 Neue Geschäftsprozesse und -modelle durch RFID ������������    85 5.2.3 Erfolgskritische Faktoren ����������������������������������������������������    89 5.2.4 Chancenpotenziale für die ökologische Gestaltung von Produktnutzungssystemen ��������������������������������������������     91 5.2.5 Perspektiven ������������������������������������������������������������������������    96 5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier ����������������������������������������������������������������    98 5.3.1 E-Paper und Mediennutzung ����������������������������������������������   100 5.3.2 Begriffliche Abgrenzungen ��������������������������������������������������   101 5.3.3 Dynamik des Print- und Online-Medienmarktes ����������������   103 5.3.4 Nutzung von Print- und Onlinemedien ��������������������������������   104 5.3.5 Anwendungsfeld des E-Papers als elektronische Zeitung ����������������������������������������������������   106 5.3.6 Geschäfts- und Erlösmodelle ����������������������������������������������   108 5.3.7 Ökologische Effekte ������������������������������������������������������������   111 5.3.8 Perspektiven ������������������������������������������������������������������������   120 5.4 Fazit �������������������������������������������������������������������������������������������������   124

Inhalt

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen   Innovationsphasen der IKT – eine Bestandsaufnahme ����������������������   6.1 Strategische Früherkennung von Chancen und Risiken ������������������   6.1.1 Planungshorizonte ��������������������������������������������������������������   6.1.2  Beispiel: Innovationsmanagement der Deutschen Telekom AG ������������������������������������������������   6.1.3 Instrumente ��������������������������������������������������������������������������   6.2 Welche Rolle spielen Umweltanforderungen in frühen Innovationsphasen? ��������������������������������������������������������������   6.2.1 Einflussfaktoren zur Integration von ökologischen Anforderungen ��������������������������������������������������������������������   6.3 Netzwerke und Akteurskooperationen ��������������������������������������������   6.4 Fazit �������������������������������������������������������������������������������������������������   7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen ������������������������   7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping? ����������������������������������������������   7.1.1 Roadmap-Typen ������������������������������������������������������������������   7.1.2 Forschung zum Roadmapping als Foresight-Instrument ����   7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug ������������������������   7.2.1 NIK ��������������������������������������������������������������������������������������   7.2.2 Japan SIS Project ����������������������������������������������������������������   7.2.3 iNEMI ����������������������������������������������������������������������������������   7.2.4 Fazit ������������������������������������������������������������������������������������   7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept ����������������������������������   7.3.1 Ansätze für ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping ����������������������������������������������������������������������   7.3.2 Das Grundkonzept ��������������������������������������������������������������   7.3.3 Fünf Schritte für ein Integriertes Technologie-Roadmapping ��������������������������������������������������   7.4 Quellen und Software-Tools zur Unterstützung des Roadmapping ����������������������������������������������������������������������������   7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren ����������������������������������������������������������   7.6 Zusammenfassung ���������������������������������������������������������������������������   8  Kernaussagen und Resümee ������������������������������������������������������������������   8.1 Umweltrelevanz des Pervasive Computing ������������������������������������   8.2 Strategische Früherkennung: Was kann das integrierte Roadmapping leisten? ����������������������������������������������   8.3 Akteurskooperationen und die neue Rolle von Wirtschaftsverbänden ����������������������������������������������������������������������  

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127 127 129 129 131 133 136 138 140 145 146 147 151 154 155 158 160 163 163 164 171 172 176 178 190 193 193 196 198

Literatur ��������������������������������������������������������������������������������������������������������   201 Sachverzeichnis ��������������������������������������������������������������������������������������������   217

Abkürzungen

BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit CRT Cathode Ray Tube, englisch für Kathodenstrahlröhre DAB Digital Audio Broadcasting (Digitaler Rundfunk) DIRC Digital Inter Relay Communication DVB Digital Video Broadcasting DVB-T Digital Audio Broadcasting Terrestrial (Terrestrisches Digitales Fernsehen) EBU European Broadcasting Union EEDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution E-Paper Elektronisches Papier GPRS General Packet Radio Service HDTV High Definition Television HSCSD High Speed Circuit Switched Data IKT Informations- und Kommunikationstechnik INEMI International Electronics Manufacturing Initiative IPP Integrierte Produktpolitik LCA Life Cycle Assessment LCD Liquid Crystal Display RFID Radio Frquency Idendification Devices UMTS Universal Mobile Telecommunications System ZDP Zeitungsdruckpapier ZeP Zeitung auf elektronischem Papier

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Abbildungsverzeichnis

Abb. 1.1  Strukturierung der Umwelteffekt ����������������������������������������������������   13 Abb. 1.2  Aufbau der Forschungsarbeit ����������������������������������������������������������   15 Abb. 2.1 Stufenmodell der Interaktionsformen vom Aufkommen des Internets bis zum Pervasive Computing ������������������������������������������   21 Abb. 2.2 Entwicklung der Computertechnologie ������������������������������������������   22 Abb. 4.1 Materialzusammensetzung eines Transponders ������������������������������   58 Abb. 5.1 Produktnutzungssysteme im Pervasive Computing ������������������������   82 Abb. 5.2 Roadmap zur Technologie- und Marktentwicklung von RFIDs ����   84 Abb. 5.3 Veränderungspotenziale im Medienbereich durch E-Paper ������������   100 Abb. 5.4 Unterscheidungen zwischen Displaytechnologien, Endgeräten und Anwendungen ��������������������������������������������������������������������������   103 Abb. 5.5 Leistungsaufnahme (in Milliwatt) von E-Ink im Vergleich mit herkömmlichen LC-Displays ����������������������������������������������������   114 Abb. 5.6 Kumulierte Primärenergieaufwendungen der Zeitungsvarianten ������   118 Abb. 5.7 Ausgewählte Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse zu den einzelnen Zeitungsvarianten ������������������������������������������������������������   120 Abb. 5.8 Roadmap des elektronischen Papiers ����������������������������������������������   121 Abb. 6.1 Zeitfenster der Innovationsaktivitäten der Deutschen Telekom ������   131 Abb. 6.2 Entstehungspfade von Nachhaltigkeitsinnovationen ����������������������   136 Abb. 7.1 Roadmap-Typen ������������������������������������������������������������������������������   151 Abb. 7.2 Gestaltungsziele der Roadmap Displays ����������������������������������������   156 Abb. 7.3 NEMI Roadmap Cycle ��������������������������������������������������������������������   162 Abb. 7.4 Sozioökonomische Trends als Filter zur Identifikation von neuen Geschäftsmodellen, Wertschöpfungen und Produkten der ITK ������������������������������������������������������������������   165 Abb. 7.5 Das Grundkonzept für ein integriertes Technologie-Roadmapping ������������������������������������������������������������   171 Abb. 7.6 Unterschiedliche Zukunftsbilder ����������������������������������������������������   172 Abb. 7.7 Schritte zur Erstellung der Roadmap ����������������������������������������������   173 Abb. 7.8 Schritte zur Erstellung der Roadmap Automation 2015+ ��������������   179 Abb. 7.9 Das Schildkrötenmodell ������������������������������������������������������������������   181

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Abbildungsverzeichnis

Abb. 7.10 Megatrends ������������������������������������������������������������������������������������   182 Abb. 7.11 Bestimmung von Suchfeldern im Spannungsfeld von gesellschaft­lichen Bedarfen, Trends und technologischen Potenzialen am Beispiel „Nahrungsmittel und Automationstechnik“ ��������������������������������������������������������������   183 Abb. 7.12 Erwartungen der Teilnehmer an die Technologie-Roadmap im ADRIA-Netzwerk ��������������������������������������������������������������������   184 Abb. 7.13 Struktur des Roadmappings Automation 2015+ ��������������������������   187

Tabellenverzeichnis

Tab. 3.1 Status quo des Pervasive Computing in verschiedenen verbrauchernahen Anwendungsfeldern ��������������������������������������������   26 Tab. 3.2 Betriebswirtschaftliche Nutzenpotenziale durch Pervasive Computing ������������������������������������������������������������   35 Tab. 4.1 Umwelteffekte durch Miniaturisierung und Systemintegration ������   53 Tab. 4.2 Prognose von passiven RFID Tags und zugehörigen Leseeinrichtungen in Europa �����������������������������������������������������������   57 Tab. 4.3 Entwicklung des Strombedarfs für IKT-Geräte und zugehörige Infrastruktur in Haushalten und Büros in Deutschland zwischen 2001 und 2010������������������������������������������   61 Tab. 4.4 Kontextsensitive Applikationen in verschiedenen Anwendungsfeldern ������������������������������������������������������������������������   69 Tab. 4.5 Ökologische Veränderungspotenziale des Pervasive Computing ����   79 Tab. 5.1 Anwendungspotenzial von RFID-basierten Geschäftsprozessen und -modellen ����������������������������������������������������������������������������������   86 Tab. 5.2 Betriebswirtschaftliche Nutzenpotenziale durch Pervasive Computing ������������������������������������������������������������   92 Tab. 5.3 Vergleich verschiedener Zeitungsvarianten und Nutzenaspekte ������   107 Tab. 5.4 Erfolgskritische Faktoren für Geschäfts- und Erlösmodelle von E-Paper-Lösungen ��������������������������������������������������������������������   111 Tab. 5.5 Zusammensetzung von Foliendisplays ��������������������������������������������   113 Tab. 5.6   Grobabschätzung der Umwelteffekte von Foliendisplay-Technologien gegenüber vergleichbaren LC-Displays ������������������������������������������������������������������������������������   115 Tab. 6.1 Instrumente im Innovationsprozess �������������������������������������������������   132 Tab. 6.2 Instrumente und ihre Verbreitung bei IKT-Unternehmen ����������������   134 Tab. 6.3 Umweltrechtliche Regulierungen mit Relevanz für Pervasive Computing ����������������������������������������������������������������������   138 Tab. 6.4 Ausgewählte Projekte, Initiativen und Organisationen zu nachhaltiger IKT ������������������������������������������������   139

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Tabellenverzeichnis

Tab. 7.1 Typologisierung des Roadmappings ������������������������������������������������   148 Tab. 7.2 Vision 2015 des Japan SIS Projects ������������������������������������������������   159 Tab. 7.3 iNEMI 2007 Product Emulator Groups (PEGs) ������������������������������   161 Tab. 7.4 Technikleitbilder und sozial-ökologische Leitbilder mit Blick auf Informationsgesellschaft und Nachhaltige Entwicklung ����������   166 Tab. 7.5 Bedürfnisfelder als Suchfeld für neue IKT-bezogene Produkte und Applikationen ������������������������������������������������������������   167 Tab. 7.6 Ansätze für ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping im Vergleich ������������������������������������������������������������������������������������   170 Tab. 7.7 Checkliste zur Unterstützung eines Integrierten Roadmappings ����   191

Kapitel 1

Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

1.1  Aufgabenstellung Die Arbeit stellt sich die Aufgabe, die ökologischen Veränderungspotenziale des Pervasive Computing abzuschätzen. Pervasive Computing ist eine zukünftige Anwendungsform von Informations- und Kommunikationstechniken (IKT), die durch Miniaturisierung und Einbettung von Mikroelektronik in andere Objekte sowie ihre Vernetzung und Allgegenwart im Alltag gekennzeichnet ist (Hilty 2003). Als Leitbild in Forschung und Entwicklung weist Pervasive Computing den Trend in Richtung einer weiteren Informatisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Zahlreiche Projekte in Firmen und Forschungseinrichtungen der IKT versuchen die Vision von ad-hoc-vernetzten und umgebungssensitiven Mikrosystemen umzusetzen. Eingebettet in Einrichtungsgegenstände, Haushaltsgeräte, Kleidung oder gar in den menschlichen Körper sollen sie den Menschen einmal mit einer „elektronischen Aura“ umgeben und ihn im Alltag unterstützen. Eine so weitgehende Vision der Durchdringung des Alltags mit elektronischen Komponenten, die immer und überall eingeschaltet und weitgehend drahtlos vernetzt sind, wirft Fragen nach Chancen und Risiken sowie möglichen unerwünschten Nebenfolgen dieser Technologie auf (Hilty 2003; Behrendt 2004a). Die Informationsund Kommunikationstechniken und insbesondere das Internet haben bereits in der Vergangenheit das Wirtschafts- und Arbeitsleben, das Informations- und Kommunikationsverhalten sowie die politische und gesellschaftliche Organisation wesentlich verändert. Nachdem sich mit dem Durchbruch des World Wide Web das Internet zu einem „diensteintegrierenden globalen Rechnernetzwerk und als Netz der Netze entwickelt hat, könnte zukünftig mit der zunehmenden Einbettung und Vernetzung von Informationstechnik und Alltagsprodukten eine zweite Welle der Netzwerkökonomie“ (Fichter 2001, S. 5) heranrollen, in der, so die Ausgangsthese der Arbeit, die Chancen und Risiken der ersten Welle nochmals vervielfacht werden. Wachsende Technikabhängigkeit, Kontrolle über neue Medien sowie der Schutz der Privatsphäre werden bereits seit einiger Zeit als neue gesellschaftliche und politische Herausforderungen des Pervasive Computing diskutiert. Bisher wenig beachtet wurde die Frage nach den Chancen und Risiken für die Umwelt, die sich aus dem Trend zum Pervasive Computing ergeben. Die wissenschaftliche Klärung S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_1, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010





1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

dieser Frage steht erst am Anfang. Bislang gibt es punktuelle Abschätzungen, aber keine systematische Übersicht und Auswertung der möglichen ökologischen Veränderungspotenziale. Dies gilt erst recht für die Frage, wie sich künftig Produkte und Dienstleistungen im Trend zum Pervasive Computing verändern werden und wie diese Tendenzen aus der ökologischen Perspektive zu bewerten sind. Die gestiegene Dynamik und Komplexität von Innovationsprozessen zeigen sich bei „nachhaltigen“ Innovationen in besonderer Weise, zumindest dann, wenn diese nicht ein „zufälliges Nebenprodukt“ betriebswirtschaftlicher Kalküle oder politischer Vorgaben (z. B. der WEEE zum Recycling von Elektroschrott), sondern das Resultat bewusster Zielsetzungen (Fichter 2002a) im Innovationsprozess sein sollen. Die Auflösung der dabei auftretenden Widersprüche zwischen kurzfristiger Erfüllung von Marktstrategien und einer Langfristorientierung in Innovationsprozessen stellt eine Herausforderung dar, für die es bisher nur sehr unzureichende Antworten (auch in der sozial-ökologischen Forschung) gibt. Um der von Beck diagnostizierten „organisierten Unverantwortlichkeit“ (Beck 1986) in der Technisierung zu begegnen, kann die fällige Zielperspektive nur darin bestehen, die „allseitige Verantwortlichkeit“ (Ropohl 1996) in Innovationsprozessen der Generierung neuer Informations- und Kommunikationstechniken zu organisieren. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach geeigneten Instrumenten, Methoden und Akteurskooperationen zur Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in technologie-, produkt- und systembezogenen Innovationsprozessen von IKT-Unternehmen. Die Untersuchung fokussiert dabei auf das Roadmapping, einer Methode zur Technologieplanung. Es geht darum, das bereits verbreitete Instrument aus der verkürzten technologischen Sichtweise zu lösen und für sozial-ökologische Herausforderungen in Innovationsprozessen zu nutzen und zu erweitern. Da ein Großteil der Entwicklungen im Pervasive Computing noch nicht untersucht wurde, hat diese Forschungsarbeit explorativen Charakter. Sie dient der Abschätzung möglicher ökologischer Veränderungspotenziale des Pervasive Computing und zielt dabei auf die Früherkennung von ökologischen Chancen und Risiken in Innovationsprozessen der Informations- und Kommunikationstechniken.

1.2  Ausgangslage: Pervasive Computing als Technologievision Pervasive Computing steht für die Loslösung von den heute vorherrschenden Zugängen zur Informationsverarbeitung über Personal Computer und Laptops. Drahtlos vernetzte PDAs (Personal Digital Assisstants), also im Kern weiterhin persönliche Computer, und UMTS-fähige Handys mit Multimediafunktionen und Netzwerkfähigkeiten sind erste Vorboten für die Übertragung von Computerfunktionen auf spezielle mobile Endgeräte. Auch der Anschluss klassischer Haushaltsgeräte wie Fernseher, Kühlschrank oder Waschmaschine an das Internet sind weitere sichtbare Zeichen für das Vordringen der Computertechnik in alltägliche Lebensbereiche. IBM rechnet in den nächsten Jahren mit weltweit über einer Milliarde

1.2 Ausgangslage: Pervasive Computing als Technologievision



Menschen, die über eine Billion vernetzter Gegenstände benutzen werden (Hilty 2003). Beim Pervasive Computing geht es aber nicht nur um Mobilfunktechniken und Internettechnologien, sondern vor allem um die Vernetzung alltäglicher Gegenstände zu „intelligenten“ Systemumgebungen, die das Umfeld eines Nutzers autonom erfassen und den Nutzer im Alltagshandeln unterstützen. Der Nutzer selbst tritt dabei in den Hintergrund, die Kommunikation findet mehr und mehr zwischen Maschinen und Dingen statt. Beispielhaft dafür steht der Kühlschrank, der die Milch selbstständig bestellt, oder der Wecker, der die Kaffeemaschine beim Weckruf aktiviert oder der Rasensprenger, der mit Sensoren ausgestattet die Luftfeuchtigkeit registriert und über das Internet die aktuelle Wetterlage beim Sprengen des Rasens berücksichtigt. Pervasive Computing steht somit vor allem für eine neue Qualität der Kommunikation, nämlich von „Ding zu Ding“ (Mattern 2002). Mehr und mehr wird die Mensch-Maschine-Interaktion durch die Kommunikation und Vernetzung von Maschine ohne direkte Einbindung des Menschen ergänzt. Produkte erlangen so gewissermaßen eine Art von Autonomie, in dem sie die Umwelt analysieren und versuchen, darauf zu reagieren, während der Nutzer als Träger der Entscheidungen zunehmend ausgeschaltet wird. Grundsätzlich könnte (in der Fantasie vieler Forscher und Ingenieure) nahezu jedes Alltagsprodukt mit informations- und kommunikationstechnischen Komponenten ausgestattet werden. Menschen kommen als Träger elektronischer Implantate in Frage. Auch Wände oder die Luft sind als Medien für „intelligente“ Systemumgebungen vorgesehen. Erste Experimente mit „Smart Dust“, also intelligentem Staub, sind bereits positiv verlaufen (Hawlik 2001). Manche Visionen erinnern gar an den Science-Fiction Film Star Trek, in dem die Computertechnik allgegenwärtig und zugleich unsichtbar ist: Von überall an Bord der Enterprise kann über ein Sprachinterface Kontakt mit dem Bordcomputer aufgenommen werden – in beinahe jeder Sprache. Der Bordcomputer weiß zudem über den Aufenthaltsort sämtlicher Besatzungsmitglieder Bescheid, der Zugriff kann alternativ zum Sprachinterface auch über Terminals erfolgen, die in Tischen und Wänden integriert sind und stets genau die benötigten Dienste anbieten. Zum Herumtragen gibt es elektronische Notizblöcke, die drahtlos mit dem Bordcomputer verbunden sind. Über einen Universaltranslator ist die Echtzeitkommunikation mit vielerlei Lebewesen möglich, deren Sprache man selbst nicht mächtig ist. Aber die Borg, die gefährlichen Feinde der Menschheit, setzen noch weitergehende Formen (des Pervasive Computing) ein: Über brain-interfaces sind sämtliche Individuen des Borg-Kollektives zu einem gigantischen verteilten System vernetzt; die Informationsverteilung ist in höchstem Maße unmittelbar. Die körperliche Beschränktheit der einzelnen Individuen ist durch Implantate optimiert und nivelliert; gleichzeitig werden die Biofunktionen ständig überwacht (Hawlik 2001, S. 24).

Der Film ist zwar pure Fiktion, tatsächlich sind aber dort auftretende Anwendungen des Pervasive Computing ein Entwicklungsschwerpunkt vieler Unternehmen und Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Trotz vieler teilweise skurril erscheinender Forscherideen ist anzunehmen, dass die heutige „PC-Ära“ zukünftig durch eine „Ära pervasiver Computertechnik“ abgelöst wird. Pervasive Computing könnte zur dominanten Nutzungsform von Informations- und Kommunikationstechniken werden.



1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

1.3  Nachhaltige Entwicklung als normativer Bezugsrahmen Die Abschätzung der ökologischen Chancen und Risiken des Pervasive Computing und deren Integrationsmöglichkeiten in frühen Phasen von Innovationsprozessen geschieht im Rahmen der Forschungsarbeit mit Blick auf die Debatte einer „Nachhaltigen Informationsgesellschaft“ (Schneidewind 2000). Kennzeichnend für den derzeitigen Diskussionsstand ist, dass zwar vielfältige Berührungspunkte zwischen einer nachhaltigen Entwicklung einerseits und dem Trend zur Informationsgesellschaft andererseits gesehen werden, die Diskussion über die wirtschaftlichen und sozialen Entwicklungsperspektiven der Informations- und Kommunikationstechnik aber weitgehend losgelöst von dem Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung geführt wird. Die Idee der nachhaltigen Entwicklung beruht in erster Linie auf der Erkenntnis, dass das bisherige Wirtschaftsmuster der Industrieländer, das ein permanentes Wirtschaftswachstum mit hohen Stoff-, Energie- und Schadstoffströmen verbindet, dauerhaft nicht zukunftsfähig ist. Insbesondere wenn dieses Muster auch auf die Entwicklung der Schwellen- und Entwicklungsländer übertragen werden soll, wird die Tragekapazität der Erde für die dann lebenden Menschen überschritten. Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung versucht in erster Linie auf die Fragen Antworten zu finden, wie auf die grundlegenden Herausforderungen dieser Entwicklung so reagiert werden kann, dass die Chancen einer zukunftsfähigen Entwicklungsperspektive für alle Staaten und alle Menschen weltweit und dauerhaft nicht verbaut werden. Hierauf gibt das Konzept der Informationsgesellschaft keine hinreichende Antwort, weil in erster Linie seine technisch-ökonomische und soziale Dynamik, nicht jedoch seine ökologischen, sozialen und kulturellen Langfristfolgen im Blickfeld der Umsetzung stehen. Das Leitbild der nachhaltigen Entwicklung rekurriert demgegenüber gerade auf die langfristig wirkenden negativen Effekte mit globalen Wirkungen, in erster Linie auf mögliche Überschreitungen von Belastbarkeitsgrenzen der Natur und Sozialsysteme. Dem Leitbild kommt die Funktion einer regulativen Idee zu, deren prinzipielle Handlungsanweisung lautet, die Form des Wirtschaftens und Konsumierens so zu organisieren, dass sie in Überstimmung mit den natürlichen Lebensgrundlagen steht und eine Gerechtigkeit für alle heute und in Zukunft lebenden Generationen erreicht wird. Trotz der seit der Konferenz über Umwelt und Entwicklung der UN 1992 gewachsenen Zustimmung zu diesem Leitbild werden dem Begriff höchst unterschiedliche Bedeutungen zugeordnet. Dies macht sich insbesondere an der Diskussion um eine schwache oder starke Nachhaltigkeit fest. Schwache Nachhaltigkeit besagt, dass natürliches Kapital durch andere Kapitalarten (Produktionskapital, Infrastruktur etc.) substituiert werden kann; starke Nachhaltigkeit geht dagegen von einer komplementären Beziehung dieser Kapitalarten aus (z. B. Fischerboote ohne Fische sind nutzlos). Ein anderes Spannungsfeld ergibt sich aus dem Ansatz, wonach das Nachhaltigkeitsprinzip grundsätzlich aus einem ökonomischen, einem ökologischen und einem sozialen Blickwinkel heraus interpretiert werden kann. Erfahrungsgemäß lassen sich nicht alle Dimensionen in gleicher Weise und in gleichem Umfang berücksichtigen und aufeinander abstimmen. Umstritten ist

1.4 Zielsetzung und Forschungsfragen



auch die Gewichtung der drei Dimensionen. Daher sind am Kontext ausgerichtete Schwerpunktsetzungen meist unumgänglich, wenn handlungs- und entscheidungsrelevante Ergebnisse erzeugt werden sollen. Die Bedeutung des Pervasive Computing für eine nachhaltige Entwicklung resultiert vor allem aus der zunehmenden Verfügbarkeit und universellen Durchdringung informationstechnischer Systeme. Für die Forschungsarbeit erfolgt eine Analyse des Pervasive Computing mit dem Fokus auf die ökologische Dimension. Dies lässt sich zum einen damit begründen, dass für die Verfolgung des Nachhaltigkeitsprinzips Innovationen auf Technologie- und Produktebene eine entscheidende Rolle spielen. Über die Produkte sind die Stoff- und Energieströme von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung, Distribution und Nutzung einschließlich der Entsorgung mit den Konsummustern und Lebensstilen einer Gesellschaft verbunden. Zum anderen sind die ökologischen Folgen des Pervasive Computing im Vergleich zu betriebswirtschaftlichen Nutzenpotenzialen oder Fragen zum Schutz der Privatsphäre bisher nur am Rande betrachtet worden. Sollen Innovationen des Pervasive Computing zu einer nachhaltigen Entwicklung beitragen, müssen sie sich aus ökologischer Sicht daran messen lassen, ob sie zu mehr Effizienz, Suffizienz und Konsistenz führen (Enquete-Kommission 1998). Unter Effizienzsteigerung wird verstanden, Produkte und Dienstleistungen mit geringem Einsatz von Ressourcen bereitzustellen. Suffizienz beinhaltet eine umweltverträglichere Befriedigung von Bedürfnissen und zielt auf die Veränderung des Konsumverhaltens. Konsistenz bedeutet, die mit Produktion und Konsum verbundenen Stoff- und Energieströme den Funktionsprinzipien der Ökosysteme anzupassen. Das hier zu Grunde gelegte Nachhaltigkeitsverständnis lässt sich mit Blick auf Produktnutzungssysteme so zusammenfassen, dass solche Innovationen als nachhaltig bezeichnet werden, die Wertschöpfung und Einkommenssicherung durch Systeme, Produkte, Dienstleistungen oder Verfahren erzielen, die über ihren gesamten Lebenszyklus zu einer Reduzierung von Ressourcenverbrauch und Umweltbelastung führen, zumindest bis zu einem vorsorglichen Maß, das im Einklang mit den vermuteten Tragekapazitäten des globalen Ökosystems steht (vgl. Fichter 2002a).

1.4  Zielsetzung und Forschungsfragen Gegenstand der Arbeit ist eine explorative Untersuchung der ökologischen Veränderungspotenziale des Pervasive Computing und ihrer Integration in frühe unternehmerische Innovationsprozesse. Mit Blick auf diese Aufgabe werden folgende Ziele verfolgt: • Strukturierung und Abschätzung von ökologischen Veränderungspotenzialen durch Pervasive Computing. • Aufzeigen von Entwicklungen der Informations- und Kommunikationstechniken in Richtung des Pervasive Computing und Verdichtung möglicher Entwicklungspfade in Form von Szenarien.



1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

• Herausarbeitung erklärungsbedürftiger Phänomene des Pervasive Computing mit Blick auf mögliche Chancen und Risiken für die Umwelt. • Identifikation von ökologischen Chancen, Risiken und Nebenfolgen für Produktnutzungssysteme. • Entwicklung eines Ansatzes zur Früherkennung von ökologischen Chancen und Risiken für das strategische Innovationsmanagement auf der Basis des Technologie-Roadmappings. Im Zentrum stehen dabei nachfolgend genannte Forschungsfragen: • Welche Treiber stützen den Trend zum Pervasive Computing, wie wird sich der Trend zum Pervasive Computing zukünftig manifestieren und mit welchen Verbreitungsgeschwindigkeiten und -potenzialen ist zu rechnen? • Wie sind neue Phänomene (Vernetzung Kontextsensitivität etc.) des Pervasive Computing im Lichte der Umwelt- und Nachhaltigkeitsforschung empirisch zu beschreiben und zu erklären? • Welche Chancen und Risiken ergeben sich aus dem Trend zum Pervasive Computing für die Umwelt bzw. mit welchen unerwünschten Nebenfolgen ist zu rechnen? • Inwieweit werden ökologische Aspekte in frühen Phasen von Innovationsprozessen der Produkt- und Dienstleistungsgenerierung in der IKT-Branche aufgegriffen und welche Bedeutung hat es? • Welche Konzepte, Methoden und Organisationsformen der Früherkennung von Chancen und Risiken neuer Technologien und Anwendungsfelder werden derzeit von F&E-Abteilungen und Innovationsverantwortlichen der IKT-Branche genutzt, welche Rolle spielen dabei ökologierelevante Anforderungen? • Wie lässt sich das Instrument des Roadmappings nutzbar machen, um sozialökologische Herausforderungen im Innovationsprozess berücksichtigen zu können? • Wie können mit Hilfe des Roadmappings technologische Antworten auf sozioökonomische und sozial-ökologische Herausforderungen und Trends gefunden werden?

1.5  Forschungsstand: IKT und Umwelt Die Zusammenhänge zwischen IKT und Umwelt werden bereits seit längerem diskutiert und sind Gegenstand von zahlreichen Forschungsarbeiten. Während die Informationsinfrastruktur mit ihren Umwelteffekten, insbesondere die Endgeräte, seit Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen und ein Entwicklungsschwerpunkt vieler Hersteller von Informationstechnik sind (Behrendt 2003b), ist die Anwendungsseite der Informations- und Kommunikationstechniken bisher unter Einen Überblick geben insbesondere: Behrendt (1998), Fichter (2001), Behrendt (2003), Hertin/ Berkhout (2003), BMU/UBA (2006), BMU/UBA (2008).  

1.5 Forschungsstand: IKT und Umwelt



ökologischen Gesichtspunkten in wissenschaftlichen Untersuchungen nur punktuell behandelt worden. Kennzeichnend für den derzeitigen Forschungsstand ist das Vorliegen vieler Einzelstudien zu verschiedenen Fragestellungen und verschiedener Zugänge zur Analyse der ökologischen Folgen von Informations- und Kommunikationstechniken. Das Spektrum reicht von Ökobilanzen und Stoffstromanalysen einzelner Produkte (u. a. Kuhndt 2003), Untersuchungen zu verschiedenen Anwendungsfeldern z. B. der Verkehrstelematik oder des E-Commerce (Behrendt 2003; Hertin/Berkhout 2003) über Studien zur Informations- und Kommunikationstechnik als Innovationssystem (u. a. Behrendt 1998) bis hin zu Analysen einer nachhaltigen Informationsgesellschaft aus institutioneller Sicht (u. a. Schneidewind 2000). Die Diskussion wird zum Teil kontrovers geführt und ist durch einen starken Kontrast zwischen optimistischen und pessimistischen Positionen geprägt. Die Ergebnisse lassen sich bisher nicht zu einem konsistenten Gesamtbild zusammenfügen. Mit Blick auf die Forschungsaufgabe lassen sich aus der Literatur (vgl. das Literaturverzeichnis) folgende Kernerkenntnisse ableiten, die als Ausgangspunkt und Orientierung für die Untersuchung der Früherkennung ökologischer Veränderungspotenziale des Pervasive Computing in unternehmerischen Innovationsprozessen dienen. • Die Umweltforschung zeigt, dass eine Dematerialisierung durch IKT wesentlich unterstützt oder ermöglicht werden kann (z. B. Prozessoptimierung, Effizienzsteigerung im Verkehr). Allerdings hat sich das Dematerialisierungspotenzial von IKT-Anwendungen bisher kaum realisiert. Die Anwendungen sind ambivalent, da sie sowohl umweltentlastende wie auch umweltbelastende Effekte aufweisen, ohne dass das ökologische Gesamtergebnis schon absehbar ist. Fest steht aber, dass der Weg der Industrieländer in die Informationsgesellschaft immer noch ein Weg steigenden Material- und Energieumsatzes ist (Hilty 2003). • Verschiedene Ökobilanzen illustrieren, dass die ökologische Nettobilanz von IKT-Anwendungen entscheidend auch von ökologischen Eigenschaften der Hardware und der Infrastruktur (z. B. Energieverbrauch für die Herstellung und Nutzung) beeinflusst wird. Von den Fortschritten bei der Verbesserung der Ökobilanz der Hardware wird auch abhängen, ob bestimmte Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechnik insgesamt zu einer Umweltentlastung oder zu einer zusätzlichen Umweltbelastung führen (Enquete-Kommission 1998). • Auf der Makroebene wird seit längerem die Abfallproblematik, neuerdings auch der IKT-bedingte Stromverbrauch diskutiert (CEPE 2003; Barthel 2001). Der Eine Untersuchung der EMPA untersucht die ökologischen Auswirkungen der Mediennutzung (Reichart/Hischier 2000). Die Ergebnisse belegen die hohe Relevanz der Endgeräte und der Netzinfrastruktur im Umweltprofil neuer Medien. So sind die Umweltbelastungen aus dem Stromverbrauch des Telefonnetzes bei der Nutzung des Internets deutlich größer als jene für den anteiligen Betrieb des Computers. Kuhndt et al. stellen im Rahmen des Projektes Digital Europe fest, dass der Download von Musikstücken nur dann vorteilhaft ist, wenn eine schnelle Internet-Anbindung vorhanden ist, die Musik-Dateien in komprimierter Form vorliegen und die CD-ROM als Speichermedium nicht oder zumindest effizient genutzt wird (Kuhndt et al. 2003).  



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1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

durch IKT verursachte Elektroenergieverbrauch in Deutschland betrug im Jahr 2001 rund 38 TWh (= 38 Mrd. kWh). Dieser Verbrauch entsprach knapp 8% des gesamten deutschen Elektroenergieverbrauchs im Jahr 2001. Einer neuen Untersuchung des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi 2008) zufolge liegt der Strombedarf für IKT in 2007 bei rund 55 TWh und damit bei 10% des Gesamtstromverbrauchs in Deutschland. Weltweit ist die IKT-Branche für rund 2% der CO2-Emissionen verantwortlich (BMU/UBA 2008). Klimapolitische Ziele werden dadurch konterkariert. Der Medienforschung ist zu entnehmen, dass die neuen elektronischen Medien die alten (bisher) nicht ablösen, sondern ergänzen. Neue und klassische Medien haben jeweils ihre Vorteile. So sind für das gezielte Suchen von Informationen elektronische Medien leistungsfähiger. Zur Unterhaltung eignen sich in der Regel herkömmliche Medien besser (ARD/ZDF 2008). Aus Beobachtungen zum Rebound-Effekt wird deutlich, dass ökologische Effizienzgewinne durch Anwendungen der IKT häufig kompensiert werden. Das papierlose Büro ist ausgeblieben, der Verkehr wächst trotz Telekommunikation, die Hardwaremassenströme schwellen trotz Leistungssteigerung und Miniaturisierung der IKT an. Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass Rebound-Effekte oder Effekte unvollständiger Substitution bei weiterer Digitalisierung ausbleiben werden (Hilty 2003; Angrick 2003). Studien zum E-Business zufolge sind Dematerialisierungseffekte bislang meist unbeabsichtigte Nebenfolgen von IKT-Anwendungen (Behrendt 2003). Ein Umweltmonitoring, was Umwelteffekte beispielsweise von E-Business-Anwendungen aufspürt, fehlt bisher weitgehend. Während etablierte Unternehmen der „Old-Economy“, die elektronischen Handel als neue Geschäftsstrategie einsetzen, Umweltschutzaufgaben in das Unternehmen in der Regel integriert haben, trifft dies auf die neuen Unternehmen im E-Business (z. B. Amazon) nicht zu. Positive ökologische Effekte können nur als Folge bewusster strategischer Entscheidungen erwartet werden (Teitscheid 2002). Die theoretische Debatte zur Internetökonomie fokussiert bislang in erster Linie auf Netzwerkeffekte (Katz 1994) bzw. Netzwerkexternalitäten in elektronischen Kommunikationsnetzen, die Rolle von Standards (Shapiro 1999; Zerdick 1999), die Senkung von Transaktionskosten und die Preisfindung bei Informationsgütern (McKnight 1997). Wichtige Fragen, wie die Veränderung von Konsummustern und Kaufverhalten durch neue Medien, werden bisher „kaum thematisiert und theoretisch wenig unterfüttert“ (Fichter 2002). Wichtige Beiträge zum Forschungsthema kommen aus der „innovativen“ Technikfolgenabschätzung. Die Ansätze zielen auf die Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in frühen Forschungs- und Entwicklungsstadien neuer Technologien (Reichl 2003). Sie beinhalten die Berücksichtigung von Ressourcenbedarf und Herstellungskosten sowie die gezielte Suche nach Material- und Technologiealternativen. Wenig entwickelt sind Ansätze zur Integration von Kundenanforderungen und -bedarfen in die Technologiegestaltung. Mit Blick auf die Aktivierung von Nachhaltigkeitsinnovationen unterstützen empirische Ergebnisse der Innovationsforschung die Multiimpuls-Hypothese.

1.5 Forschungsstand: IKT und Umwelt



Demzufolge lässt sich die Entstehung von Nachhaltigkeitsinnovationen nur durch das Zusammenspiel interner und externer Einflussfaktoren sowie das Zusammenspiel nachhaltigkeitsspezifischer Einflussfaktoren (z. B. Nachhaltigkeitsorientierung von Akteuren, Umweltgesetzgebung etc.) und nachhaltigkeitsunspezifischer Faktoren (Verfügbarkeit neuer Technologien, Gewinninteressen, Wettbewerbsstrategien etc.) erklären (Fichter/Antes 2006). Dabei wurde auch festgestellt, dass die Impulse situations- und kontextabhängig sind, eine Übertragbarkeit somit nicht auf alle Fälle möglich ist (Klemmer 1999). Als zentrale Gestaltungsfelder erwiesen sich Akteurskooperationen und Dialogprozesse bei der Erschließung von Nachhaltigkeitsinnovationen. Als Beispiel kann der von dem Deutschen Bundestag angestoßene Roadmapping-Prozess zur Nachhaltigkeit in der Informations- und Kommunikationstechnik (NIK) angesehen werden. Neben der Ingangsetzung eines intensiven Dialogprozesses über die Chancen und Risiken einer nachhaltigen Unternehmensstrategie ist vor allem die wachsende Motivation der beteiligten Unternehmen zu nennen, die mittelund langfristigen Möglichkeiten zu nutzen, frühzeitig in Kooperation mit der Wissenschaft einen Orientierungsrahmen für Innovationen in Richtung Nachhaltigkeit zu schaffen (Kreibich 2003). Einen hohen Bedarf für unternehmensübergreifende Institutionalisierung (Capacity Building) von Nachhaltigkeit in der IKT-Branche konstatiert Fichter (2007a). • Die Befunde der Konsum- und der Umweltverhaltensforschung (UBA 2002) verweisen zum einen auf die hohe Heterogenität und auf die hohe symbolische Bedeutung des Konsumverhaltens (Brand 2002). Zum anderen wird deutlich dass ökologische Belange bei Kauf und Nutzung von IKT bisher von rudimentärer Relevanz sind. So spielt das Umweltlabel Blauer Engel für Personal Computer oder periphere Geräte beim Verbraucher praktisch keine Rolle. Eine Ausnahme bildet die Frage nach den möglichen gesundheitlichen Risiken des Mobilfunks. Hier wird unter dem Stichwort „Elektrosmog“ eine breite öffentliche Debatte geführt, ohne aber ein eindeutiges Konsumentenverhalten erkennen zu können. • Auf die Bedeutung des organisationalen Lernens bei der Umsetzung einer nachhaltigen Informationsgesellschaft machen insbesondere Siebenhüner et al. aufmerksam (Siebenhüner 2006; Beschorner 2004; Hage 2004). Im Fokus steht die Veränderung von organisationalen Handlungsmustern (Routinen, Kommunikation etc.), die auf reflexive Prozesse zurückzuführen sind, sich am Konzept der Nachhaltigkeit orientieren und nachhaltige Wirtschafts- und Konsumweisen unterstützen. Empirische Untersuchungen zeigen, dass veränderte Organisationsstrukturen allein nicht ausreichen, um nachhaltigkeitsorientiertes Lernen auszulösen. Auch kulturelle Faktoren liefern keine hinreichende Erklärung für grundlegende Veränderungen. Sie sind aber wesentlich für eine weitreichende organisationale Verankerung von Nachhaltigkeit in Unternehmen. Nachhaltige Lernprozesse sind erst mit „Change Agents“ wahrscheinlich.

 

Siehe unter: www.roadmap-it.de (Stand: 15.9.2008).

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1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

Insgesamt gibt es keine pauschale Antwort auf die Frage, ob IKT zu mehr oder weniger Umweltverbrauch führt. Bislang liegen sowohl Beispiele für umweltent- als auch für umweltbelastende Folgen vor, ohne bis dato eine Nettobilanz aufstellen zu können. Insbesondere folgende Chancen lassen sich identifizieren: • Erhöhung der Ressourcenproduktivität durch die Optimierung von Beschaffungs- und Produktionsprozessen (Reduzierung von Lagerbeständen, Überschussproduktion, Fehlerquoten, kundenindividuelle „maßgenaue“ Produkte etc.). • Ökologisierung der Märkte und Unterstützung einer integrierten Produktpolitik durch größere Markttransparenz und verbesserte Kundeninformationen und -einbindung. • Produktnutzungsverlängerung und -intensivierung durch neue internetgestützte Servicemodelle (z. B. zu Wiederverwendung und Recycling). • Dematerialisierung physischer Produkte durch Digitalisierung. Den Chancen stehen insbesondere folgende Risiken gegenüber: • Verstärkung des generellen Trends der Beschleunigung von Produktentwicklungs-, Beschaffungs- und Produktionsprozessen. E-Business und Internet tragen möglicherweise zur weiteren Verkürzung der Produktlebensdauer bei. • Verstärkung des generellen Trends der Zunahme des Güterverkehrsaufkommens, z. B. durch Senkung der Transaktionskosten in der weltweiten Beschaffung (Global Sourcing, Atomisierung von Warensendungen). • Gefahr der unvollständigen Substitution bei digitalen Medien (z. B. Nutzung von Online-Bestellkatalogen zusätzlich zum Printkatalog). Dadurch entstehen Additionseffekte. • Reboundeffekte (z. B. Zeiteinsparungen durch Online-Shopping werden von Verbrauchern möglicherweise für zusätzliche Freizeitverkehre genutzt). Ökologische Folgen der Miniaturisierung, Einbettung und Vernetzung von IKT mit Alltagsgeräten werden bisher kaum thematisiert. Demzufolge liegen kaum belastbare Daten vor, wie sich die Chancen und Risiken zukünftig im Trend zum Pervasive Computing darstellen werden. Im Zusammenhang mit nachhaltiger Wirtschaftsentwicklung im Allgemeinen und mit der Förderung von zukunftsfähigen Produktnutzungssystemen im speziellen stellen sich zwei zentrale Fragen: • Welche Umwelteffekte sind durch Pervasive-Computing zu erwarten? • Wie können ökologische Chancen und Risiken des Pervasive Computing frühzeitig in das Innovationsmanagement integriert werden? Diesbezüglich steht das Forschungsfeld noch am Beginn, entwickelt sich aber dynamisch. Zu verweisen ist insbesondere auf die Tagung “Pervasive Computing” der Akademia Engelberg in Engelberg (Schweiz) vom 15. bis 17. Oktober 2003, wo neben Forschungsergebnissen die Vielschichtigkeit des Forschungsfeldes aufgezeigt wurde, dem Kongress “Pervasive Computing” in  

1.6 Gang der Untersuchung

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1.6  Gang der Untersuchung Wie bei jeder neuen Technologie sind die Entwicklungen und Folgen schwer vorherzusagen, dies gilt erst recht bei einer Querschnittstechnologie, die in allen Bereichen der Gesellschaft greift. Denkbar sind Entwicklungen wie die Herausbildung unerwarteter Nutzungsformen ebenso wie plötzliche Entwicklungssprünge. In einem technologisch unausgereiften Feld wie dem Pervasive Computing werden Prognosen deshalb äußerst spekulativ. Einen Hinweis dafür liefern die Vorhersagen von Marktanalysten etwa zur Entwicklung des Mobilfunks oder des E-Commerce, die sich im Nachhinein häufig als Fehleinschätzungen herausgestellt haben. Mit Blick auf Pervasive Computing ist es daher nicht möglich Referenzszenarien aufzustellen, die Aufschluss auf die Frage geben, wie die Entwicklung ohne Pervasive Computing aussehen würde. Angesichts der Zusammenwirkung von sozialen, ökonomischen und technologischen Faktoren ist es insbesondere nicht möglich einfache Kausalbeziehungen zwischen „einer technologischen Innovation und einer ökologischen Folge“ (Hertin/Berkhout 2003) zu ziehen. Charakteristisch für Umwelteffekte auf der Makroebene ist ihre große Heterogenität, zu deren Abbildung geeignete Aggregationsverfahren, wie z. B. statistische Auswertungen und Typologisierungen, erforderlich sind. Bislang fehlen geeignete Instrumente, die einerseits die Umwelteffekte von gesellschaftlichen Schlüsseltrends im Bereich der Information und Kommunikation abbilden und andererseits die Identifikation von ökologischen Schwachstellen und Optimierungspotenzialen unter Berücksichtigung der zeitlichen Dynamik ermöglichen. Auf der Mikroebene steht mit der Ökobilanz ein nach ISO 14040 standardisiertes und weltweit akzeptiertes Instrument zur Verfügung. Es eignet sich aber nur begrenzt zur Abschätzung ökologischer Folgen des Pervasive Computing. Die Querschnittstechnologie IKT und damit auch ihre zukünftige Anwendungsform Pervasive Computing umfasst ein breites und dynamisches Spektrum von Technologien und Anwendungen, so dass eine enge Systemabgrenzung, wie sie für ein Life Cycle Assessment (LCA) erforderlich wäre, nicht denkbar ist. Die Sachbilanzierung der Mikroelektronik, beispielsweise der Mikrochip-Produktion mit über 400 Prozessschritten, unterschiedlichen Fertigungstiefen und Wien (Österreich) vom 18. bis 23. April 2004 und die internationale Konferenz “Electronics goes green” in Berlin vom 5. bis 8. September 2004, an der Unternehmen der IKT beteiligten waren und wo ebenfalls Fragen nach der ökologische Relevanz des Pervasive Computing gestellt wurden. Auf einer gemeinsamen Konferenz des Bundesumweltministeriums, Umweltbundesamts und des Bundesverbands Informationswirtschaft, Telekommunikation und Neue Medien e. V. (BITKOM) wurden am 14.2.2008 in Berlin aktuelle Herausforderungen und Chancen für die IKT-Unternehmen mit Blick auf Klimaschutz und Ressourceneffizienz diskutiert. Betont wurde das große Innovations- und Ressourceneffizienzpotenzial von Anwendungen der IKT. Gleichzeitig wurde auf die Herausforderungen hingewiesen, die vor allem der wachsende Energie- und Ressourcenbedarf der IKT mit sich bringt.   Methoden der Stoffflussanalyse auf Makroebene finden sich u. a. bei Münch (1998), Baccini (1996) und Schmidt (1995).

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1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

wechselnden Zulieferern aus aller Welt, ist nicht praktikabel und kann nur für sehr genau bestimmte, heute existierende Produkte und unter großem Aufwand vorgenommen werden. Die Unsicherheiten des Nutzungsverhaltens in der Gebrauchsphase überwiegen aus der Erfahrung mit LCAs zu IKT-Produkten häufig noch die Fehler aus der ungenauen Abbildung der Herstellungsprozesse. Deshalb werden im Elektronikbereich in der Regel nur stark vereinfachte LCAs erstellt (vgl. Stutz 2000). Die Umwelteffekte des Pervasive Computing können deshalb aus praktischen und methodischen Gründen (noch) nicht (umfassend) quantitativ abgebildet werden. Trotzdem können durch einen Methodenmix erste Abschätzungen ökologischer Veränderungspotenziale mit Blick auf die innovative Früherkennung von ökologischen Chancen und Risiken geleistet werden. Dieser ist mehrstufig angelegt und kombiniert folgende verschiedene Instrumente: Treiberanalyse  Um die ökologischen Folgen abschätzen zu können, ist es notwendig den Status quo der Durchdringung von IKT zu skizzieren, um darauf aufbauend die wichtigsten technologischen Entwicklungen herauszuarbeiten, die auf längere Sicht die Voraussetzungen für eine so weitgehende Vision vom Pervasive Computing schaffen. Dies führt zu Frage, wie es um die Übersetzung von Technologien in Anwendungen heute und zukünftig steht und mit welchen Anwendungen in welchen Zeithorizonten zu rechnen ist. Dazu werden Treiber und Hemmnisse identifiziert. Szenarioentwicklung  Mit dieser Methode soll nicht die wahrscheinlichste Entwicklung prognostiziert werden, es soll vielmehr die Bandbreite möglicher zukünftiger Entwicklungen in Form von integrierten Entwicklungspfaden aufgezeigt werden. Deshalb wird ein „zurückhaltendes“ Szenario, in dem die hemmenden Faktoren auf dem Weg zum Pervasive Computing überwiegen, ein „marktnahes“ Szenario, das auf Markteinschätzungen beruht, und ein „Hightech“-Szenario, das weitgehend der Vision des Pervasive Computing entspricht, entworfen. Screening-Analyse  Aufgrund der hohen Komplexität und Entwicklungsdynamik des Technologiefeldes Pervasive Computing ist ein systematisches Screening-Verfahren zur Grobabschätzung möglicher ökologischer Effekte anzuwenden. Im Mittelpunkt stehen erklärungsbedürftige Phänomene des Pervasive Computing. Durch vereinfachte Abschätzungen lassen sich „Hotspots“ der Umweltbelastungen identifizieren. Grundlage der Beurteilung sind vorhandene Ökobilanzen zu einzelnen IKT-Produkten und -Anwendungen. Im Einzelfall ist zu diskutieren, inwieweit die Ergebnisse auf das Pervasive Computing übertragbar sind. Um zu einer differenzierten Betrachtung der Zusammenhänge zwischen der Entwicklung, Verbreitung und Nutzung der Informations- und Kommunikationstechniken und den damit verbundenen ökologischen Folgen zu kommen, ist es zweckmäßig zwischen drei Kategorien zu unterscheiden: direkte Umweltfolgen, indirekte Umweltfolgen und langfristige Folgen (vgl. Hertin/Berkhout 2003). Diese Strukturierung illustriert die folgende Abbildung. Sie stellt den Rahmen für die Untersuchung der ökologischen Veränderungspotenziale des Pervasive Computing dar.

1.6 Gang der Untersuchung

Direkte Folgen

Indirekte Folgen

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Umweltbelastung durch Herstellung, Nutzung und Entsorgung von IKT-Geräten und –Infrastruktur (Server, Router, Netze etc.) z. B. Stromverbrauch, Ressourcenbedarf, Elektrosmog

-Digitalisierung von Gütern und Dienstleistungen -Ressourcenproduktivität -Produktnutzung und Recycling -Markttransparenz und Kundenkommunikation -Verkehr und Logistik

Langfristige Folgen

-Strukturwandel -Raumstrukturelle Effekte -Rebound- und Additionseffekte

Abb. 1.1   Strukturierung der Umwelteffekte. (Quellen: eigene Darstellung; in Anlehnung an: Hertin/Berkout 2003; Behrendt 2003b)

• Direkte Umweltfolgen entstehen bei der Bereitstellung der Informations- und Kommunikationstechnik-Infrastruktur. Durch Herstellung, Nutzung und Entsorgung von IKT-Hardware und Netzinfrastrukturen werden Ressourcen verbraucht und die Umwelt, beispielsweise durch Stromverbrauch für den Betrieb der Geräte, belastet. • Indirekte Folgen für die Umwelt treten durch die Transformation wirtschaftlicher Prozesse, Märkte und des Konsums auf. Sie werden in der Literatur überwiegend positiv eingeschätzt. Die Effekte sind in der Regel allerdings ambivalent, da sowohl umweltentlastende wie auch umweltbelastende Folgen auftreten, ohne dass das ökologische Gesamtergebnis per saldo schon absehbar ist. • Schließlich wirkt sich Pervasive Computing langfristig auf wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklungen aus. Hierzu zählen z. B. der Wandel wirtschaftlicher Strukturen und die Beeinflussung von Lebensstilen und Konsummuster in Wirtschaft und Gesellschaft. Falluntersuchungen  Zur Vertiefung werden exemplarisch zwei Falluntersuchungen zu Produktnutzungssystemen durchgeführt, die zum einen ein hohes ökologisches Veränderungspotenzial aufweisen und zum anderen bisher wenig untersucht wurden. Ziel ist die Ermittlung von Chancen und Risiken für ökologisch nachhaltige Produktnutzungen.

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1 Ziele, Bezugspunkte und Forschungsdesign

Dies führt zum nächsten Schwerpunkt: Entwicklung eines neuen Roadmapping-Ansatzes zur Nachhaltigkeitsorientierung in frühen Innovationsprozessen  Vor dem Hintergrund ökologischer Chancen und Risiken stellt sich für Unternehmen der Informationstechnik und Telekommunikation die Frage nach geeigneten Instrumenten, Methoden und Akteurskooperationen zur Integration der identifizierten Aspekte in ihre technologie-, produkt- und systembezogenen Innovationsprozesse. Im Fokus steht das Technologie-Roadmapping, ein leistungsfähiges Instrument zur strategischen Früherkennung von Innovationschancen und Risiken, neuen Geschäftsfeldern und Märkten. Allerdings greift angesichts der hohen Veränderungsdynamik der marktlichen, gesellschaftlichen und ökologischen Entwicklungen eine Verengung des Roadmapping auf eine Technologievorausschau zu kurz. Innovationen entziehen sich immer deutlicher einer nur technologischen Sichtweise und einem zu eng verstandenen unternehmerischen Kontext. Es geht nicht nur darum, Technikbilder zu produzieren, die das technisch Machbare fortschreiben, sondern vielmehr um eine Erweiterung der Perspektive um sozial-ökologische Aspekte. Mit Blick auf diese Aufgabe wird das Konzept der „Integrierten Technologie-Roadmap“ entwickelt. Sie fragt auch nach technologischen Lösungsbeiträgen zur Bewältigung von gesellschaftlichen, ökonomischen, politischen und ökologischen Herausforderungen und rückt die Sicht der Anwender und Stakeholder in den Mittelpunkt.

1.7  Aufbau der Forschungsarbeit Der Aufbau der Studie gliedert sich in acht Bausteine, die mit den eingangs genannten Zielen und dem zuletzt beschriebenen methodischen Zugang korrespondieren: Baustein 1  beschreibt den methodischen Rahmens zur Analyse der ökologischen Veränderungspotenziale des Pervasive Computing und der Integration von ökologischen Chancen, Risiken und unbeabsichtigten Nebenfolgen in frühe Innovationsphasen. Baustein 2  untersucht die Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing. Die Untersuchung zielt dabei auf technologische Entwicklungen, betriebswirtschaftliche Nutzenpotenziale und Entwicklungen auf Anwendungsebene und fokussiert auf die Frage nach möglichen Treibern und Hemmnissen für ein Pervasive Computing. Baustein 3  stellt mögliche Entwicklungen des Pervasive Computing in Form von Szenarien dar. Baustein 4  untersucht erklärungsbedürftige Phänomene des Pervasive Computing aus Sicht ökologischer Veränderungspotenziale des Pervasive Computing. Dabei wird zwischen direkten Effekten, indirekten Auswirkungen und Langfristfolgen für die Umwelt unterschieden.

1.7 Aufbau der Forschungsarbeit

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Baustein 1 entwickelt einen methodischen Rahmen

Baustein 2 beschreibt Attribute des Pervasive Computing

Baustein 3 analysiert mögliche Entwicklungspfade

Baustein 4 untersucht ökologische Veränderungspotenziale

Baustein 5 untersucht Fallbeispiele von Produktnutzungssystemen

Baustein 6 analysiert die Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Baustein 7 entwickelt einen neuen Ansatz für ein Integrated Roadmapping

Baustein 8 beschreibt Kernergebnisse und zieht Schlussfolgerungen

Abb. 1.2   Aufbau der Forschungsarbeit

Baustein 5  unternimmt eine Vertiefung der vorangegangenen Grobabschätzung ökologischer Veränderungspotenziale. In zwei exemplarischen Fallstudien werden Produktnutzungssysteme des Pervasive Computing hinsichtlich ihrer ökologischen Chancen und Risiken untersucht. Baustein 6  analysiert die Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen von Unternehmen der Informations- und Kommunikations­ technik. Baustein 7  beschreibt mit dem „Integrated Roadmapping“ einen neuen Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen zur Technologiefrüherkennung und -gestaltung. Baustein 8  stellt die Kernergebnisse der Forschungsarbeit in den Kontext der Debatte um Ressourceneffizienz und Klimaschutz, identifiziert Potenziale und Grenzen für ein „Integriertes Roadmapping“ zur Unterstützung nachhaltigkeitsorientierter Innovationsprozesse in dynamischen Technologiefeldern und zeigt in diesem Zusammenhang die neue Rolle von Akteurskooperationen und Unternehmensverbänden auf.

Kapitel 2

Attribute des Pervasive Computing

In diesem Kapitel werden die Attribute von Pervasive Computing dargestellt, was zu der Frage führt, was am Pervasive Computing neu ist. Verwendung und Stellenwert des Begriffs Pervasive Computing spiegeln die rasante Entwicklung bei der kommerziellen Nutzung des Internets und neuer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) wider. Ein einheitliches und systematisches Begriffsverständnis von Pervasive Computing hat sich deshalb noch nicht herausgebildet. Der Forschungsarbeit liegt deshalb ein umfassender Begriff des „Pervasive Computing“ zugrunde, der verwandte Konzepte miteinschließt. Weit verbreitet ist auch der Begriff „Ubiquitous Computing“. Im Gegensatz zum Pervasive Computing, der in naher Zukunft machbare Lösungen in den Vordergrund rückt und sich in der Wirtschaft weitgehend durchgesetzt hat, beschreibt der Begriff des „ubiquitären“ Computing eine „unaufdringliche“ Technikversion, in der das heute vertraute Erscheinungsbild des Computers in den Hintergrund tritt und „smarte“ Objekte direkt miteinander kommunizieren (BSI 2004). Daneben gibt es weitere Konzepte wie „Ambient Intelligence“, „Embedded computing“, „Wearable Computers“, „Nomadic computing“, „The Invisible Computer“ und „Anytime, Anywhere Computing“, die sich ebenfalls mit dem Konzept des Pervasive Computing überschneiden und deshalb in der Forschungsarbeit mit eingeschlossen sind. Vor diesem Hintergrund wird Pervasive Computing als neue Anwendungsform von Informations- und Kommunikationstechniken betrachtet und ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet (Hilty 2003): • Miniaturisierung: IKT-Komponenten werden kleiner und damit portabler als die heute üblichen Geräte. • Einbettung: IKT-Komponenten werden häufiger in andere Geräte und Gegenstände des täglichen Gebrauchs eingebettet („Smart Objects“). • Vernetzung: IKT-Komponenten sind in der Regel miteinander vernetzt und der Datenaustausch erfolgt meist drahtlos. • Allgegenwart: IKT wird allgegenwärtig und versieht ihren Dienst immer unauffälliger oder gar unsichtbar. • Kontextsensitivität: IKT-Komponenten können sich durch drahtlosen Datenaustausch und mittels Sensoren Informationen über ihre Umgebung beschaffen.

S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_2, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

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2 Attribute des Pervasive Computing

2.1 Miniaturisierung portabler Front-End-Geräte Mobile Endgeräte werden immer kleiner, leichter, vielseitiger und entwickeln sich zu Knotenpunkten für vielfältige Anwendungen. Langfristig lassen sich im Zuge des Pervasive Computing kooperierende Komponenten vorstellen, die direkt am Körper und in Kleidungsstücken getragen werden. Wearables sind digitale Geräte, die am Körper getragen werden oder in die Kleidung integriert sind. Ihr Funktionsspektrum umfasst die Erfassung von Körper- und Umweltdaten, Speicherung, Berechnung und Visualisierung der Daten sowie die Kommunikation über das Internet oder lokale Netze. Sind heute schon möglichst handfreie Interaktion und Multifunktionalität wichtige Entwicklungsanforderungen, so rücken zunehmend auch kontextsensitive Wearables in den Blickpunkt der Forschungs- und Entwicklungsabteilungen. Weiterhin zeichnet sich in Teilbereichen ein Unsichtbarwerden der Geräte, die mehr durch ihre Funktion als durch ihr Aussehen in Erscheinung treten, selbstständiges Bemerkbarmachen und kontinuierliches In-Betrieb-Sein (always on, always with me) ab. Wearables sollen so individuell und spontan genutzt werden, wie die verschiedenen Lebensstile und Nutzerprofile es erfordern. Die jeweiligen Funktionen sind nicht nur auf ein bestimmtes Anwendungsprofil abgestimmt, sondern lassen eine Vielzahl von Kombinations- und Interaktionsmöglichkeiten offen. Wie weit die Möglichkeiten der Miniaturisierung reichen können, zeigt die Idee der E-Grains. Es handelt sich dabei um drahtlos vernetzte Kleinstcomputer, die in Experimenten ein Format 4 × 4 × 2 mm haben, künftig aber auf Staubkorngröße schrumpfen sollen. Es wird daran gedacht, sie als „intelligente Wandfarbe“ einzusetzen, die alle Gegenstände im Raum miteinander vernetzt (Reichl 2001; Hilty 2003).

2.2 Einbettung in Alltagsgegenstände und Alltagsumwelten Schon heute gibt es Dutzende von Endgeräten mit ganz verschiedenen technischen Spezifikationen und damit verbundenen Nutzungskonzepten. Im Vergleich zur stationären Internetnutzung wird das Pervasive Computing durch eine große Endgerätevielfalt geprägt. Grundsätzlich ist heute schon die Durchdringung der Informationstechnik in elektronische Geräte aller Art weit vorangeschritten. Rund 98% aller weltweit hergestellten Mikroprozessoren (Gellersen 2000) werden in Alltagsprodukten eingebaut, darunter Haushaltsgeräte, Fahrzeuge, Audio- und Videogeräte oder Spielzeuge. Nur 2% werden in Computern im engeren Sinne eingesetzt. In einer Limousine befinden sich (zur Steuerung und Überwachung der Mess- und Regelungselektronik) schon mehr Mikrochips als in einem Personal Computer. Moderne Waschmaschinen verfügen über eine chipgesteuerte Elektronik, viele mit fuzzy logic, die das Programm und somit den Strom- und Wasserverbrauch in Abhängigkeit von Wäschemenge und Verschmutzungsgrad regelt. Wesentlich beim Pervasive Computing ist aber nicht nur diese Form der Informatisierung von Alltagsgegenständen, sondern vielmehr die Übertragung von

2.3 Vernetzung von Geräten und Alltagsgegenständen

19

Computerfunktionen auf spezielle Geräte, neue Informations- und Kommunikationszugänge und die Kontextsensitivität von Anwendungen. Vorreiter sind hier Mobiltelefone, aber auch andere Produkte stehen im Blickfeld der Industrie: darunter z. B. Autos, Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik. Um beim Beispiel der Waschmaschine zu bleiben: Die Waschmaschine verfügt nicht nur über eine intelligente Steuerungselektronik, sondern erhält auch einen Informations- und Kommunikationszugang sowohl innerhalb eines LANs als auch zum Internet. Dadurch kann sie bei Bedarf vom heimischen PC aus gesteuert oder vom Handy fernab überwacht werden. Außerdem kann sie automatisch die neuesten Waschprogramme aus dem Internet herunterladen und bei einem Defekt den Nutzer und den Kundenservice informieren. Neben dieser physischen Einbettung elektronischer Geräte in verschiedene Lebensbereiche wird mit dem Konzept des Pervasive Computing eine kognitive Einbettung verbunden. Die elektronischen Geräte sollen kaum noch wahrnehmbar sein. Die Computernutzung soll sich in alltägliche Abläufe einfügen. Es soll eine Fusion der Technologie mit dem alltäglichen Leben stattfinden, bis sie nicht mehr zu unterscheiden ist. Marc Weiser, ein Mitarbeiter von Rank Xerox, auf den die Grundidee des „Ubiquitous Computing“ zurückzuführen ist, brachte diesen Zusammenhang auf die Formel: „The most profound technologies are those that disappear“ (Weiser 1991).

2.3 Vernetzung von Geräten und Alltagsgegenständen Pervasive Computing zielt auf eine Vernetzung von Geräten und Gegenständen. Bei der Vernetzung kommt das ganze Spektrum der Kommunikationsstruktur von satellitengestützten Netzen über Fest- und Mobilfunknetze bis hin zu drahtlosen Netzen im Nahbereich zum Einsatz. Noch in Entwicklung befinden sich Netze, die in der Kleidung oder am Körper getragen werden, so genannte Body Area Networks (Hilty 2003). Unter den Netzen nimmt insbesondere das Internet eine zentrale Rolle beim Pervasive Computing ein, da es sich zu einer globalen Informations- und Kommunikationsinfrastruktur entwickelt hat (Langheinrich 2003), die Zugang zu einer Vielzahl von Dienstleistungen und Informationen bietet. Nahezu alle Computer sind heute über das Internet miteinander verbunden. Die Vision des Pervasive Computing zielt darauf ab, dass das Internet mehr und mehr Anwendungen umfassen wird, und damit das Internet bis in beliebige Alltagsgegenstände hinein verlängert wird (Mattern 2002). Neben internetfähigen Mobilfunktelefonen der UMTS-Generation könnte in der Zukunft auch eine Vielzahl anderer Geräte und Alltagsgegenstände online-fähig werden. Hier werden internetfähige Fernseher, Spielkonsolen, Kleidungsstücke, Kühlschränke oder Waschmaschinen angestrebt. Damit sollen nicht nur für den Nutzer weitere Online-Zugänge geschaffen und damit das Internet ubiquitär verfügbar gemacht werden, sondern auch ein Fernzugriff des Herstellers oder Kundendienstes zur Steuerung oder Diagnose von Produkten (z. B. Autos oder Waschmaschinen) ermöglicht werden. Im Pervasive Computing wird

20

2 Attribute des Pervasive Computing

diese Netzwerkbildung durch Einsatz drahtloser Übertragungstechniken um weitere Objekte ergänzt, was die Entstehung von lokalen Netzen voraussetzt.

2.4 Allgegenwart: Always on – anywhere and anytime Pervasive Computing ist dadurch charakterisiert, dass der Nutzer vielfältig von Informations- und Kommunikationstechniken umgeben wird, diese also allgegenwärtig sind. Dies soll einen ortsunabhängigen und jederzeitigen Zugriff auf Informationen ermöglichen. Die Informationsverarbeitung kann durch die Allgegenwart von „Prozessoren schon auf dem Weg ins Büro oder beim täglichen Einkauf erfolgen. Sie erfolgt unmittelbar zur aktiven und passiven Unterstützung der Beteiligten, teilweise ohne dass sie sich darüber im Klaren sind. Mit der Nutzung ubiquitärer Informations- und Kommunikationstechnologien gewinnt auch die Erreichbarkeit von Personen und Objekten eine andere Bedeutung“ (Pfaff 2001, S. 4 f.).

2.5 Kontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit der virtuellen Welt Nach Weiser lassen sich „unsichtbare“ Computersysteme nur durch Kontextsensitivität realisieren (Weiser 1991). Kontextsensitivität umfasst die „Nutzung von Informationen durch ein System und beschreibt die Erfassung und Auswertung des für die Handlungen eines Benutzer relevanten Tupels von Umwelt- bzw. Kontextinformationen. Während der Begriff Kontext den Bezugsrahmen liefert, beschreibt der Begriff Kontextsensitivität die konkrete Verwendung, Modellierung und Auswertung von Kontextinformationen, mithilfe einer Softwareanwendung“ (Huhn 2002, S. 3 f.). Mittels kontextsensitiver Anwendungen soll das Umfeld des Nutzers erfasst und darauf basierend Dienste zur Unterstützung des Alltagshandelns angeboten werden, die die Bedürfnislage des Benutzers erfassen und ihm angepasst gegenüber treten. Eine Applikation für mobile Nutzer ist die „Anreicherung der unmittelbaren Wahrnehmung“ (Huhn 2002, S. 4) mit zusätzlichen Informationen, wie beispielsweise umgebenden Objekten (augmented reality, augmented memory). Eine Möglichkeit, einen Gegenstand oder eine Person für ein Computersystem unverwechselbar zu machen, stellen mit Sensoren ausgestattete Smart Labels dar. Die Möglichkeiten reichen von dem „intelligenten“ Kühlschrank, der die Milch automatisch nachbestellt, über Wecker, die die Kaffeemaschine beim Weckruf aktivieren, bis hin zu sensorgesteuerten und internetbasierten Rasensprengern. Auch an Visionen einer total vernetzten Welt aus kontextsensitiven und miteinander vernetzten Alltagsdingen mangelt es nicht.  

Tupel bezeichnet in der Informatik einen Datensatz mit einer unbekannten Anzahl von Attributen.

2.6 Fazit: Was ist neu am Pervasive Computing?

21

Erste Experimente mit „Smart Dust“, also intelligentem Staub, oder E-Grains sind bereits positiv verlaufen (Reichl 2001).

2.6 Fazit: Was ist neu am Pervasive Computing? Pervasive Computing ist eine Technologievision oder genauer: die Vision einer zukünftigen Anwendungsform von Informations- und Kommunikationstechnologien. Es handelt sich also nicht um eine neue Technologie, sondern um eine stärkere Durchdringung des Alltags mit existierenden Technologien, die sich allerdings noch stark weiterentwickeln werden (Hilty 2003). Traditionelle Ein- und Ausgabegeräte

Mensch

Internet

Mensch

a

Mensch

Internet

b

Maschine

Internet

Maschine (z. B. WWWServer)

Maschine

c beliebiger Gegenstand

beliebiger Gegenstand

Maschine

Maschine Internet

d Abb. 2.1   Stufenmodell der Interaktionsformen vom Aufkommen des Internets bis zum Pervasive Computing. (Quelle: Hilty 2003, S. 67)

22

2 Attribute des Pervasive Computing

werden an Bedeutung verlieren, die Technik wird in Alltagsgegenstände integriert, heutige Grenzen zwischen online und offline sind für den Einzelnen nicht mehr zu erkennen. Während in den 80er Jahren das Internet vor allem als Kommunikationsmedium von Mensch zu Mensch genutzt wurde, trat in den 90er Jahren die Kommunikation von Menschen über Web-Browser mit Maschinen, nämlich WWW-Servern, hinzu. Mit dem Pervasive Computing wird eine weitere Interaktionsform, nämlich die von Maschine zu Maschine sowie von Ding zu Ding ohne Einschaltung des Nutzers verbunden. Mattern spricht in diesem Zusammenhang von einem „Internet der Dinge“ (Mattern 2002), was als eigentlicher Qualitätssprung des Pervasive Computing gegenüber heute interpretiert werden kann. Die nebenstehende Abbildung fasst die vier Entwicklungsstufen der Interaktion vom Aufkommen des Internet bis zum Pervasive Computing zusammen. Das Neue am Pervasive Computing wird überdies in quantitativer Hinsicht deutlich. Wurden in den fünfziger bis 70er Jahren vor allem Großrechner (Mainframes) eingesetzt, dominieren seit den 80er Jahren Personal Computer. Der Trend ging von zentralen EDV-Systemen, bei denen viele Nutzer an dem Rechner arbeiten, über zu Arbeitsplätzen mit einem individuellen Rechner. Inzwischen sind die meisten Rechner über das Internet (oder firmenintern über Intranets) miteinander vernetzt. Damit verbindet das Internet klassische Elemente der Mainframesysteme mit Elementen von Einzelplatzrechnern, jedoch gegenüber früher in einem sehr großen

Mainframe –„Ära“

Großrechner mit mehreren Nutzern

PC –„Ära“ Personal computer mit einem Nutzer

Pervasive Computing –„Ära“

Abb. 2.2   Entwicklung der Computertechnologie. (Quelle: in Anlehnung an: Doksöz 2002, eigene Darstellung)

Ein Nutzer – viele smarte Gegenstände

2.6 Fazit: Was ist neu am Pervasive Computing?

23

Umfang (Doksöz 2002). Pervasive Computing drückt die Erwartung aus, dass es in Zukunft neben Personal Computern andere netzwerkfähige Geräte in großer Zahl geben wird. Diese werden vom Nutzer kaum oder nicht mehr wahrgenommen, vielmehr sollen sie es erlauben, jederzeit und überall auf gespeicherte Informationen zuzugreifen sowie Dialoge und Transaktionen durchzuführen. In diesem Sinne steht „pervasive“ für „alles durchdringend“. In dieser Sicht kann das sogenannte Internetzeitalter als „Übergangsphase“ zwischen dem PC- und Pervasive Computing„Zeitalter“ (Doksöz 2002, S. 6) verstanden werden.

Kapitel 3

Entwicklungsperspektiven des   Pervasive Computing

3.1  S  tatus quo: Verbreitung von IKT   und Pervasive Computing Der derzeitige Stand und die Nutzung von IKT lassen bereits wesentliche Elemente des Pervasive Computing erkennen. An Anwendungen des Pervasive Computing arbeiten nahezu alle großen Hersteller der Informations- und Kommunikationstechnik und setzen hier einen Entwicklungsschwerpunkt. Das Internet verliert langsam seine Eigenschaft als reines PC-Netz und wandelt sich zu einem „hybriden Netz aus unterschiedlichsten Endgeräten“ (BITKOM 2003, S. 2). Im Fokus stehen insbesondere das produzierende Gewerbe, Logistik-Dienstleister und der Handel. Die Anwendungen finden sich vor allem in Gebieten, in denen Produktivitätsfortschritte durch eine verstärkte Automatisierung erzielt werden sollen. In einigen endverbrauchernahen Bereichen wie zum Beispiel dem intelligenten Auto ist sie ebenfalls schon sehr weit fortgeschritten oder stehen kurz vor der Marktreife. Das Auto kann insofern als Testlabor des Pervasive Computing gelten. Handys mit Internetanbindung, Ortslokalisierung, Spracherkennung oder Chipkarten und Personal Digital Assistants (PDAs), welche per Funk mit ihrer Umgebung kommunizieren oder GPS-gestützte Navigationshilfen können als „erste Vorboten“ (Mattern 2002, S. 6) eines Pervasive Computing interpretiert werden. Als weiteres dominantes Entwicklungsfeld ist das Gesundheitswesen zu identifizieren. Pervasive Informations- und Kommunikationstechniken verbessern Arbeitsprozesse und tragen zur Qualitätssteigerung bei, nicht zuletzt wird von ihnen eine Senkung der Kosten erwartet. Impulse erhält die Entwicklung auch dadurch, dass Aspekte der wichtiger werdenden Vorsorgemedizin und des „Care-Management“ unterstützt werden. Die Medizin ist auch schon deshalb zu einem breiten Experimentierfeld für Pervasive Computing-Anwendungen geworden, weil alle Beiträge, Nicht unerwähnt bleiben soll, dass das Militär ein wesentlicher Treiber und ein dominantes Nutzungs- und Experimentierfeld (z. B. Body Area Networks oder „Situational Awareness Systems“) für Anwendungen des Pervasive Computing ist. Aus dem „Spill-over“ resultieren Impulse für Alltagsanwendungen.   GPS, Global Positioning System.  

S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_3, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

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26

3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

die die Verbesserung und Gewährleistung der Gesundheit in Aussicht stellen, auf eine im Grundsatz hohe Akzeptanz schließen lassen. In anderen Bereichen hingegen werden erste Anwendungsmöglichkeiten erprobt. Dazu gehören beispielweise die intelligente Kleidung, intelligente Implantate oder intelligente Häuser, die im Pilotmaßstab schon existieren. Auch die Vernetzung von Hausgeräten steht erst am Anfang, ganz zu schweigen von der Vision, dass ganz alltägliche Dinge „smart“ werden. Die nachfolgende Tab. 3.1 gibt eine Übersicht über Pervasive Computing für verschiedene Anwendungsfelder. Tab. 3.1   Status quo des Pervasive Computing in verschiedenen verbrauchernahen Anwendungsf­ eldern. (Quelle: Hilty 2003; BSI 2004) Anwendungsfeld Verbreitungsgrad von Pervasive Computing

Anwendungsbeispiele

Verkehr

Hoch

Wohnen

Niedrig

Information und Unterhaltung

Mittel

Einkauf

Niedrig

Gesundheit

Hoch

 teuerung von Aggregaten: digitale • S Motorelektronik • Sicherheit: Antiblockiersystem (ABS), Elektronisches • Stabilitätssystem (ESP), Airbag, Service-Intervall-Anzeige • Navigation und Telematik: Verkehrsleitsysteme, verkehrsmittelübergreifende Reisedienstleistungen • Komfort: Automatikgetriebe • Information des Fahrers: z. B. Bordcomputer • Infotainment: z. B. digitales Radio, Bordmonitore • Öffentlicher Verkehr: elektronische Fahrplanauskunft, SMS-Auskunft • IKT-gesteuerte Haustechnik: Klima, Licht, Sicherheitstechnik • Digitales Fernsehen • LAN und WLAN • Programmierbare Hausgeräte • Online-Zeitung • E-Paper • E-Book • Handys mit Kamerafunktion, Versand von Fotos mit Text und Musik • Webpads • MP3-Download • Videos-on-demand • Smarter Einkaufswagen • Automatische Kasse • Automatische Preisänderung • Smart Shelves (zur Verhinderung von Schwund und Diebstählen) • Körperüberwachung • Trainingsprogramm • Einfache elektronische Implantate • Computer Aided Diagnosis • Minimal-invasive Operationen • Multimedia-Kommunikation zwischen Ärzten • Elektronische Patientenkarte

3.2 Einflussfaktoren

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Tab. 3.1  (Fortsetzung) Anwendungsfeld Verbreitungsgrad von Pervasive Computing

Anwendungsbeispiele

Kleidung

Niedrig

Ernährung

Mittel

Freizeit

Gering

Entsorgung

Gering

• Jacken für das Verstauen von MP3-Player und Handy • Schutzanzüge für Servicetechniker • Headset • Textilelektronik • Automatischer Puls- und Bluthochdruckmesser • Lebensmittelüberwachung mittels RFID (z. B. BSE-Überwachung bei Rindern) • Vollautomatische Zeitmessungssysteme bei Sportveranstaltungen • RFID-gestützte Tourismus Cards • RFID-basierte Zugangskontrollen in Skigebieten • Müllabgabenverrechnung mittels Mikrochips bzw. RFIDs

3.2  Einflussfaktoren Die zukünftigen Entwicklungen hängen von einer Reihe ökonomischer und sozialer Voraussetzungen und weiterer technischer Fortschritte ab, auf die im Folgenden fokussiert wird. Wichtige Faktoren für den Durchdringungs- und Vernetzungsgrad des Pervasive Computing sind: • Technologischer Fortschritt und Preisverfall bei Mikroelektronik, Sensortechnik, Energieversorgung und Netzwerktechnik. • Betriebswirtschaftliche Nutzenkalküle. • Gewährleistung von Interoperabilität (u. a. durch Standardisierung). • Gesellschaftliche Akzeptanz: Umgang mit möglichen Gesundheitsrisiken nicht ionisierender Strahlung. • Gewährleistung von Zuverlässigkeit, Sicherheit und Schutz der Privatsphäre in verteilten IT-Systemen. • Usability: geeignetes Schnittstellendesign (Mensch-Maschine, Maschine-Maschine) und bedienfreundliche Dienstleistungen.

3.2.1  Technologietrends: treibende Kraft Eine treibende Kraft der dynamischen Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik sind die Fortschritte der Mikroelektronik, der Materialwissenschaften und der Sensortechnik. Sie bieten neue Möglichkeiten für neue Mensch-Maschine-Schnittstellen und kontextsensitive Applikationen. Eine Grundlage für Pervasive Computing stellt die Weiterentwicklung der drahtlo‑ sen Kommunikation dar. Wichtige Impulse liefert die Verschmelzung bisher

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

getrennter Technologiebereiche, etwa zur Polytronik und Mechatronik, die zunehmend an Bedeutung gewinnen. 3.2.1.1  Mikroelektronik: leistungsfähiger und billiger Die Fortschritte der Mikroelektronik führen zu permanenten Leistungszuwächsen und gleichzeitigem Preisverfall von PCs und „intelligenten“ TelekommunikationsEndgeräten. Nach dem Moore′schen Gesetz vervierfacht sich die Speicherkapazität der Chips alle drei Jahre. Seit 1965 haben rund 20 Verdopplungen der Leistungsfähigkeit von Mikrochips stattgefunden, die Rechenleistung hat um den Faktor 1 Mio. zugenommen. Konservative Annahmen gehen von der weiteren Zunahme der Leistungsfähigkeit um den Faktor 100 in den nächsten Jahren aus. Anspruchsvolle Medientechnik wird dadurch auch für den Privathaushalt immer erschwinglicher. Die Miniaturisierung und Verbilligung elektronischer Schaltkreise führt dazu, dass Mikroprozessoren zunehmend „unsichtbar“ in andere Maschinen integriert werden. Auch einfache Hausgeräte werden dadurch „smart“ und durch Vernetzung mit anderen Geräten kommunikationsfähig. Gleichzeitig erlauben neue Speichertechnologien immer größere Datenmengen mit immer geringerem Aufwand (an Geld, Raum und Technik) zu nutzen. „Die Kosten für die Speicherung von einem Megabyte Daten verringerte sich in den letzten zwei Jahrzehnten von 100 € auf weniger als ein Cent. Heute liegen sie weit unter dem Preis von Papier als Speichermedium“ (Mattern 2003). Die Softwareentwickler reagieren darauf: Programme werden immer größer, die Benutzeroberflächen immer aufwändiger. Wichtige Impulse zur Verbilligung von Speicherbausteinen kommen insbesondere aus der Polytronik. Seit mehreren Jahren werden Technologien zum Aufbringen und Strukturieren der unterschiedlichen Polymere erprobt, um Bauelemente herzustellen und zu verkapseln. Ein Schwerpunkt bildet dabei die Herstellung von Plastikchips. Der Vorteil von Polymerspeicherchips ist, dass sie eine geringe Zugriffszeit haben und der Herstellungsprozess wesentlich einfacher als bei Speicherchips auf Siliziumbasis ist. Wiederbeschreibbare Speicherbausteine (RAM) in dieser Technik haben den weiteren Vorteil, dass der Speicherinhalt auch ohne Versorgungsspannung nicht verloren geht. Auf längere Sicht wird von der Polymerelektronik erwartet, Allerdings stößt die Siliziumtechnologie bereits heute an ihre Grenzen. Während 1996 die Strukturierungsdichte von Mikrochips bei rund 35 µm lag, wird sie im Jahr 2010 bei etwa 70 nm liegen. Bei diesen immer feiner werdenden Strukturen in der Mikroelektronik versagt unterhalb von 50 nm die klassische Beschreibung der Elektronenbewegung, die Welleneigenschaft von Elektronen macht sich zunehmend bemerkbar. Wenn die Entwicklung elektronischer Komponenten diesen Bereich erschließt, müssen auch quantenmechanische Effekte berücksichtigt werden. Dies stellt einerseits ein Problem für die eingeführte Siliziumtechnologie dar, bietet andererseits aber zukünftig die Möglichkeit des Aufbaus grundlegend neuer Funktionselemente insbesondere im Bereich der Software-Konfiguration. Quantencomputer, die ebenfalls höhere Leistungen versprechen, stecken noch in einer sehr frühen Entwicklungsphase ohne ihre Umsetzbarkeit bereits heute abschätzen zu können.

 

3.2 Einflussfaktoren

29

dass sie teilweise in heute noch vom Silizium dominierte Bereiche der elektronischen Komponenten eindringt. Denkbare Einsatzgebiete dieser Plastikchips liegen vorwiegend in Bereichen, wo sie als Informationsträger mit integrierten Sensoren und drahtloser Kommunikationsfähigkeit auf Massenprodukten aufgedruckt werden, beispielsweise Verkaufsverpackungen oder Kleidung. 3.2.1.2  Mensch-Maschine-Interfaces im Umbruch Die konventionellen Benutzerschnittstellen für den Computer sind die Tastatur und die Maus für die Eingabe und der Bildschirm für die visuelle Ausgabe. Gründe für die Entwicklung neuer Endgeräte und Benutzerschnittstellen sind u. a. Miniaturisierung, Aufmerksamkeitserfordernisse und neue Einsatzgebiete. Die Miniaturisierung vor allem mobiler Endgeräte hat dazu geführt, dass die Tasten mancher Geräte nicht mehr mit den Fingern, sondern nur noch mit einem Stift bedient werden können. Im Automobil führt die Display-Flut im Armaturenbrett zu Ansätzen der Sprachinformation und -steuerung, um die visuelle Aufmerksamkeit beim Verkehr zu belassen. Neue Einsatzgebiete wie leicht ablesbare Displays im Tageslicht bzw. eine elektronische Zeitung mit externer Schnittstelle fördern die Entwicklung neuer Technologien. Bei den Benutzerschnittstellen des Pervasive Computing sind zwei unterschiedliche Entwicklungen zu beobachten. Zum einen werden die Interaktionsmöglichkeiten aufgrund der überbordenden Informationen beschränkt. Beispielhaft sei hier die automatische Klimaanlage und in Zukunft vielleicht der „intelligente Kühlschrank“ erwähnt. Zum anderen sollen neue Schnittstellen den Benutzer entlasten. Über Applikationen wie den digitalen Stift und den Datenhandschuh hinaus bergen die Konzepte der akustischen Ein- und Ausgabe sowie der visuellen Ein- und Ausgabe (Touch-Screens) vielfältige Potenziale. Bei akustischen Spracherkennungssystemen bereitet die Zerlegung in Phoneme noch große Probleme. Schwierigkeiten gibt es bei dem Herausfiltern von Hintergrundgeräuschen und bei der Erkennung, welche Lautäußerungen des Nutzers an das Spracherkennungssystem gerichtet sind und welche an andere Personen. Die Erschließung des Marktes verläuft aufgrund dieser Probleme langsamer als erwartet, wohingegen elektronische Displays Einzug in Waschmaschinen, Navigationsgeräte, Handys und PDAs gehalten haben und die Entwicklung neuer Displaytechnologien dynamisch verläuft. Flachbildschirme auf der Basis von LED-Technik (light emission diode) sind massiv auf dem Vormarsch und verdrängen die Bildröhre des Desktops. Dabei finden einschlägige Innovationen sowohl bei Kleindisplays als auch bei Großbildschirmen statt. Hochauflösende, lichtstarke Farbdisplays stehen für Handys bereits zur Verfügung und machen diese damit internettauglich. Als wegweisend wird Großformatige Wandbildschirme stehen am Anfang der Entwicklung, und auch Labormuster für Roomware (wandgroße berührungssensitive Bildschirme etwa für Konstruktionsarbeiten) existieren bereits.  

30

3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

insbesondere die OLED-Technologie (organische Leuchtdioden) angesehen. Bei OLEDs beruht das physikalische Prinzip auf der Elektrolumineszenz. Da OLEDs selbstemittierend sind, lassen sich äußerst dünne Displays mit geringem Gewicht und Energieverbrauch produzieren. Des weiteren prädestinieren die hohen erzielbaren Helligkeiten den Einsatz dieser Technologie bei Tageslicht, wo andere Displaytechnologien aufgrund der Reflexion nachteilig sind. Diese Vorteile gegenüber anderen Displayvarianten machen OLED vor allem für portable Anwendungen interessant. Die Auflösung der Displays wird zunehmen, um die komplexeren Benutzerschnittstellen darstellen zu können. Head Mounted Displays (HMD) (Wearables) werden infolge der Integration einer neuen Mikrodisplay-Generation kleiner und leichter. Im Forschungsstadium befinden sich des weiteren sogenannte „Retina-Displays“, die Bilder auf die Netzhaut des Auges projizieren. Gleichzeitig werden massive Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Virtuellen Realitäten geleistet, deren Anwendungsfelder von der Spieleindustrie bis hin zu Simulationen im Rahmen von CAD (Computer aided design) liegen. Allerdings sollten vorerst die Möglichkeiten, Virtuelle Realitäten als weithin nutzbare Arbeits- oder Shoppingumgebungen einzusetzen, vorsichtig bewertet werden. Das Gleiche gilt für brauchbare Systeme, die einen haptischen bzw. taktilen Eindruck (beispielsweise von Textilien) vermitteln können. Die hierzu notwendigen Aktoren, die einen weiteren Beitrag zu kontextsensitiven Umgebungen liefern, befinden sich noch nicht einmal in einem erfolgversprechenden Experimentalstadium.

3.2.1.3  Automatische Positionierungs- und Identifizierungssysteme Positionierungssysteme sind die Voraussetzung für ortsbezogene mobile Dienste, sogenannte Location based services. Mit Technologien wie Zellortung ist es möglich, den Standort des Benutzers zu bestimmen. So wird die Position auf Basis der Funkzelle ermittelt, in der sich der Nutzer aufhält. Durch Kombination der Mobiltelefone mit globalen satellitengestützten Ortungssystemen sind weitere Verbesserungen möglich. Bei den Positionierungssystemen steht mit Global Positioning System (GPS) ein amerikanisches Satellitensystem zur Verfügung, das durch das europäische System Galileo ergänzt und erweitert werden soll. Einen weiteren wesentlichen Entwicklungsstrang bilden smarte Auto-Identifikationssysteme, die traditionelle Lösungen wie Barcode zukünftig ersetzen sollen. Die RFID-Technologie (RFID = Radio-Frequenz-Identifizierung) erweitert die Funktionalitäten und Einsatzmöglichkeiten traditioneller Identifikationssysteme und bietet grundsätzlich hohe Effizienzsteigerungspotenziale beispielsweise in Produktion, Warendistribution sowie im Bereich der Produktauthentifizierung und Als wichtige Einsatzbereiche gelten vor allem Kraftfahrzeuge, Mobilkommunikation und Smart Cards, aber auch Monitore für spezielle Anwendungen und virtuelle Displays für Videokameras und Head-mounted Displays.

 

3.2 Einflussfaktoren

31

des Customer Relationship Managements. Sinkende Preise für RFID-Systeme und die Potenziale, Prozessveränderungen im Supply-Chain-Management, im ProductLifecyle-Management und im Customer Relationship Management umzusetzen, sind maßgebliche Bestimmungsgrößen, die das große Interesse der gewerblichen Wirtschaft in die RFID-Technologie begründen. Zukünftig wird RFID die heute weit verbreiteten automatischen Identifikationsverfahren wie Barcode, Optical Character Recognition (OCR-optische Zeichenerkennung) oder kontaktbehaftete Chipkarten ergänzen oder möglicherweise sogar ersetzen. 3.2.1.4  Drahtlose Kommunikation Der derzeitige Entwicklungskorridor auf dem Gebiet der drahtlosen Kommunikation ist durch die Mobilfunk-Standards GSM (mit den Erweiterungen HSCSD, GPRS und EDGE sowie UMTS) geprägt. Auch weitere Technologien wie das System „DIRC“ für Ad-hoc-Funknetze oder die monodirektionalen Standards DAB10 und DVB11 könnten eine Rolle beim Pervasive Computing spielen. Letztere erlauben zwar nur eine Einwegkommunikation, könnten aber für die Verbreitung von Informationen eingesetzt werden, beispielsweise für Produktinformationen. DAB ist das zukünftige Multimedia-Radio, es basiert auf einer Initiative der EBU12 im Rahmen eines EUREKA-Programms. Die Ausstrahlung ist zunächst nur über terrestrische Rundfunksendernetze geplant. Effektiv wird der leistungsstarke mobile Downstream von DAB in Kombination mit GSM oder UMTS, da GSM nur geringe Übertragungskapazitäten besitzt und UMTS bei hohen Geschwindigkeiten des Empfängers (z. B. im Auto) keine hohen Bandbreiten mehr zur Verfügung stellen kann. DVB13 ist ein Übertragungsstandard für digitales Fernsehen. DVB kann in Kombination mit GSM ebenfalls eine Alternative zu UMTS sein. Beide eignen sich neben interaktiven Services bei Radio und Fernsehen für asymmetrische mobile Datenübertragung, insbesondere in dünn besiedelten Regionen. Der Vorteil gegenüber „reinem“ UMTS liegt in der guten Abdeckung schon im frühen Ausbaustadium und den geringen Infrastrukturinvestitionen. Hauptanwendung für asymmetrische Übertragung wird voraussichtlich das Surfen im Internet sein. Grosse Erwartungen setzen die Mobilfunkbetreiber in UMTS, die dritte Mobilfunkgeneration, die als neuer Standard höhere Datenübertragungsraten, bessere Sprachqualität und höhere Netzkapazitäten ermöglichen soll. Allerdings ist nach den bisherigen technischen   High Speed Circuit Switched Data.   General Packet Radio Service.     Enhanced Data Rates for GSM Evolution.     Digital Inter Relay Communication. 10    Digital Audio Broadcasting. 11    Digital Video Broadcasting. 12    EBU, European Broadcasting Union. 13    DVB, Digital Video Broadcasting.    

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

und wirtschaftlichen Problemen bei der Einführung von GPRS und dem Aufbau der UMTS-Infrastruktur davon auszugehen, dass die hochgesteckten Ziele zumindest vorerst nicht erreicht werden.14 UMTS steckt in dem Dilemma zwischen den nicht ausgeschöpften Potenzialen der GSM und 2G+-Netze einerseits und der bereits in Entwicklung befindlichen noch leistungsstärkeren vierten Generation (4G) der Mobilfunktechnik andererseits. Hinzu kommt die Suche nach tragfähigen Geschäftsmodellen, die sich bisher als sehr schwierig herausgestellt hat. Neben den Mobilfunktechnologien gewinnen Kommunikationstechniken im Nahbereich (Wireless Local Area Networks) an Bedeutung (Hilty 2003). WirelessLAN-Technologie, die in Unternehmen ebenso einsetzbar ist wie in Kleinbüros und Privathaushalten, eignet sich zur Erweiterung fest verdrahteter LANs ebenso wie zum Aufbau von Internet-POPs und ermöglicht so größere Mobilität. Auf Messen oder in Konferenzräumen, auf Flughäfen, in Wartehallen oder auch in Bibliotheken sind drahtlose Netzwerke besonders relevant. Je nach Verteilung der Access Points lassen sich mit dieser Technik aber auch ganze Stadtteile versorgen. Bisher arbeiten fast alle Wireless-LAN-Produkte im auch von Bluetooth genutzten 2,4 GHz-Bereich, wobei Bluetooth weniger störanfällig ist, da kleine Datenpakete auf unterschiedlichen Frequenzen gesendet werden. Aber auch für den 5-GHz-Bereich ist ein Wachstum zu erwarten. Ein Vorteil gegenüber 2,4 GHz ist die geringere Störanfälligkeit, da dieses Frequenzband nicht durch Mikrowellenherde, Bluetooth und HomeRF überlagert wird. Inwieweit Bluetooth und Wireless LAN eine Konkurrenz darstellen oder sich gegenseitig ergänzen, wird aktuell diskutiert. Seit einigen Jahren gewinnen sogenannte Ad-hoc-Netze an Bedeutung. So unterstützt zum Beispiel der Bluetooth-Standard Ad-hoc-Verbindungen. Im Gegensatz zu zellularen Systemen gibt es in Ad-hoc-Netzen keinen Unterschied zwischen Basisstationen und Endgeräten. Zwei oder mehr Geräte, die auf den selben Kanal zugreifen, bilden ein so genanntes Pikonetz, das heißt ein nur für diese konkrete Kommunikationssituation gebildetes Netz. In diesem Pikonetz können die beteiligten Endgeräte kommunizieren, ohne eine ortsfeste Basisstation zu benötigen. Ein ähnliches Prinzip liegt nicht-zellularen Mobilfunkkonzepten zugrunde.15 Dabei sollen spezielle Mobilfunktelefone gleichzeitig als Endgeräte und Basisstationen fungieren und so ein peer-to-peer-basiertes Mobilfunknetz ohne ortsfeste Sendemasten bilden. Die Datenpakete werden von Endgerät zu Endgerät „weitergereicht“, bis sie ihren Empfänger erreichen. Solche Ad-hoc-Verbindungen können allerdings nur dann zustande kommen, wenn die räumliche Dichte einen kritischen Wert überschreitet (Hilty 2003, S. 49).

Dabei wird deutlich, dass die hohen Investitionen für UMTS auch vor dem Hintergrund sinkender Margen im Bereich der mobilen Sprachkommunikation nicht allein durch den Mobiltelefondienst zu rechtfertigen sind: Neue Anwendungen, die auf den erweiterten Leistungsmerkmalen der Technologien aufbauen, sind der kritische Erfolgsfaktor für die Amortisierung dieser Kosten und den Erfolg zukünftiger Mobilfunkgenerationen. Auch Datensicherheit (beispielsweise beim mobilen Bezahlen) und Gesundheitsschutz („Elektrosmog“ von Basisstationen für UMTS) werden die Entwicklung beeinflussen. 15  Ein Beispiel ist das Konzept DIRC (Digital Interrelay Communication). 14 

3.2 Einflussfaktoren

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3.2.1.5  E  nergieversorgung: Engpass für leistungsstärkere   und kleinere Endgeräte Im Gegensatz zur Halbleitertechnologie, wo das Mooresche Gesetz zu einer erheblichen Miniaturisierung geführt hat, erhöhte sich die Energiekapazität von Batterien wenig (Hilty 2003). Die Energieversorgung von mobilen Geräten stellt inzwischen eine zentrale technische Hürde für leistungsstärkere und kleinere Endgeräte dar. Zur Senkung des Stromverbrauchs sind verschiedene Ansätze erkennbar. Der Entwicklungskorridor reicht von neuen Batterietechnologien über energiesparende Prozessoren und andere verbrauchsarme Komponenten bis hin zu alternativen Stromversorgungskonzepten. Nickel-Metall Hydrid (NiMH)-Akkumulatoren liefern gegenüber herkömmlichen Nickel-Cadmium (NiCd)-Zellen eine höhere Kapazität bei niedrigerem Gewicht und umweltfreundlicherer Zusammensetzung. Eine noch höhere Kapazität weisen Lithium-Ion (Li-Ion)-Batterien auf. Sie sind heute für alle mobile Endgeräte verfügbar. In Entwicklung befinden sich Lithium-Polymer-Zellen. Die Batterien bestehen aus dünnen flexiblen Schichten, wobei ein Gelmaterial als Elektrolyt dient. Da dieser Batterietyp kein auslaufsicheres Gehäuse benötigt, kann er beinahe in beliebiger Form und Größe hergestellt werden (Burkhardt 2001). Die Hardware-Hersteller konzentrieren sich auf die Entwicklung von sparsamen Prozessoren und Speichern, und setzen dabei auf eine noch stärkere Systemintegration mit immer niedrigeren Übertragungsleistungen durch Miniaturisierung, neue Materialien und Wirkprinzipien sowie abgestuftem Power-Management. Auf Prozessorebene führt ein effizientes Powermanagement, das die Taktfrequenzen und die Kernspannung den Änderungen bei der Energieversorgung anpasst, zur Verringerung des Stromverbrauchs. Entsprechende Konzepte sind heute Standard. Neuere Designs ermöglichen es, Teile der Central Processor Unit (CPU) in Anhängigkeit von den aktuellen Operationen ein- und auszuschalten. Ein solches Design bietet z. B. die Speed-Step-Technologie von Intel. Weitere Optionen liegen in einer Verringerung des Energiebedarfs der anderen stromverbrauchenden Einheiten in Geräten (z. B. Beleuchtung, Kühlung, Sendemodule, rotierende Teile wie Festplatten). Displays auf Basis von OLED benötigen weniger Strom, da die Bildelemente im Gegensatz zu den heutigen TFT-Bildschirmen, die eine Hintergrundbeleuchtung benötigen, selbst Licht emittieren. Die Leistungsaufnahme eines 20″ großen OLED-Displays liegt bei 25 W. Bei Nutzung der OLED-Technologie erscheinen Energieeinsparungen bis zu einem Faktor 3 bis 5 gegenüber klassischen Beleuchtungselementen möglich (Schott 2001), so dass damit ausgestattete mobile Geräte deutlich länger mit einer Energiequelle durchhalten können. Mit noch weniger Strom kommt die E-Paper/E-Ink-Technologie aus. Dies liegt daran, dass der Bildschirminhalt auch ohne Versorgungsspannung erhalten bleibt. Bildschirme auf E-Paper bzw. E-Ink-Basis brauchen rund zehn Mal weniger Energie als herkömmliche Liquid Crystal-Displays (LCD).16

16 

Nach Angaben von Philips, mündliche Auskunft 2004.

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

Mit der Entwicklung von Brennstoffzellen wird ein anderer technologischer Ansatz verfolgt. Brennstoffzellen gelten aufgrund ihres hohen elektrischen Wirkungsgrads als Zukunftstechnologie, befinden sich aber noch im Entwicklungsstadium. In den letzten Jahren wurden zahlreiche funktionsfähige Prototypen (IZM 2003) entwickelt: • • • • •

Mini-Brennstoffzelle für Notebooks. Ethanol-basierte Brennstoffzelle für Handys. MicroFuel Cells. Mini-Brennstoffzelle für Handys (Methanol-basiert). Micro-Dünnfilm-MEMS-Brennstoffzelle für mobile Produkte.

Technische Konzepte „sehen eine Energieversorgung aus Wasserstoff oder Methanol vor, das dem Gerät in Brennstoffkartuschen zugeführt wird. Gegenwärtig stehen einer breiten Markteinführung vor allem die noch zu hohen Kosten im Wege. Brennstoffzellen versprechen eine höhere Leistungsfähigkeit pro Masse bzw. Volumen und ermöglichen kompaktere und leichtere Geräteformen. Zudem weisen sie einen höheren energetischen Wirkungsgrad auf als die meisten Batterien und könnten mit Brennstoffen aus regenerativen Quellen versorgt werden. Positiv für die ökologische Bilanz ist auch, dass Brennstoffzellen keine oder nur geringe Mengen problematischer Stoffe enthalten und daher einfach zu entsorgen sind“ (Hilty 2003, S. 56). Effiziente und kommerziell nutzbare Systeme werden erst in einigen Jahren erwartet. Neue Wirkmechanismen und Technologien zur Stromversorgung werden bei visionären „Wearables“ erprobt. Mobiltelefone zum Aufziehen (mit Kurbel) existieren bereits als Prototypen. In Entwicklung befinden sich Stromerzeugungssysteme, die auf der Nutzung der Eigenbewegung des Mobiltelefon-Nutzers (Körperwärme, Bewegungsenergie) basieren. Fotovoltaische Systeme für mobile Endgeräte sind ebenfalls in Entwicklung.

3.2.2  Betriebswirtschaftliche Nutzenkalküle Die Erschließung von Produktivitätsfortschritten sind neben der Technikentwicklung ein weiterer wichtiger Treiber für Pervasive Computing. Es geht darum, kostenintensive Prozesse an der Schnittstelle zwischen bereits etablierten Informationssystemen und der realen Welt zu automatisieren, was Geschäftsabläufe optimieren hilft. Pervasive Computing-Techniken setzen den Trend zum Just-in-time fort. Standort, Zustand von Gütern und Betriebsmitteln werden nicht nur in Echtzeit, sondern auch mit höherer Genauigkeit verfügbar. Der betriebswirtschaftliche Nutzen liegt aber nur in der Senkung von Kosten hinsichtlich Arbeitseinsatz, Zeit und Raum, sondern ermöglicht auch neue Geschäftsmodelle (Fleisch 2003), die eine treibende Kraft darstellen. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht werden drei Prozesse besonders angesprochen: das Supply-Chain-Management, das Produktlebenszyklus-Management und das Customer-Relationship-Management. Im Bereich Supply Chain

3.2 Einflussfaktoren

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Tab. 3.2   Betriebswirtschaftliche Nutzenpotenziale durch Pervasive Computing. (Quelle: Fleisch 2003, S. 16) Geschäftsprozess Supply Chain Management

ProduktlebenszyklusManagement

Customer-Relationship-Management

Funktion

Effizienz der Wertschöpfungskette

Effektive Kundenbetreuung

Beispiele

• • • •

Transparenz über den gesamten Lebenszyklus • Produktrückverfolgung • Rückholaktion • Wiederverwendung • Wartung • Reparatur • Restwertabschätzung • Recycling

Bestandsminimierung Risikominimierung Schadensminimierng Durchlaufzeitverkürzung • Transportrückverfolgung • Diebstahlsicherung

• Bezahlmodelle • Marketing • Kundenintegration

Management können z. B. produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis der RFID-Technik zur Minimierung von Bestand, Risiko, Transport oder Schäden beitragen, die zum Beispiel durch Verstreichen eines Ablaufdatums entstehen. Im Management des Produktlebenszyklus kann die Verknüpfung RFID-bestückter Produkte mit einer Internetseite für optimierte Teilprozesse in den Bereichen Quellennachweis, Rückholaktion, Wartung, Reparatur, Recycling, Wiederverwendung oder Restwertabschätzung sorgen. Auf dem Gebiet des Customer Relationship Management können u. a. Bezahlmodelle, Kundenintegration und Marketing eine neue Qualität gewinnen (Fleisch 2003). Allerdings ist die Umsetzung derartiger Geschäftsmodelle von verschiedenen weiteren Voraussetzungen (z. B. Akzeptanz eigentumslosen Konsums, Preise für Dienstleistungen) abhängig.

3.2.3  Standardisierung Die Erschließung des Pervasive-Computing Potenzials hängt entscheidend von Standardisierungsaspekten ab. Viele Geräte dürften zwar das Internetprotokoll Version 6 (Ipv6) unterstützen. Für Anwendungen, in denen miteinander verbundene Geräte oder Gegenstände ein Netzwerk bilden, bedarf es aber Netzwerkprotokolle für die verteilte Objektsysteme und Architekturen. Hierzu gibt es eine Vielzahl ausgereifter oder in Entwicklung befindliche Systeme (Burkhardt 2003). Bisher sind diese Systeme aber noch proprietär und nicht interoperabel. Die Entwicklung von generell akzeptierten, herstellerübergreifenden Standards steht noch aus und verhindert bisher den Durchbruch entsprechender Systeme. Beispielhaft ist der Bereich der Hausvernetzung (Smart Home), wo zahlreiche verschiedene Netzzugänge existieren, oder der Einsatz von RFID-Systemen, wo die internationale Standardisierung zwar voranschreitet, aber in Teilbereichen weithin weltweite Standards fehlen, „was die Implementierung überbetrieblicher Anwendungen deutlich erschwert“ (BSI 2004, S. 96). Vor diesem Hintergrund ist das Fehlen von Standards

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

aus ökonomischer und Nutzerperspektive ein zentrales Hindernis für das Pervasive Computing.

3.2.4  G  esellschaftliche Akzeptanz: Mögliche Gesundheitsrisiken nicht ionisierender Strahlung Die Debatte über schädliche Wirkungen von nicht-ionisierender Strahlung durch Mobilfunk auf die menschliche Gesundheit dauert seit Jahren an. Dabei hat die Diskussion über mögliche gesundheitliche Risiken durch elektromagnetische Strahlung beim Mobilfunk gezeigt, dass die Art und Weise mit dem Thema umzugehen, die Marktentwicklung beeinflusst. Dabei ist auffällig, dass die Bereitschaft mögliche Risiken zu akzeptieren, von dem Nutzen oder Nicht-Nutzen abhängt, den Betroffene haben. So wird die Möglichkeit eines gesundheitlichen Risikos bei der Nutzung eines Handy eher in Kauf genommen, als bei Mobilfunkanlagen, wo kein direkter Nutzenbezug besteht. Mögliche Gesundheitsrisiken, die von nicht-ionisierender Strahlung mit Intensitäten unterhalb der thermischen Wirkungsschwelle ausgehen, sind nach wie vor ungeklärt. Bestimmte biologische Effekte sind nachgewiesen und geben Anlass zur Vorsicht. Gerade beim Problem eines permanenten Hintergrunds niederfrequenter Stand-by-Strahlung wirkt Pervasive Computing mit seinem Trend zur zeitlich und räumlich unbegrenzten Verfügbarkeit von Kommunikation verstärkend (Hilty 2003, S. 5).

Vor dem Hintergrund, dass Pervasive Computing das Tragen von Strahlungsquellen am Körper (tragbare Computertechnik, sog. Wearables) oder sogar im Körper (Implantate) vorsieht, könnte sich die Debatte um mögliche gesundheitliche Auswirkungen nicht-ionisierender Felder verschärfen. Inwieweit die Debatte um die gesundheitlichen Folgen nicht-ionisierender Strahlung die Entwicklung des Pervasive Computing beeinflusst, wird vor allem von weiteren wissenschaftlichen Forschungsresultaten abhängen. Sollte sich bestätigen, dass tatsächlich gesundheitliche Risiken bestehen, dürfte dies zu einem entscheidenden Hemmfaktor für Pervasive Computing werden.

3.2.5  Z  uverlässigkeit, Sicherheit und Schutz der Privatsphäre   in verteilten IT-Systemen Eine stark vernetzte Alltags- und Berufswelt mit Gegenständen, die Informationen ihrer Umgebung erfasst und miteinander kommunizieren, hat grundsätzlich Auswirkungen auf die Informationssicherheit und Zuverlässigkeit informationstechnischer Systeme und wirft neue Fragen des Schutzes der Privatsphäre auf. Die Fragen von Zuverlässigkeit, Sicherheit und Schutz der Privatsphäre wird seit langem im Zusammenhang mit IKT diskutiert. Durch die Digitalisierung des Alltags bis hin zur Vision des Pervasive Computing gewinnt das Thema jedoch an Brisanz. Da ein

3.2 Einflussfaktoren

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steigendes kommerzielles Interesse an den Technologien für das Pervasive Computing zu verzeichnen ist, ist die Begegnung der Herausforderung von Sicherheit, Zuverlässigkeit und Schutz der Privatsphäre von zentraler Bedeutung für das Vordringen der Technik. Im Zuge des Pervasive Computing entsteht ein immer feinmaschigeres Netz. Insbesondere durch die Kontextsensitivität, die Identifizierung, die Lokalisierung und die Vernetzung mit Hilfe von IKT werden, auch ohne dass es der Nutzer merkt, Entscheidungen abgenommen und Spuren hinterlassen. Diese Spuren reichen von Bild und Ton, über den Aufenthaltsort und den Datenverkehr bis zu Profilen des Kaufverhaltens. Sie können als personenbezogene Daten gespeichert und vielfältig genutzt werden. Der Schutz der Privatsphäre kann insbesondere dann in Gefahr geraten, wenn die Informationen zur Überwachung, zum Ausspähen, zur Manipulation oder auch für nicht gewünschte gewerbliche Zwecke ausgenutzt werden. Das Pervasive Computing greift in seiner unkontrollierten Form massiv in diese Schutzgüter ein, indem es preiswerte Möglichkeiten zur Überwachung von Personen sowie Instrumente zur Informationsgewinnung in der vernetzten Welt bietet. Die Möglichkeiten der Überwachung im Alltag werden durch die zeitliche und räumliche Allgegenwart des Pervasive Computing (Hilty 2003) größer. Von detaillierten Kundenprofilen, über Memory Amplifier17 bis hin zur lebenslangen Aufzeichnung von Gesundheitsdaten reicht das Spektrum. Mit Agententechnologien liefert die Vision des Pervasive Computing auch gleich die Instrumente zum Aufspüren und Auswerten spezifischer Informationen in der Datenflut mit. Nach Bohn et al. (2002) sei man sich dieser Probleme in der Industrie bewusst. Es ist aber durchaus noch nicht absehbar, ob es gelingt, die neu entstehenden Sicherheitsbedarfe zufriedenstellend zu lösen und Transparenz für Nutzer von Pervasive Computing-Techniken herzustellen.

3.2.6  Usability Die Bedienbarkeit der Informations- und Kommunikationstechnik ist häufig komplex und für viele Anwender schwer zu beherrschen. Pervasive Computing wird sich vermutlich in der Breite nur dann durchsetzen, wenn die Produkte einfach zu bedienen sind, bzw. Dienstleistungen in Anspruch genommen werden können. Als wichtiger Faktor stellt sich die Konvergenz von Netztechnologien, Medien, Diensten und Endgeräten dar. Bisher muss sich der Nutzer mit unterschiedlichen Schnittstellen, Zugangsprogrammen und Bedienoberflächen auseinandersetzen. Normale Nutzer ohne technische Qualifikationen können diese Leistung kaum erbringen. Auch mangelt es an der Abstimmung zwischen den Front-End-Geräten und den angebotenen Dienstleistungen, sodass sich der Anwender vielfach nur mühsam der Dienstleistungen bedienen kann.

17 

Memory Amplifier unterstützen den Nutzer durch die Aufzeichnung von Gesprächen.

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

Unter der Leitvision „Ambient Assisted Living“ wird versucht eine technisch intelligente Umwelt zu konstruieren, die sensitiv und adaptiv die Lebenssituation für ältere Menschen im Alltag durch unaufdringliche Informations- und Kommunikationstechniken unterstützt. Allerdings sind die Entwicklungen bisher sehr technologisch orientiert bzw. wenig am Nutzer ausgerichtet. Viele Produkte unterstützen deshalb nicht wirklich die Bedarfe und Alltagsroutinen der Zielgruppe. Studien (ARC Seibersdorf Research 2004) zur Nutzung und Akzeptanz der IKT bei Älteren weisen daraufhin, wie groß die Vorbehalte älterer Menschen gegenüber technischen Hilfsmitteln sind. Offensichtlich wird der Nutzen der neuen Technologien als Kommunikations- und Informationsmöglichkeit noch nicht ausreichend gesehen. Existierende intelligente Lösungen, wie zum Beispiel die medizinische Prävention für ältere Menschen, können ihr Potenzial nicht ausschöpfen, weil sie nicht kompatibel oder als Einzellösungen zu teuer sind. Sowohl Hersteller als auch Forschungsgruppen sehen sich mit hohen Unsicherheiten konfrontiert bei der Frage, welche technologischen Antworten auf den demografischen Wandel und somit auf ein intelligentes Leben, Wohnen und Arbeiten im Alter zukunftsfähig sind. Eine weitere Herausforderung stellt die mit dem Pervasive Computing zu erwartende Datenflut dar. Softwareseitig sollen hier Agenten und Avatare als „unsichtbare Helfer“ in der Welt der vernetzten Computer (Tsakiridou 2001), Haushaltsgeräte und Alltagsgegenstände dem Nutzer helfen, die steigende Datenmenge zu bewältigen. Auf der Grundlage von Java sind bereits verschiedene Agenten-Systeme verfügbar, die eine vordefinierte Aufgabe selbstständig im Internet ausführen. „Personal Agents“ und lernende Multiagenten-Systeme sollen künftig die Wünsche und Vorlieben eines Nutzers kennen, den Benutzern Entscheidungen abnehmen oder zumindest bei der Entscheidungsfindung unterstützen. Zur Visualisierung werden Software-Agenten in Form von Avataren gestaltet. Es handelt sich dabei um virtuelle Wesen, die existierenden Personen gleichen oder der Fantasie des SoftwareEntwicklers entsprungen sind. Der Personal Travel Assistent (PTA von Siemens) ist ein Beispiel für ein solches System. Über verschiedene Agenten und Dienste werden Informationen über zur Verfügung stehende Verkehrsmittel sowie Daten über Hotels oder Parkmöglichkeiten gekoppelt, sodass der Nutzer auf dem optimalen Weg zu seinem Reiseziel gelangen kann. Der entscheidende Unterschied zu herkömmlichen Computerprogrammen ist, dass sie mit einem Nutzerprofil ausgerüstet sind, von sich aus aktiv werden und sich teilweise autonom an sich ändernde Bedingungen anpassen. Die Entwicklung von Agenten-Technologien zeigt sich derzeit sehr dynamisch. Schwierigkeiten liegen vor allem in der Komplexität verteilter und intelligenter Systeme, aber auch die Vielzahl technologischer Plattformen hemmt derzeit die kommerzielle Umsetzung von Software-Agenten. Die Standardisierung, an der mehrere internationale Gremien arbeiten, darunter die von Industrie und Forschung gegründete Foundation for Intelligent Physical Agents oder die Object Management Group (OMG), die den Interoperabilitäts-Standard Cobra entwickelt hat, steckt noch in den Kinderschuhen. Darüber hinaus wirft die Einführung von intelligenten, autonom agierenden Agenten neue, bisher nicht gelöste Fragen nach der Sicherheit und des Datenschutzes auf. Eine über die bekannten Sicherheitsprobleme im Internet hinausgehende Komplexität entsteht dadurch, dass Benutzer

3.3 Zwischenfazit: Treiber und Hemmnisse

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einem Agenten persönliche Daten anvertrauen, die dieser im Interesse des Nutzers in gewissen Situationen preisgeben, in anderen aber geheim halten soll. Bei autonom agierenden Agenten stellt sich als weiteres Problem, ob und inwieweit Fehlentscheidungen eines Nutzers, nach dem dieser einen Agenten mit einer Aufgabe betraut wurde, rückgängig gemacht werden können. Dies berührt technische Rahmenbedingungen wie sichere Übertragungsprotokolle und kryptografische Anforderungen ebenso wie grundsätzliche Fragen nach der Aufrechterhaltung einer gewissen Persönlichkeitssphäre.

3.3  Zwischenfazit: Treiber und Hemmnisse Für Pervasive Computing spricht vor allem eine Reihe von technologischen Trends: • Wesentliche technologische Triebkraft für Pervasive Computing ist die fortschreitende Miniaturisierung mikroelektronischer Komponenten. Der Trend zur Leistungssteigerung bei Chips, Mikroprozessoren und Softwarekonfigurationen ist gegenwärtig ungebrochen. • Für die Ausstattung von (teilweise kurzlebigen) Alltagsgegenständen mit Rechenleistung und Kontextsensibilität ist ferner der Preisverfall elektronischer Komponenten entscheidend. Hier werden neue Impulse unter anderem von der Polymerelektronik erwartet. Eine große Zukunft ist der OLED-Technologie beizumessen. Foliendisplays (E-Paper etc.) sind technologisch so ausgreift, dass sie Lesequalitäten herkömmlicher Zeitungen aufweisen. • Die Technologien des Pervasive Computing stellen weit mehr als herkömmliche Computer im Miniaturformat dar. Erst durch Kontextsensibilität entstehen smart devices. Dazu bedarf es winziger GPS-Empfänger und Sensoren für die unterschiedlichsten Umgebungsparameter. Besondere Bedeutung werden „Smart label“ bekommen. • Die Kommunikationstechnik unterliegt vergleichbar der Entwicklung bei Mikroprozessoren einem Preisverfall. Nach der Regel von Gilder verdreifacht sich die Bandbreite von Kommunikationsnetzwerken alle zwölf Monate (zit. nach Mattern 2002). Da viele der diskutierten Anwendungen mobiler Natur sind und Grenzen der Verkabelung bestehen, nimmt die drahtlose Kommunikation eine Schlüsselrolle für das Pervasive Computing ein. Der „Markt“ der Übertragungsstandards und -technologien befindet sich derzeit im Umbruch, und es ist noch unklar, was sich letztlich durchsetzen wird. Im Fernbereich gelten neben UMTS18 und GSM19 insbesondere digitales Radio und Fernsehen (DAB20 und DVB21) als UMTS, Universal Mobile Telecommunications System. GSM, Global System for Mobile Communications. 20  DAB, Digital Audio Broadcasting. 21  DVB, Digital Video Broadcasting. 18  19 

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

aussichtsreich. Im für Pervasive Computing besonders relevanten Nahbereich sind es vor allem Bluetooth, DECT22 und Wireless LAN23. • Eine ähnliche Vielfalt gibt es bei den Endgeräten. Neben All-in-one-Utility-Geräten (z. B. Smartphones einer Mischung aus Handy und PDA mit eingebauter Digitalkamera und Internetzugang) wird es mehrere verschiedene Produkte geben, die für die jeweilige Anwendung optimal geeignet sind. Zählen beim privaten Gebrauch eher Zusatzfunktionen, wie Spiele und Video, ist im geschäftlichen Bereich die Praktikabilität gefragt. Hier liegt der Fokus auf bester Sprachqualität, langer Betriebszeit und hoher Zuverlässigkeit. Übertragungstechnologien, wie GPS und Bluetooth, werden gänzlich neue Anwendungen generieren. Mobile Endgeräte werden zunehmend die Funktion von Navigationsleitsystemen, Speichermedien, Bezahlsystemen und vieles mehr übernehmen. • Bei der Mensch-Computer-Interaktion der PC-Ära (Maus, Tastatur, Monitor) werden weitere technologische Voraussetzungen für ein Pervasive Computing geschaffen. Eingabeseitig wird hier an sprachbasierten Technologien ebenso wie an neuen mechanischen Schnittstellen gearbeitet. Ausgabeseitig gelten ultradünne und flexible Displays (OLEDs, E-Paper) aber auch laserbasierte Retina-Displays für so genannte Head-Mounted-Displays als aussichtsreiche Kandidaten. • Die Bemühungen richten sich zunehmend auf Schnittstellenkompatibilität der Geräte und Unterstützung mehrerer Standards. Angesichts der spezifischen Stärken und Schwächen der Geräte und Netze erscheinen hier Pluralismus und Koexistenz der verschiedenen Lösungen realistischer als ein Winner-takes-it-allSzenario. Technologisch erscheint zwar nicht alles, aber doch sehr vieles möglich. Gleichwohl gibt es noch nicht gelöste technologische Herausforderungen, wozu die Stromversorgung zählt, da sich Energiespeicher (Akkus) im Gegensatz zu Datenspeichern (Mikrochips) nicht ohne Weiteres herunterskalieren lassen. Neben einer konsequenten Reduktion des Energiebedarfs der Geräte werden hier auch ganz neue Energiequellen diskutiert (Brennstoffzellen, Nutzung der Körperwärme). In absehbarer Zeit wird die Leistungssteigerung und Miniaturisierung herkömmlicher Technologien (Silizium-Chips, Akkus etc.) an ihre Grenzen stoßen. Mögliche Alternativen befinden sich teilweise bereits im Prototypstadium (Polymerelektronik, Brennstoffzellen), teilweise noch in der Grundlagenforschung (Quanteninformatik, Nanotechnologien). Diese technologischen Umbrüche tragen Unsicherheiten in die Prognose der Entwicklung des Pervasive Computing hinein. Hemmnisse bestehen vor allem auf der Ebene der Akzeptanz durch potenzielle Nutzer. Faktoren, die gegen eine rasche und umfassende Informatisierung und Vernetzung der Alltagsgegenstände sprechen, sind insbesondere folgende: • Viele Technologieentwicklungen, die dem Trend zum Pervasive Computing zugeordnet werden können, sind überwiegend technikgetrieben. Fragen des indi22  23 

DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications. LAN, Local Area Network.

3.3 Zwischenfazit: Treiber und Hemmnisse

•

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•

•

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viduellen Kundennutzens bzw. der Akzeptanz sind dabei weitgehend ungeklärt. Die Nachfrage nach diesen neuen Angeboten soll erst geschaffen werden, die tatsächlichen Bedürfnisse und damit das Nachfrageverhalten bzw. die Nutzerakzeptanz sind eher unklar oder werden überschätzt (z. B. wie beim interaktiven Fernsehen), die ökonomische Darstellbarkeit wenig bedacht, Geschäftsmodelle nicht parallel entwickelt. Die Marktfähigkeit ist in den verschiedensten Anwendungsfeldern unterschiedlich und hängt letztlich insbesondere von attraktiven Geschäftsmodellen mit akzeptabler Preisgestaltung und interessanten Angeboten und Dienstleistungen ab. Für den Erfolg von Technologien entscheidend ist die Vermarktung sinnvoller Anwendungen. Bei Autofahrern, die sich in einer ohnehin durch und durch technisierten Umwelt befinden, sind prinzipielle Akzeptanzhürden nicht zu erkennen. Die Massenmarktfähigkeit ist daher als recht hoch einzuschätzen. In anderen Bereichen ist mit größeren Akzeptanzhürden zu rechnen, so zum Beispiel für intelligente Kleidung. Nischenanwendungen mit klarem Kundenmehrwert (für Extremsportler, Pflegebedürftige und bestimmte Arbeitssituationen) stehen zwar Massenanwendungen gegenüber, deren Markt aber recht volatil – da modeabhängig – sein dürfte. Für die fortschreitende Informatisierung und Vernetzung könnte die knappe Ressource Aufmerksamkeit und fehlendes technisches Grundverständnis zu einer informationellen Überforderung bei manchen Anwendungen führen. Statt Entlastung des Nutzers durch intelligente Systeme wird ein höheres Maß an Aufmerksamkeit und technisches Verständnis verlangt, als dies beabsichtigt ist. Es besteht die Gefahr, dass die Geräte zwar unsichtbar, die Anwendungen aber um so „penetranter“ werden, da „sie ja viel besser wissen, was der Benutzer möchte – oder wissen muss – als dieser es selbst tut“ (Huhn 2002, S. 6). Bei den Bezahlverfahren gibt es sowohl auf Anbieterseite als auch auf Nachfrageseite erkennbare Hürden. Beim sogenannten Billing stellt das Abrechnen kleiner Beträge („Micro-Billing“) eine wirtschaftliche Herausforderung für die Netze- und Diensteanbieter dar. Bei den Kunden stößt die Sicherheit der Bezahlverfahren für Dienstleistungen teilweise auf Skepsis. Als große Akzeptanzhürden dürften sich beim Pervasive Computing die Themen der Privatheit und des Datenschutzes erweisen. Tendenziell verstärkt die weitere Vernetzung die heute schon bekannte Problematik, dass Daten über das Verhalten eines Nutzers gesammelt und gespeichert werden. Es besteht die Gefahr, dass der Nutzer zum „gläsernen Menschen“ wird, in dessen Handlungen jeder Einblick nehmen kann, der Zugriff auf die Systeme hat. Die Kontroverse um Gesundheitsgefahren elektromagnetischer Strahlung durch Mobilfunk könnte sich generell auf Bereiche des Pervasive Computing ausweiten und die Kontroverse verstärken. Der Widerspruch richtet sich im Wesentlichen auf den Ausbau der notwendigen Infrastruktur. Er kommt deshalb, zumindest in manchen Regionen, langsamer voran als ursprünglich vorgesehen. Handys stehen ebenfalls in der Diskussion, sie sind aber trotzdem so populär wie nie zu vor. Zwar sind die Wirkungen der elektromagnetischen Strahlung noch nicht hinreichend untersucht, sollten sich aber gesundheitliche Risiken elektro-

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

magnetischer Strahlung erhärten, dürfte daraus für das Pervasive Computing ein ernstzunehmendes Hemmnis (vergleichbar dem „BSE“-Syndrom) werden.

3.4  Entwicklungspfade: Pervasive Computing im Alltag Die Ausprägung der vorgenannten Trends, die Erschließung der Potenziale und der Durchdringungsgrad des Alltags mit Computertechnik lassen sich kaum voraussagen. Zu sehr hängt der Durchdringungsgrad von den verschiedenen Einflussfaktoren und deren Wechselwirkungen ab. Dies gilt erst recht für Zeiträume jenseits der Produktnutzungszeiten, die angesichts der hohen Innovationsdynamik der Informations- und Kommunikationstechniken nicht nur viele Produktgenerationen umfassen, sondern auch manche Technologieumbrüche und neue – oftmals nicht vermutete – Applikationen erwarten lässt. Grundsätzlich wird sich das Pervasive Computing in allen Lebensbereichen niederschlagen. Verschiedene Entwicklungen und Ausprägungen des Pervasive Computing sind dabei denkbar, die sich im Durchdringungsgrad vernetzter Geräte und smarter Dinge im Alltag unterscheiden. Sie werden in drei Szenarien beschrieben: • „Zurückhaltendes Szenario“, • „Realistisches Szenario“ und • „Hightech-Szenario“. Die Szenarien sind aufwärtskompatibel, das heißt, die Technologien und Anwendungen des ersten Szenarios sind auch in Szenario 2 und 3, und die aus Szenario 2 in Szenario 3 zu finden.

3.4.1  Szenario 1: Zurückhaltendes Szenario In diesem Szenario überwiegen die Hemmnisse. Das Pervasive Computing kann sich nur in wenigen Bereichen durchsetzen. Der Durchdringungsgrad des Alltags mit Computertechnik im Alltag bleibt gegenüber den hohen Erwartungen relativ bescheiden. Eckpunkte  • Der PC bleibt mittelfristig das wichtigste Endgerät für den Internetzugang. Es wird mehr Internetzugänge über mobile Endgeräte geben, die sich durch eine hohe Multifunktionalität auszeichnen. • Im Bereich der Mediennutzung ergänzen elektronische Zeitungen, Zeitschriften, Bücher und Kataloge herkömmliche Printmedien, setzen sich aber nicht durch. Digitales TV wird sich als Zugangstechnik zum Internet nur langsam etablieren.

3.4 Entwicklungspfade: Pervasive Computing im Alltag

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• Wearable Computing bleibt ein Nischenmarkt. Größere Verbreitung finden Einzelgeräte wie intelligente Uhren, Pulsmesser etc. • Der Einsatz von Chips im Kraftfahrzeug steigt moderat. Navigationsgeräte gehören zum Standard in Automobilen der Mittel- und Oberklasse, auch in der Unterklasse. • Bei mobilen Arbeitnehmern setzt sich Mobile Computing auf Basis von zwei bis drei Endgeräten (Handy, PDA, Laptop) durch. Head-MountedDisplays und Wearable Computers bleiben in der Arbeitswelt auf wenige Nischenanwendungen in Spezialberufen beschränkt. • Das Arbeiten im Büro verändert sich nur geringfügig: Leistungsfähige Sprachtechnologien und Software-Agenten erzielen eine hohe Verbreitung. Eine intelligente, interaktive Büroeinrichtung bleibt auf die Manageretagen in Hightech-Firmen beschränkt. • Smart Label ersetzen im Bereich der Produktion und Distribution Barcodes auf breiter Front. Smart Label haben bei der Personen- und Zeiterfassung im gewerblichen Bereich große Marktanteile errungen. • Kennzeichen der Medizin sind: Vernetzung der Ärzte in Krankenhäusern, aber nicht zwischen externen Ärzten; Computer Aided Diagnosis; breiter Einsatz von Transpondern in der Nahrungsmittelüberwachung.

Die meisten Veränderungen ergeben sich im mobilen Endgerätebereich, ausgelöst durch UMTS. Der Griff zum elektronischen Notizbuch oder zum vernetzten Laptop gehört bereits heute für viele zur Routine. UMTS verstärkt diesen Trend. In Ballungsräumen wird die neue Mobilfunkgeneration erwartungsgemäß zuerst genutzt. Neben dem bekannten Surfen im Internet werden multimediale Dienste auch mit dem Mobiltelefon komfortabel angeboten. Dies löst einen Innovationsschub zur Diversifizierung portabler Informations- und Kommunikationsgeräte aus. Betroffen sind insbesondere Handys, PDAs, Handhelds und Organizer, die seit einigen Jahren bereits langsam zu multifunktionalen Geräten mutieren, Jahre später kaum mehr auseinanderzuhalten sind, weil sie sich in ihrer Funktionalität nur noch wenig unterscheiden. Lokalisierung und Personalisierung ermöglichen dabei neue, qualitativ hochwertige Dienstleistungen. Vor allem junge Erwachsene eignen sich diese neuen Technologien als Pioniere („early adopters“) an. Mobiles Multimedia wird für sie zum Lifestyle-Element, das nahtlos in eine „Always on“-Kommunikationskultur einfließt. Einhergehend mit dem Trend zu flexibleren Arbeitsformen erlangen multimediale Anwendungen eine zunehmende Relevanz. Gerade deswegen bietet der Geschäfts-(B2B)-Bereich wichtige Entfaltungsmöglichkeiten für multimediale Dienstleistungen einschließlich der breiten Palette dazugehöriger Endgeräte, sodass hier Ansätze neuer Entwicklungen stattfinden. Viele Unternehmen werden Virtual Private Networks aufbauen. Angesichts wachsender Verkehrsaufkommen werden Anwendungen im Bereich der Logistik möglicherweise zu einem wettbewerbsentscheidenden Faktor. Im Konsumbereich stellt das Automobil ein breites Einsatzgebiet für das Pervasive Computing dar. Von den zahlreichen Anwendungen setzen

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

sich Navigationssysteme und die Internetanbindung relativ schnell und breit durch. Man findet Restaurants und Hotels, erhält Staumeldungen in ganz Europa. Wenn man das Tanken verpasst hat, führt das Navigationssystem mittels GPS den Fahrer automatisch zur nächsten Tankstelle. Nahezu alle Autos der Mittel- und Oberklasse sind mit Navigationssystemen ausgestattet. Andere Anwendungen des Pervasive Computing sind dagegen noch eher einer kleinen Nutzergruppe vorbehalten. Dies betrifft insbesondere das „Smart home“. Diese Technologieanwendung wird vom Nutzer kaum akzeptiert, da diese neuen Technologien keine Alltagsentlastungen mit sich bringen, sondern eher den alltäglichen Koordinationsaufwand einer nicht autonom funktionierenden Technik vergrößern. Gleichzeitig bleiben die Angebote zu teuer. Einzig Kühlschränke mit einem einfachen Touchscreen setzen sich durch. Ihr Vorteil ist, dass sie einfache Online-Bestellungen direkt aus der Küche ermöglichen. Das intelligente Haus und die Vernetzung von Hausgeräten bleiben aber ein Nischenprodukt. Ebenfalls nicht durchsetzen werden sich intelligente Wearables. Zwar gibt es Wearables, die neben dem Computer auch GPS zur Ortsbestimmung und Mobilfunk vereinen. Die Sprachunterstützung nimmt zu, wohingegen der Anteil an mechanischer Eingabe zurückgehen wird. Möglich ist das Abhalten von mobilen Videokonferenzen und das Nutzen von Navigationshilfen. Im Medienbereich gibt es Foliendisplays, die ein komfortables Lesen von Medien ermöglichen, allerdings bleibt ihre Nutzung noch einer kleinen Gruppe vorbehalten, weil es an überzeugenden und preislich nachfragewirksamen multimedialen Dienstleistungen fehlt. Man hatte mit der Entwicklung der Technologie versäumt passgenaue Geschäftsmodelle frühzeitig mit zu entwickeln. Der Entwicklungsstand der Medizin ist gekennzeichnet durch eine Vernetzung der Ärzteschaft in Krankenhäusern. Für externe Ärzte ist die elektronische Patientenakte nicht automatisch abrufbar. Spezielle AnalyseSoftware dient der Unterstützung ärztlicher Diagnose (Computer Aided Diagnosis). Elektronische Implantate sind Spezialanwendungen vorbehalten. Im Tierbereich finden sie zur Überwachung der Nahrungskette eine breite Verwendung (z. B. Herkunftskontrolle bei Rindern, Gewichtsmessung bei fangreifen Lachsen).

3.4.2  Szenario 2: Mittleres Szenario Das Szenario versucht auf der Basis von Marktabschätzungen und Expertenmeinungen eine möglichst wahrscheinliche Entwicklung des Pervasive Computing zu beschreiben. Eckpunkte  • Foliendisplays zum Lesen von Informationen etablieren sich auf dem Markt und ersetzen herkömmliche Printmedien. • Die Massenmarktfähigkeit intelligenter Kleidung bleibt gering. Nischenanwendungen mit klarem Kundenmehrwert (für Extremsportler, Pflegebedürftige und bestimmte Arbeitssituationen) stehen Massenanwendungen

3.4 Entwicklungspfade: Pervasive Computing im Alltag

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gegenüber, deren Markt bleibt aber recht volatil, da er modeabhängig ist. Im Gesundheits- und Freizeitbereich finden Wearables ein breiteres Marktsegment. Virtuelle Sicherheitsgürtel gehören zur Serienausrüstung. Drahtloser Funk im Nahbereich ersetzt Datenkabel (z. B. vom Sensor am Rad). Drahtloses Roadpricing wird auf allen Autobahnen eingeführt. Location Based Services werden flächendeckend und kostengünstig angeboten. Kontextsensitive Licht- und Klimatechnik gehören zum Standard beim Neubau von gewerblich genutzten Gebäuden. PC, digitaler Fernseher, Haustechnik und Telefon werden zu LANs vernetzt. Einzelne Alltagsgegenstände erhalten einen Chip und werden intelligent, z. B. der digitale Kugelschreiber. Beim Mobile Computing im Business-Bereich wird die Marktsättigung erreicht (>90% der mobilen Angestellten verfügt über 2–3 Endgeräte). Head-Mounted-Displays setzen sich insbesondere in der Baubranche durch. Sprachinteraktion verdrängt manuelle Eingabetechnologien weitgehend. Interaktive Möbel und Bürotechnik etablieren sich in großen Konzernen. Mit Hilfe von Barcodescannern werden dem Kunden ergänzende Produktinformationen via Internet zugänglich. Die Zugangskontrolle zum ÖPNV mit Smart Labels ersetzt die herkömmlichen Fahrscheinsysteme, der Leihverkehr in Biblio- und Videotheken wird großflächig auf Smart Label umgestellt. In Teilbereichen werden Smart Label zur Lokalisierung von Menschen (z. B. Kinder, Pflegebedürftige) und Gegenständen (z. B. Ortung von Kameras bei Diebstahl) eingesetzt. Die Medizintechnik nutzt hochauflösende bildgebende Verfahren und die Technologie der Augmented Reality. Kennzeichnend ist die informationstechnische Vernetzung der Ärzte. Mobile mikroelektronische Überwachungssysteme von Körperfunktionen sind Standard. Anwendungsfelder für elektronische Implantate sind u. a. Prothetik und Herzschrittmacher.

Parallel zur Durchdringung des Marktes mit mobilen Endgeräten, die die MenschMaschine-Kommunikation verändert, findet parallel eine Durchdringung mit smarten Dingen statt. Sie kommunizieren über Maschine-Maschine-Schnittstellen zum Beispiel mit dem Internet oder drahtlosen Local Area Networks und dienen der Unterstützung des Alltagshandelns des Nutzers. Die Weiterentwicklung der portablen Informations- und Kommunikationsgeräte schreitet in verschiedene Richtungen voran. Highend-Geräte, die jahrelang von den Mobilfunkanbietern unter Marktpreis an die Kunden abgegeben wurden, werden zu zunehmend realistischen Preisen verkauft. Zur Bedienung von Nutzern im Niedrigpreissegment werden vereinzelt Wegwerf-Handys angeboten. Die Marktsegmentierung orientiert sich an drei Gruppen: solche, die wie die heutigen Handys eher der Sprachkommunikation dienen, dann solche, die als „mobile Büros“ im Wesentlichen Daten verarbeiten, und drittens solche, die in erster Linie für Spiele und Videos genutzt werden. Zwar

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

gibt es auch multifunktionale Geräte, die alles können, aber sie bleiben in ihrer Qualität hinter den zielgruppenorientierten Geräten zurück. Daneben gibt es eine Gruppe von Kommunikations- und Informationsgeräten, die mit herkömmlichen Handys äußerlich wenig gemeinsam haben. Sie bestehen aus einem Display mit Brille. Andere Varianten bestehen aus einer Smart-Folie, über die Informationen eingetippt oder abgelesen werden können. Nach Gebrauch werden sie in eine Tasche eingerollt und in der Kleidung verstaut. Mikrofon und Ohrhörer sind in Kleidungsund Schmuckstücke integriert und können per Sprachsteuerung bedient werden. Die Einzelkomponenten kommunizieren drahtlos miteinander und bilden das Personal Area Network, das den Nutzer wie ein Netzwerk immer und überall umgibt. Damit verschmilzt der Computer mit der Kleidung zum Wearable, einem individuell auf den Träger ausgerichteten System. Mobile Berufe sind hier eine erste Zielgruppe. Sie übernehmen eine Vorreiterrolle, verschiedenste Wearables werden eingeführt und getestet, von dort aus werden auch Konsummärkte langsam erschlossen. Neben der weiteren Ausstattung mit Steuerungselektronik, Navigationshilfen und Internetzugängen im PKW treten weitere Mikrosystemlösungen, die sich zunächst als neues Extrazubehör in Luxusfahrzeugen, später auch als Massenprodukt in Mittelklasseund Kleinwagen durchsetzen. Virtuelle Sicherheitsgürtel gehören zur Serienausrüstung. Das Auto wird automatisch seine Geschwindigkeit den Verkehrsbedingungen anpassen können. Abstandssysteme weisen auf unterschrittene Sicherheitsabstände hin, Bilderkennungs- und -verarbeitungssysteme helfen bei schlechten Sichtverhältnissen und erkennen Gefahrensituationen, die sprachbasiert an den Fahrer kommuniziert werden. Drahtloser Funk im Nahbereich ersetzt Datenkabel (z. B. vom Sensor am Rad). Drahtloses Roadpricing kommt auf allen Autobahnen zum Einsatz. Location Based Services werden flächendeckend und kostengünstig angeboten. Konzepte zum intelligenten Haus werden sich nur in geringem Maße und sehr langsam durchsetzen. Kontextsensitive Licht- und Klimatechnik gehören zum Standard beim Neubau von gewerblich genutzten Gebäuden. Für den Neubau von Eigenheimen und Wohnsiedlungen stehen hohe Kosten einem als gering empfundenen Nutzen gegenüber. PC, digitaler Fernseher, Haustechnik und Telefon werden zu LANs vernetzt. Einzelne Alltagsgegenstände erhalten einen Chip und werden intelligent, z. B. der digitale Kugelschreiber. Eine große Zukunft haben elektronische Etiketten. Haupteinsatzbereiche liegen zunächst in der Automatisierung der Lagerhaltung und Optimierung von Wertschöpfungsketten, wodurch Kosten erheblich reduziert werden. Kassenlose Supermärkte können sich hingegen wegen der fehlenden Akzeptanz nicht durchsetzen. Die Zugangskontrolle zum ÖPNV mit Smart Labels ersetzt die herkömmlichen Fahrscheinsysteme, der Leihverkehr in Biblio- und Videotheken wird großflächig auf Smart Label umgestellt. In Teilbereichen werden Smart Labels zur Lokalisierung von Menschen (z. B. Kinder, Pflegebedürftige) und Gegenständen (z. B. Ortung von Kameras bei Diebstahl) eingesetzt. Mit Hilfe von Barcodescannern werden dem Kunden ergänzende Produktinformationen via Internet zugänglich gemacht. Von grundlegenden Umwälzungen betroffen ist die Mediennutzung. Das Printvolumen wird weiter wachsen, allerdings in geringerem Maße als die elektronischen Medien. Dabei bildet sich in den verschiedenen Bereichen (Zeitung, Zeitschrift, Buch, Katalog, Werbeflyer, etc.) jeweils ein spezifischer Medien-Mix aus elektronischen und herkömmlichen Vertriebskanälen

3.4 Entwicklungspfade: Pervasive Computing im Alltag

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heraus. Digitales TV wird sich aufgrund der Qualitätsvorteile bei Video-Anwendungen (Video-on-Demand, Video-Downloads) etablieren. In der Medizin gehört die Multimedia-Kommunikation zum Standard. Auch Verfahren der „Augmented Reality“, bei denen Realbilder mit Computerdaten abgeglichen werden, finden von der Operationsunterstützung bis zur Wartung von Anlagen im Krankenhaus breite Unterstützung. Die Abteilungen in Krankenhäusern sind miteinander vernetzt. Die Patientendaten sind in einer elektronischen Patientenakte archiviert und jederzeit von Berechtigten über Wireless LAN oder Internet einsehbar. Verfahren der Telemedizin unterstützen die Betreuung und Pflege zu Hause. Telechirurgie ist nicht verbreitet, weil die Verantwortung stets beim operierenden Chirurgen liegt. Mikroelektronische Systeme zur Überwachung von Patienten werden in Krankenhäusern routinemäßig eingesetzt. Im Bereich der Implantate sind Mikrochips in speziellen Bereichen, wie Prothetik und Herzschrittmacher etabliert. Mikrochips unter der Haut zur Speicherung von Informationen oder Handys in Zahnimplantaten sind die Ausnahme. Stattdessen werden Wearables mit Chips getragen, die neben der Ortung auch Blutzuckerwerte und andere Körperwerte bestimmter Patientengruppen kontrollieren.

3.4.3  Szenario 3: Hightech-Szenario In diesem Szenario dringen autonome elektronische Systeme in alle Lebensbereiche vor. Hemmnisse werden nahezu vollständig überwunden. Computertechnik wird allgegenwärtig und zugleich unsichtbar. Die heute von den Entwicklungsabteilungen und Forschungslabors der Industrie angekündigten Technologien werden Wirklichkeit. „Always on“, „anytime“ und „anywhere wireless“ sind die Kennzeichen dieses Entwicklungspfades. Er steht nicht nur für eine technische Entwicklung, sondern für eine neue Erfahrungswelt, die von einer weitgehenden Verschmelzung von realem und virtuellem Raum geprägt ist. Die „digitale Aura“ umgibt und begleitet den Benutzer im Alltag. Der Computer verschmilzt mit der Kleidung zum „wearable“, einem individuell auf den Träger ausgerichteten System. Mobile Berufe sind hier eine erste Zielgruppe. Sie übernehmen die Vorreiterrolle. Von hier aus werden auch breitere Zielgruppen erschlossen. Eckpunkte  • Produktion und Vertrieb von Medien im Print-, Ton- oder BewegtbildBereich finden weitestgehend digital statt. Foliendisplays dienen als Allzweckcomputer mit Papiereigenschaften. OLED-Cyberbrillen mit Headset sind weit verbreitet und bieten Videoqualität. • Statt wie bisher verschiedene portable Geräte mitzuführen, trägt der Nutzer verschiedene Einzelkomponenten mit sich, die in der Kleidung und am Körper verteilt sind.

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

• Steer by wire und Brake by wire revolutionieren die Fahrzeugsteuerung. Telediagnose und -wartung erhöhen Sicherheit und Zuverlässigkeit. BordMonitore mit digitalem Fernsehen und Internet erobern die Fonds. • Die Miniaturisierung und der Preisverfall bei der Mikroelektronik ist so weit fortgeschritten, dass sich in vielen Alltagsgegenständen, vom Sessel über die Verpackung bis hin zum Salzstreuer ein Chip befindet. Ein Server vernetzt alle intelligenten Gegenstände im Haushalt: von der Heizung über den PC bis hin zur Kaffeemaschine. Der Durchbruch bei BrennstoffzellenBHKWs ermöglicht auf breiter Front virtuelle Kraftwerke. • Das mobile IT-unterstützte Arbeiten setzt sich in allen Bereichen durch. Neben PDAs und Handhelds wächst auch die Verbreitung von HeadMounted-Displays zur Unterstützung virtueller Konferenzen zwischen mobilen Beschäftigten. • Smart Devices werden auch im Büroumfeld ubiquitär. Büroräume werden „intelligent“ und interagieren mit ihren Insassen via Smart Labels, Sprache und Gestik. Alle Großunternehmen haben Sitzungsräume mit voll vernetzten interaktiven Möbeln. • Jeder in Verkehr gebrachte Gegenstand wird mit Smart Label zur Identifizierung und Lokalisierung ausgestattet. Biometrische Authentifizierung und automatische Abbuchungssysteme revolutionieren den Zahlungsverkehr mit Smart Cards. • Elektronische Implantate werden in der Medizin bei Risikogruppen zur Routine. Textilfasern als Ersatz für Spenderorgane, Mikrochips für Gelähmte zur Überbrückung von verletzten Stellen des Nervensystems und computergesteuerte Prothesen befinden sich im Pilotstadium. Kennzeichnend für diesen Entwicklungspfad sind Wearables, die verschiedene Funktionen von der Kommunikation über die Ortsbestimmung bis hin zur Spracheingabe vereinen. Kleidungsstücke enthalten sprachgesteuerte Chips, Kopfhörer und Mikrofon. Manuelle Bedienelemente sind in die Kleidung eingenäht, Batterie und Wechselspeicher sind in einem Reißverschluss untergebracht. Nur diese Komponenten sind entfernbar, alle anderen befinden sich tief im Gewebe. Andere Kleidungsstücke enthalten Thermogeneratoren Sie wandeln Körperwärme und Bewegungsenergie in Strom um, allerdings nur begrenzt, weshalb sie sich im Szenario nicht durchsetzen. Die Miniaturisierung und der Preisverfall bei der Mikroelektronik sind so weit fortgeschritten, dass sich in jedem Alltagsgegenstand, vom Sessel über die Verpackung bis hin zum Salzstreuer ein Chip befindet. Ein Server vernetzt alle intelligenten Gegenstände im Haushalt: von der Heizung über den PC bis hin zur Kaffeemaschine. Der Durchbruch bei dezentralen Energieerzeugern ermöglichte auf breiter Front virtuelle Kraftwerke. Steer by wire und Brake by wire revolutionieren die Fahrzeugsteuerung. Telediagnose und -wartung erhöhen Sicherheit und Zuverlässigkeit der Fahrzeuge. Bord-Monitore mit Digitalem Fernsehen und Internet erobern die Fonds. Auch Haushaltsgroßgeräte werden von den Herstellern

3.5 Fazit

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ferngewartet, wobei sich hier Leasingkonzepte etabliert haben. Bezahlt wird nach Nutzungsdauer. Jeder in Verkehr gebrachte Gegenstand wird mit Smart Label zur Identifizierung und Lokalisierung ausgestattet. Biometrische Authentifizierung und automatische Abbuchungssysteme revolutionieren den Zahlungsverkehr mit Smart Cards. In der Medizin verfügen die Ärzte über routinemäßige Verfahren zum Einsatz von Implantaten. Nicht nur in der Tiermedizin, sondern auch in der Humanmedizin sind elektronische Implantate alltäglich. Viele Risikogruppen sind fast durchweg mit elektronischen Implantaten ausgestattet, die eine schnelle Identifizierung der Person, gewährleisten und Hinweise auf medizinische Daten liefern. Organe aus Textilfasern als Ersatz für Spenderorgane, Mikrochips für Gelähmte zur Überbrückung von verletzten Stellen des Nervensystems und computergesteuerte Prothesen befinden sich im Pilotstadium.

3.5  Fazit Wie sich die Technik zukünftig weiter manifestieren wird, hängt von einer Vielzahl von technologischen Voraussetzungen sowie marktlichen und politischen Rahmenbedingungen ab. Wie bei jeder neuen Technologie ist die tatsächliche Entwicklung schwer vorherzusagen, dies gilt erst recht bei einer Querschnittstechnologie, die potenziell in allen Bereichen von Wirtschaft und Gesellschaft greift. Viele Technologieentwicklungen, die dem Trend zu Pervasive Computing zugeordnet werden können, sind überwiegend technikgesteuert und vernachlässigen die soziale und ökologische Dimension. Die Nachfrage nach diesen neuen Angeboten soll erst geschaffen werden, der Nutzen und die tatsächlichen Bedürfnisse und damit das Nachfrageverhalten bzw. die Nutzerakzeptanz sind eher unscharf und werden teilweise überschätzt (wie zum Beispiel beim interaktiven Fernsehen oder beim MCommerce), die ökonomische Darstellbarkeit wenig bedacht sowie Geschäftsmodelle nicht parallel entwickelt. Denkbar sind Entwicklungen wie die Herausbildung unerwarteter Nutzungsformen ebenso wie unerwartete Entwicklungssprünge. Die Plausibilität des Eindringens eingebetteter Computertechnik ergibt sich vor allem aus der Möglichkeit einer Steigerung der Effizienz von Wirtschaftsabläufen hinsichtlich Arbeitseinsatz, Zeit und Raum sowie einer schnelleren Reaktionsfähigkeit auf Veränderungen von Objektparametern. Die „damit verbundenen Innovations- und Automatisierungspotenziale sind in einer zunehmend internationalisierten Wettbewerbswirtschaft starke Anreize für eine zügige Umsetzung“ (BSI 2004, S. 12). Dies gilt insbesondere für die „heute schon fortgeschrittenen automatischen Identifikationssysteme (Auto-ID-Systeme), die vor allem in denjenigen Branchen verstärkt eingesetzt werden, in denen Produktivitätsfortschritte durch eine verstärkte Automatisierung erzielt werden können“ (BSI 2004, S. 12). In konsumnahen Bereichen dürfte sich die „Digitalisierung des Alltags“ viel differenzierter entwickeln, nicht zuletzt weil die Anwendungen auf unterschiedliche Kosten- und Nutzenkalküle der Konsumenten treffen. Im Automobilbereich ist die Massenmarktfähigkeit

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3 Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing

als recht hoch einzuschätzen. In anderen Bereichen ist mit Akzeptanzhürden zu rechnen, so zum Beispiel für „smarte“ Kleidung (Wearables). Hier erscheinen eher Nischenanwendungen plausibel. Auch die vor allem in den Medien immer wieder und breit vorgestellten Konzepte für „smarte“ Hausgeräte, angefangen vom intelligenten Kühlschrank bis hin zum interaktiven Bügeleisen, sind zwar technisch möglich, lassen aber überzeugende Systemlösungen vermissen und stoßen deshalb beim Verbraucher bisher auf wenig Akzeptanz.

Kapitel 4

Ökologische Veränderungspotenziale

Trotz der Unschärfe bei der Antwort auf die Frage, was kommen wird, zeichnen sich heute schon einige erklärungsbedürftige Phänomene des Pervasive Computing ab. Zu den Phänomenen, die im Zuge dieses Kapitels mit Blick auf ökologische Veränderungspotenziale geprüft werden sollen, zählen: Verschwinden des Computers: Entlastet die Miniaturisierung informationstechnischer Systeme die Umwelt?  Pervasive Computing impliziert das Verschwinden des Computers, zumindest ist die Computertechnik für den Nutzer nicht mehr sichtbar. Grundsätzlich könnte man erwarten, dass die Miniaturisierung der IKT zu einer Verringerung der IKT-bedingten primären Umweltentlastungen führt und dadurch – entgegen bisherigen Beobachtungen – möglicherweise einen Quantensprung der Dematerialisierung der Informations- und Kommunikationstechniken mit ihren Endgeräten, Netztechniken und Infrastruktureinrichtungen hervorruft. Dissipation: Auswirkungen auf die Abfallströme?  Der Begriff des Pervasive Computing signalisiert bereits eine Entwicklung, die für sich genommen zu hoher Entropie führt. So werden winzige Chips in unzählige Gegenstände eingebaut, die wiederum weltweit distribuiert werden. In einigen Jahren könnte Rechenleistung „fast im Überfluss vorhanden sein – die nach Gebrauch wertlosen Chipkarten in Form von Telefonkarten oder die als Ersatz für Strichcode-Etiketten dienenden und vor der Masseneinführung stehenden elektronischen Etiketten sind erste Hinweise auf die in großer Zahl zu erwartenden Wegwerfcomputer“ (Mattern 2002, S. 9). Eine separate Wiedergewinnung der einzelnen Chips für das Recycling könnte deshalb einen gewaltigen logistischen und technischen Aufwand und damit auch einen erheblichen Energieaufwand bedeuten. Als Bestandteil größerer Massenströme ist eine hochwertige Verwertung möglicherweise in Frage gestellt. Always online: Anywhere and anytime  Das Ziel des Pervasive Computing ist überall und zu jeder Zeit online zu sein. Dies führt zu der Frage nach dem damit verbundenen Energiebedarf. Zu prüfen ist, wie sich ein pausenloser Online-Betrieb einer zunehmenden Anzahl elektronischer und vernetzter Gegenstände auf den Stromverbrauch und Stand-By-Betrieb auswirken wird.

S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_4, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

Kontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit der virtuellen Welt  Wenn „smarte“ Alltagsgegenstände in weitgehend autonomer Weise Information austauschen, Umweltbedingungen wahrnehmen und verarbeiten sowie Zugriff auf beliebige Informationen im Internet haben, könnte dies Konsummuster und Alltagsroutinen erheblich verändern. Mit der Kontextsensitivität von Produkten ergeben sich neue Möglichkeiten, die Produktnutzung, die Produktlebensdauer und das Recycling zu verbessern. Hier stellt sich die Frage, inwieweit sich durch Kontextsensitivität neue Handlungspotenziale für nachhaltige Produktnutzungen (z. B. durch dialogfähige Produkte) erzielen lassen. Die durch Pervasive Computing ermöglichte Verschmelzung der realen mit der virtuellen Sphäre und die damit verbundene Individualisierung von Produkten und Dienstleistungen, Transparenz über den Produktlebenszyklus sowie „Customer Integration“ haben bedeutende Folgen für den Kaufprozess und die Produktnutzung. Für die Beschreibung und Erklärung, welche Bedeutung diese Entwicklungen für eine nachhaltige Produktnutzung haben, fehlen bis dato geeignete Analyse- und Gestaltungsansätze. Komplexitätsbewältigung und Verantwortung  Die zunehmende Komplexität der Systeme und die Maschine-Maschine-Interaktion führen zu einer Delegation von Entscheidungen und hinterlassen Datenspuren, die sich zunehmend der Kontrolle des Nutzers entziehen. Welche Bedeutung hat dies für Kauf- oder Produktnutzungsprozesse und inwieweit ergeben sich hieraus neue Herausforderungen für die Gestaltung von Produktnutzungssystemen? Zunahme der Strahlenquellen: Auswirkungen auf die Gesundheit  Mit der fortschreitenden Durchdringung des Alltags mit IKT geht fast zwangsläufig eine Zunahme der elektromagnetischen Strahlungsquellen einher. Dies führt zu der Frage, ob die Strahlungsintensität ebenfalls zunimmt und was dies für mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit betroffener Menschen bedeutet. Die Prüfung dieser Phänomene erfolgt in Form eines Screenings auf mögliche ökologische Veränderungspotenziale und dient der Identifizierung von „Hot spots“ der Umwelteffekte.

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene 4.1.1  V  erschwinden des Computers: Entlastet die Miniaturisierung von IKT die Umwelt? Generell ließe sich vermuten, „dass die Miniaturisierung der IKT – die gleiche Leistung kann mit immer weniger Raum, Material- und Energiebedarf erbracht werden – zu einer Verringerung der IKT-bedingten primären Umweltentlastungen führt. Das sogenannte Moore′sche Gesetz führt geradezu zu einer Dematerialisierung von integrierten Schaltungen, zu einer Verdoppelung der Effizienz hinsichtlich Raum, Material, Energie und durch die Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit auch

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Tab. 4.1   Umwelteffekte durch Miniaturisierung und Systemintegration. (Quellen: Stutz 2000; Nissen 2001; Erdmann 2005a; nach Hilty 2003) Betrachtete Umwelteffekte Mobiltelefone ComputerBildschirme Mikrochips (ICs) Packaging Bauelemente/ Baugruppen

Massenstrom durch Mobiltelefone Massenstrom durch Bildschirme mit Bildröhrenglas als Spezialproblem Umweltbelastung durch Produktion Toxizität, Energiebedarf für Materialproduktion Toxizität, Energiebedarf für Materialproduktion

Trend infolge Miniaturisierung Zunahme Zunahme

Zeit und Ort 1994–2000, Schweiz 1996–1999, Schweiz

Zunahme

Invariant

Zunahme

1997–2002, global k. A.

Spezifische Belastung nimmt ab

hinsichtlich Zeit alle 1–2 Jahre. Auch wenn die Entwicklung nicht hinsichtlich aller genannten Ressourcen gleich schnell voranschreitet und andere Komponenten (wie Sender, Empfänger und Batterien) nicht Schritt halten, so ist dies doch ein rasantes Effizienzwachstum, wie es auf anderen Gebieten kaum vorstellbar wäre“ (Hilty 2003, S. 178). Auf der anderen Seite führt genau dieses Effizienzwachstum dazu, dass die Produkte immer kleiner und preiswerter werden. Es kommt zu einem zusätzlichen Konsum, der sich wiederum in einer höheren Umweltbelastung niederschlägt, sofern nicht weitere Maßnahmen dies verhindern. Auf der Ebene einzelner Beispiele gibt es, wie Tab. 4.1 illustriert, sowohl Fälle, die belegen, dass die Miniaturisierung zur Ressourcenschonung führt, als auch Beispiele, die zeigen, dass die Miniaturisierung die Umwelt entlasten kann. So führte die Entwicklung der Mobiltelefone in den 90er Jahren zu stark miniaturisierten Geräten. Gleichzeitig nahm die Gesamtmasse aller verkauften Geräte aufgrund des großen Marktwachstums rapide zu. Für die Zukunft ist angesichts sich sättigender Märkte und abnehmender Miniaturisierungspotenziale keine große Veränderung mehr zu erwarten, d. h. der Gesamtmassenstrom wird sich auf sehr hohem Niveau einpendeln. Ein Beispiel, wo die Miniaturisierung nicht nur relativ zu einer deutlichen Verbesserung der Ressourcenproduktivität geführt hat, sondern auch absolut trotz Wachstum des Marktes die Umwelt entlastet wurde, ist die Ablösung von herkömmlichen Bildröhren (Cathode Ray Tube, CRT) durch LCD-Flachbildschirme. Der Vorteil von LCD-Flachbildschirmen gegenüber CRT-Bildschirmen hinsichtlich des Stromverbrauchs und des Abfallaufkommens sind so ausgeprägt, dass in diesem Fall kein Rebound-Effekt zu erwarten ist (Behrendt 2002). Das bedeutet: Die Effizienzsteigerung bei Bildschirmen hinsichtlich Masse und Energie wird in den nächsten Jahren voraussichtlich nicht dazu führen, dass die Nachfrage nach Bildschirmen so stark ansteigt, dass die Umweltentlastung kompensiert wird. Dies liegt zum einen an der Preisrelation zwischen LCD- und CRT-Bildschirmen und daran, dass der Markt für Computerbildschirme schon einigermaßen gesättigt ist, so dass eine Substitution stattfindet. Diese Überlegung gilt wiederum nur für die

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

eingeschränkte Perspektive, die diesem Beispiel zugrunde liegt. Es ist bekannt, dass die Hersteller von LCD-Displays in großem Tempo in andere Märkte eindringen, z. B. die Kleindisplays in Navigationsgeräten, PDAs, Haushaltgeräte usw., was hier wiederum einen Zuwachs schafft (Hilty 2003; Behrendt 2004a). Der nächste Entwicklungsschritt dürfte ähnlich verlaufen. Stehen eines Tages OLED-Displays für große Bildschirmdiagonalen zur Verfügung, so sind weitere Effizienzfortschritte, auch im Vergleich zu LCDs, möglich. Die hohen Fixkosten bei kapitalintensiver Produktion zwingen die Hersteller zu einem hohen Produktausstoß. Es werden dann also erneut neue Märkte erschlossen werden, die die abgesetzten Mengen insgesamt ausweiten. Diese Beispiele zeigen, dass Miniaturisierung und Systemintegration bei isolierter Betrachtung einzelner Produktgruppen in einigen Fällen zu einer Material- oder Energieeinsparung führen können. Die Miniaturisierungsfortschritte und die Produktionsmengen von Zwischen- und Endprodukten unterliegen einem komplexen Wirkungsgeflecht, weshalb eine Angabe von Rebound-Effekten nur für einen bestimmten Zeitraum und ein geografisches Gebiet Sinn macht. Auf Makroebene zeigen die bisherigen Erfahrungen jedoch, dass die durch IKTProduktion, -Nutzung und -Entsorgung verursachten Massen- und Energieströme trotz Miniaturisierung insgesamt nicht abnehmen. Wie am Beispiel der LCD-Displays zu ersehen, kann eine produktspezifische absolute Materialeinsparung bei Desktop-Bildschirmen durch andere Anwendungen kompensiert werden. Am Ende des Lebensweges, beim Elektronikabfall, ist heute in den Industriestaaten sogar ein steiler Anstieg zu verzeichnen (Hilty 2003). Es scheint also bisher einen ReboundEffekt der Miniaturisierung zu geben. Die aufgrund der Miniaturisierung erwartete Reduktion der IKT-bedingten Massen- und Energieströme tritt nicht ein. Die Gründe sind vielschichtig. Nach Hilty (2003) spielen insbesondere drei Aspekte eine Rolle, warum sich Effizienzgewinne nur partiell in Umweltentlastungen niederschlagen: • „Die Umweltbelastung durch die Produktion nimmt mit den Abmessungen der Produkte nicht proportional ab. • Es werden für neue, ‚dematerialisierte‘ Produkte neue Anwendungsbereiche erschlossen, um immer höhere Stückzahlen zu erreichen; anderenfalls würden sich die hohen Fixkosten der Produktion nicht amortisieren. Die Vision des Pervasive Computing kann insgesamt unter diesem Aspekt gesehen werden. • Wie sich in 20 Jahren PC-Entwicklung gezeigt hat, führen Effizienzsteigerungen zu höheren Leistungsanforderungen, sodass sich nicht der Ressourcen-Input pro PC reduziert, sondern der Leistungs-Output erhöht. Dies ist ein typischer Rebound-Effekt“ (Hilty 2003, S. 179). Pervasive Computing wird vermutlich an diesem Wirkungsgefüge in mittelfristiger Perspektive grundsätzlich wenig ändern. Langfristig ist aber von einer verschwindenden Computertechnik auszugehen, was die Frage aufwirft, welche materiellen Konsequenzen diese Vision mit sich bringt. E-Grains, sogenannte Kleinstcomputer, existieren heute schon in Labormaßstab und sollen künftig die Größe von Staubkörnern aufweisen und als Farbe auf Wandflächen aufgetragen werden können, sie kommen dieser Vision schon sehr nahe. Im Folgenden soll deshalb anhand eines

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Szenarios geprüft werden, welche materiellen Folgen mit dieser Vision verbunden sein könnten. Dem Szenario liegen folgende hypothetische Annahmen zugrunde. Sie beziehen sich auf Deutschland: 140.000 E-Grains pro Raum (4 m ∗ 4 m ∗ 2,5 m mit 25 E-Grains pro 100 cm2), Speicherkapazität des Raums 18 GBit, maximale Übertragungsleistung 140 W; maximale Leistung im Raum: 2.800 W, Gewicht des „Computers“: 10,5 kg, 150 Mio., Räume in Deutschland (mit 80 Mio. Einwohnern und durchschnittlich 2 Räumen pro Person), • Für die Sperrschicht in E-Grains gibt es derzeit keine bessere Alternative als Nickel. • • • • •

Daraus errechnet sich eine E-Grain-Masse im hypothetischen Bestand von 1.460.000 t mit einem Nickelgehalt von 55.000 t. Zum Vergleich: Der Bestand an Personal Computern in Deutschland beträgt heute mengenmäßig rund 760.000 t. Die Menge würde sich also nahezu verdoppeln. Das Rechenbeispiel illustriert, dass eine Miniaturisierung bei hoher Mengenausweitung nicht zu einer Materialeinsparung führen muss. Selbst wenn die E-Grains alle Funktionen anderer Elektronikgeräte übernehmen könnten, was sicher nicht der Fall ist, würde sich der Ressourcenverbrauch nahezu verdoppeln und das Elektronikschrott-Aufkommen entsprechend steigen. E-Grains als „Wandfarbe“ könnten außerdem zu einer erheblichen Belastung des Bauschutts führen. Nickel als Allergen und kanzerogener Stoff würde durch diese dissipative Verwendung vermutlich zu einer deutlichen Expositionserhöhung der Menschen führen. An diesem Beispiel lassen sich außerdem globale Aspekte illustrieren. Die Weltproduktion an Nickel betrug im Jahr 2000 rund 1,2 Mio. t (U.S. Department of the Interior 2000). Würden E-Grains zum Standard in den entwickelten Regionen der Erde gehören (Nordamerika, Europäische Union, Japan), so ergäbe sich ein zusätzlicher Nickelbedarf von weit über 500.000 t. Die Rohstoffversorgung mit exotischen Materialien könnte ein begrenzender Faktor für Pervasive Computing werden, wie schon das Beispiel Tantal in den Jahren 1999–2001 gezeigt hat: Nur zwei Konzerne gewinnen in der DR Kongo und Australien das Tantal aus dem Mineral Coltan. Die Knappheit verlangsamte das Wachstum der IKT-Branche z. B. in den Segmenten Mobilfunk und Spielkonsolen erheblich (Horvath 2002).

4.1.2  Dissipation: Auswirkungen auf die Abfallströme? Der Begriff des Pervasive Computing signalisiert bereits eine Entwicklung, die für sich genommen zu hoher Entropie führt. So werden winzige Chips in unzählige Gegenstände eingebaut, die wiederum über den ganzen Globus distribuiert werden und zur Anwendung kommen. Pervasive Computing wird einerseits den bestehenden Trend zur Zunahme des Elektronikschrotts verschärfen. Dafür spricht

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

die zunehmende Ausstattung der Haushalte und Betriebe mit Personal Computern, Mobiltelefonen, PDA usw. Andererseits wirkt sich Pervasive Computing auf andere Abfallströme aus und führt zu neuen Effekten: • Bisher elektronikfreie Abfallströme erhalten den Charakter von IKT-Abfallströmen (Hilty 2003). • Die Einbettung von IKT in Alltagsgeräten und -dingen und deren Vernetzung kann die Nutzungsdauer herabsetzen (Hilty 2003).

4.1.2.1 Bisher elektronikfreie Abfallströme erhalten den Charakter von IKT-Abfallströmen Pervasive Computing zielt darauf umgebungssensitive und vernetzte Mikrosysteme in Einrichtungsgegenstände, Haushaltsgeräte, Verpackungen und Kleidung einzubetten. Durch die Integration von IKT-Komponenten in Alltagsdinge ist deshalb mit einem zunehmenden Eintrag von mikroelektronischen Wegwerfprodukten einschließlich Batterien in andere Abfallströme (Verpackungen, Textilien) zu rechnen. Eine besondere Relevanz dabei haben RFID-Systeme, die als Schlüsseltechnologie des Pervasive Computing anzusehen sind und deshalb im Folgenden schwerpunktmäßig betrachtet werden. Der Einsatz von RFID-Systemen eignet sich überall dort, wo automatisch gekennzeichnet, erkannt, registriert, gelagert, überwacht oder transportiert werden muss. RFID-Systeme erweitern die Funktionalitäten und Einsatzmöglichkeiten traditioneller Auto-Identifikationssysteme und bieten hohe Effizienzsteigerungspotenziale in der Produktion und Warendistribution sowie im Bereich der Produktauthentifizierung. Je nachdem, welche Informationen der RFID-Chip enthält, können unterschiedliche übergeordnete, anwendungs- und kontextspezifische Zwecke verfolgt werden, wie z. B. das Tracking und Tracing durch die Kennzeichnung von Objekten zur Sicherung der Nahrungsmittelqualität. Die RFID-Technologie ist eine typische Querschnittstechnologie, deren Anwendungspotenziale also in fast allen Wirtschafts- und Lebensbereichen liegen. Dem Markt für RFID wird eine dynamische Entwicklung prognostiziert. Zukünftig wird RFID die heute weitverbreiteten automatischen Identifikationsverfahren wie Barcode oder kontaktlose Chip-Karten ergänzen oder langfristig möglicherweise ersetzen. Die einschlägigen, turnusmäßig wiederholten Marktprognosen, typischerweise mit einem Zeithorizont von 5 Jahren, zeichnen in der Regel ein recht optimistisches Bild für die Durchdringung mit RFID-Systemen. Obschon die RFID-Technologie eine Querschnittstechnologie ist, die prinzipiell alle menschlichen Lebens- und Wirtschaftsbereiche erfasst, haben sich die frühen Einschätzungen, dass sich bestimmte Anwendungsbereiche deutlich dynamischer als andere entwickeln, bestätigt (Hilty 2003). Vorboten sind insbesondere Lagerhaltung und Logistik, das Gesundheitswesen, sowie andere sicherheitsrelevante Bereiche wie das Passwesen. Seit einigen Jahren wird die Einführung von RFID auch im Handel durch einige Großunternehmen mit großer Marktmacht vorangetrieben, die ihre Lieferanten

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Tab. 4.2   Prognose von passiven RFID Tags und zugehörigen Leseeinrichtungen in Europa. (Quelle: Bridge 2007) Passive RFID-Systeme Jährlich gekaufte Tags (Mrd. St.) Locations mit Leseeinrichtung (St.) Leseeinrichtungen gesamt (St.)

2007 0,144 2.750 7.630

2012 3,220 30.710 176.280

2017 22,400 144.000 1.161.800

2022 86,700 453.000 6.268.500

zwingen RFID-Systeme zu verwenden, darunter Metro AG, Wal-Mart, Carrefour und Tesco global (IPTS 2007). Das Vorpreschen der Metro AG sowie die Größe des deutschen Marktes machen Deutschland zu einem Vorreiter der massenhaften Einführung von RFID-Tags im Einzelhandel in Europa. Für Europa wurde anhand umfangreicher empirischer Unternehmensbefragungen eine Marktprognose für passive RFID erstellt. Die Autoren halten ihre Angaben für konservative Schätzungen, da auch 2022 nur ein Bruchteil der in Umlauf befindlichen Objekte mit RFID-Tags versehen wäre. Die Schätzung für 2012 geht von einem mit RFID etikettiertem Anteil von 2% aller im Einzelhandel vertriebenen Güter aus, darunter 0,5% aller Lebensmit­tel. Für 2022 wird davon ausgegangen, dass 25% aller non-food Produkte und 5% aller Lebensmittel im Einzelhandel mit passiven RFID-Tags versehen sind. Die Studie enthält auch eine Aufschlüsselung nach Anwendungssektoren. Der Einzelhandel und Konsumgütersektor werden sowohl kurz- als auch langfristig mit rund zwei Drittel mengenmäßig das größte Segment bleiben. Starkes Mengenwachstum ist kurzfristig in den hochwertigeren Segmenten Bekleidung und Elektronik zu erwarten. Langfristig wird auch der Post- und Zustellungssektor Briefe und Pakete mit RFID-Tags versehen. Eine aktuelle und kritische Auswertung der gängigsten Studien (v. a. Gartner und IDTechEX) findet sich in einem Bericht des IPTS (2007). Sollte die Kostenreduktion für passive RFID-Tags durch Massenfertigung, neue Prozesstechnik und preiswerte Materialien weiterhin so schnell voranschreiten, wie von den Experten erwartet, könnten diese Zahlen um Größenordnungen zu niedrig liegen, insbesondere bei der Etikettierung von Lebensmitteln. In einer Fallstudie zur Nahrungs- und Genussmittelindustrie konnte gezeigt worden, wie die Diffusion von RFID-Tags von Transportverpackungen über Umverpackungen bis hin zur Markierung auf Verkaufsverpackungsebene insbesondere von den damit verbundenen Funktionalitätssprüngen (vom Supply Chain Management über die Optimal Shelf Availability bis hin zum Selbstkassieren) abhängt (Erdmann 2006b). Für die Frage nach den ökologischen Folgen dieser Marktentwicklung ist die stoffliche Zusammensetzung der RFID zu betrachten. Ein RFID-System besteht ver­einfacht aus einem Transponder – auch als „Tag“ bezeichnet – und einem Lesegerät, das neben der Lesegerätantenne in der Regel über eine Steuerungs- und Datenverarbeitungseinheit, sowie einen Netzanschluss verfügt. Im Hinblick auf die stofflichen Aspekte interessieren vor allem die dissipativ angewendeten Transponder, deren Aufbau in der Regel aus einem Träger aus biegsamem Kunststoff, einem in­tegrierten Schaltkreis sowie einer Antenne besteht. Sie unterscheiden sich u. a. hinsichtlich ihrer Autonomie (passiv, semi-passiv, aktiv), Frequenz, Speicherkapazität,

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4 Ökologische Veränderungspotenziale Andere 0,5 % Kunststoff 29,4 %

Glasfiber 36,9 %

Epoxide 3,5% Sb 0,6%

Cu 12,9 % Alkalimetalle 0,3% Ag 0,7 %

Co Pb Ni Fe 1,0 % 2,5 % 3,5 % 3,5 %

Sn 4,9 %

Gewicht: 841 mg

Abb. 4.1   Materialzusammensetzung eines Transponders. (Quelle: Reichl 2003)

Reichweite und Bauform (aufgebracht, eingeschlossen oder separierbar). Größe und Zusammensetzung von RFID-Transpondern variieren beträchtlich; zudem unterliegen sie starkem Miniaturisierungsdruck. In Abschätzungen zu den stofflichen Effekten von RFID-Tags wird meist nur beispielhaft die Zusammensetzung eines bestimmten Beispiel-Tags herangezogen (Reichl 2003). Neben Modifikationen an Substrat, integriertem Schaltkreis (u. a. Kunststoffpolymer statt Silizium, Substitution von Funktionsmaterialien wie Silber) Antenne (u. a. Aluminium statt Kupfer) werden über die heute hauptsächlich verwendeten Frequenzbänder hinaus auch gänzlich neue technische Lösungen verfolgt, darunter Ultrabreitband-Tags und optische Tags. Wie sich RFID-Tags auf die Umwelt auswirken, wurde bis dato nicht explizit untersucht, jedoch lassen sich einige Aspekte mit ökologischer Relevanz identifizieren: • RFID-Chips werden teilweise schon jetzt, mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in Zukunft weitflächig offen angewendet. Beispiele sind mit Sensorik versehene Anwendungen, z. B. zur Zustandsdiagnose im Wald oder in der Landwirtschaft. Durch das dissipative Anwendungsmuster sind der Eintrag in die Umwelt und die Folgen praktisch irreversibel. Neben dem Wertstoffverlust stellen sich hier insbesondere Fragen nach der Toxizität der Inhaltsstoffe. Auch quasi-offene Anwendungen im Konsumgüterbereich sind denkbar. • Es gibt derzeit nur wenige Fallstudien zur Entsorgungsproblematik von RFIDTags im Konsumgüterbereich, wie z. B. Bibliotheken oder Kleidung. Insbesondere im Kleidungsbereich werden jedoch Smart Labels auf RFID-Basis zur Diebstahlkontrolle und zukünftig womöglich auch zur Interaktion mit einer

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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‚intelligenten‘ Waschmaschine eingesetzt. Die EMPA hat die Auswirkungen einer Diffusion von Smart Labels im Schweizer Einzelhandel auf Entsorgungsund Recyclingprozesse abgeschätzt und die Ergebnisse aus der Sicht des Vorsorgeprinzips diskutiert (Kräuchi 2005a; Wäger 2005). Dabei stellten sich zwei Aspekte als besonders relevant für die Beurteilung der Smart Labels heraus. Dies sind zum einen die Nebeneffekte auf die Qualität der in Recyclingprozessen erzeugten Sekundärrohstoffe und die ökonomischen und ökologischen Kosten möglicher Gegenmaßnahmen, die die Recyclingprozesse gegen die Auswirkungen der Smart Labels schützen würden. Die Ablösbarkeit von RFID-Tags vom entsprechenden Produkt stellt in zweierlei Hinsicht ein Problem dar: Zum einen die unbeabsichtigte Ablösung von RFIDTags (z. B. können beim Waschen von Kleidung RFID-Tags in die Abwassersysteme gelangen), zum anderen werden insbesondere bei der Aufbringung von RFID-Tags auf Verpackungen häufig starke Klebstoffe verwendet, sodass eine Ablösung vor dem werkstofflichen Recycling erschwert ist. Die Abtrennung der miniaturisierten Elektronik vom Produkt stößt sowohl auf ökologische als auch auf ökonomische Grenzen, was deshalb zwangsläufig zu einem Eintrag in andere Abfallströme führen wird. Die Miniaturisierung mit ihrem geringen Wertstoffgehalt, die stoffliche Vielfalt sowie die Verschmelzung elektronischer Komponenten erschweren ein Recycling auf hoher Wertschöpfungsstufe. Qualitätsminderungen sowohl der Sekundärrohstoffe, als auch der recyclierten Produkte sind nicht auszuschließen (Hilty 2003). RFID-Chips sind nicht isoliert, sondern hinsichtlich der Kombinationswirkungen zu betrachten. Angesichts der Kupferakkumulation im Stahl-Recycling sind z. B. die Schrottspezifikationen verschärft worden, was zu teilweise aufwändiger vorheriger Trennung kupferhaltiger Bestandteile geführt hat. Der Eintrag von Kupfer aus den integrierten Schaltkreisen und Antennen der RFID-Tags könnte diese Problematik wieder verschärfen. Auch die Hauptalternative im Antennenbereich, Aluminium, mindert die Stahlqualität. Hinsichtlich der Wirkungsdimensionen sind nicht nur die etablierten Kategorien der Ökobilanzierung wie Toxizität (u. a. Kupferantennen, Bleilote und Silberleiterbahnen) und Klimaschutz relevant, sondern auch neuere Aspekte wie die bereits angeführte Werkstoffverträglichkeit sowie der Materialverlust seltener Metalle, oft auch mit einem großen ökologischen Rucksack (UBA 2007).

Insgesamt ist der Forschungsstand zum zukünftigen Einfluss von RFID-Chips auf die Umwelt vorwiegend durch illustrative Beispiele und Plausibilitätsüberlegungen geprägt. Diese ersten Abschätzungen der Folgen verdeutlichen die Komplexität stofflicher Wirkungen von RFID-Tags. Je nach Inhaltsstoffen der Tags und Verwertungskreislauf ist die Werkstoffverträglichkeit differenziert einzuschätzen. In den USA beispielsweise werden Akzente insbesondere hinsichtlich der Verträglichkeit in den

Dies befürchtet u. a. das Office of the Federal Environmental Executive (OFEE) in den USA (VDI-Nachrichten: Funketiketten bedrohen Entsorgungssysteme. 4.11.2005).  

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

einzelnen Recyclingverfahren gesetzt. Die britische Glasindustrie beschäftigt sich bereits intensiv mit möglichen Qualitätsproblemen und Gegenmaßnahmen.

4.1.3  A  lways on: Anywhere and Anytime: Strombedarf  durch Vernetzung Das Paradigma „Always on – Anywhere & Anytime“ lässt angesichts des wachsenden Bestands „smarter“ Geräte und Produkte und der Ausweitung hybrider Netzstrukturen (UMTS, W-LAN, Bluetooth usw.) einen steigenden Stromverbrauch in allen Betriebszuständen erwarten. Welche dieser Geräte heute dem Pervasive Computing zuzurechnen sind, ist teilweise eine Frage der Definition. Ein PC kann je nach Nutzung als Internet-Endgerät oder als reines Schreibgerät betrachtet werden. Daher ist es schwer, den zu erwartenden Energiebedarf des Pervasive Computing von der generellen Entwicklung des Energiebedarfs von Informations- und Kommunikationstechniken zu trennen. Zusammengenommen beträgt der durch Informations- und Kommunikationstechnik verursachte Elektroenergieverbrauch in Deutschland heute zehn Prozent. Zehn Kraftwerke werden benötigt, um den Strombedarf zu decken. Mit über 33 Mio. t CO2 liegen die Emissionen des IKT-bedingten Stromverbrauchs über denen des Luftverkehrs in Deutschland (BMWi 2008). Angesichts der zunehmenden Verbreitung des Internets, des Anstiegs der Nutzungszeit und der steigenden Downloaddatenmengen (etwa von Video- und Musikdateien) nimmt die Energierelevanz dieser Dienste zukünftig weiter zu. Als besondere Problematik sind die Leerlaufverluste der Geräte und Netz-Infrastrukturen zu bewerten, da beachtliche Energiemengen vergeudet werden. Cremer et al. (CEPE 2003) beziffern die Leerlaufverluste von IKT-Geräten und IKT-Infrastruktur auf rund 14,6 TWh bezogen auf das Jahr 2001. Dies ist fast soviel Strom wie die Bundeshauptstadt pro Jahr benötigt bzw. mehr als zwei 1 GW-Kraftwerke jährlich einspeisen. Bis 2010 wird mit einem Anstieg des Stromverbrauchs durch Leerlaufverluste um 8% gerechnet, wozu insbesondere der wachsende Bestand smarter Geräte und Produkte, die ständig „Always-on“ sind, beitragen wird. Der Stromverbrauchanstieg ist vor allem auf folgende Faktoren zurückzuführen: • Mobiler Internetzugang • Ubiquitäre Verfügbarkeit von Computertechnik • Ausweitung hybrider Netzstrukturen (UMTS, WLAN, Bluetooth etc.) U. a. werden das Verstopfen von Filtern und der Eintrag von Silber in die Zellulose beim Papierrecycling sowie die Auslösung von Brüchen im Glas durch den Silizium-Eintrag sowie das Verschmutzen der Schmelzöfen durch Kupfer als kritisch gesehen (AIM 2005).   Chrom, Eisen und Kobalt färben schon im ppm-Bereich das Glas. Bei den möglichen Maßnahmen werden die Entfernbarkeit (z. B. Inkorporation des Tags im Flaschendeckel) und Detektierbarkeit der Tags hervorgehoben. (The British Glass: RFID Tags Present Challenge to Glass Industry; www.britglass.org.uk, 27.10.2008).  

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Tab. 4.3   Entwicklung des Strombedarfs für IKT-Geräte und zugehörige Infrastruktur in Haushalten und Büros in Deutschland zwischen 2001 und 2010. (Quelle: CEPE 2003, S. 191) Geräte/Infrastruktur IKT-Endgeräte in Haushalten IKT-Endgeräte in Büros Haushalts-Infrastruktur Büro-Infrastruktur Infrastruktur Telekommunikation Gesamt

Strombedarf (GWh) 2001

2005

2010

19.115 7.787 3.402 5.425 2.250 37.979

22.858 7.604 4.695 7.726 3.399 46.282

24.463 7.629 6.428 11.101 5.803 55.425

• Vernetzung in Haushalten • Wachstum der Breitband-Internetzugänge • Speicherung der Daten und Programme von Breitbandanwendern auf NetzServern statt auf PCs • Steigende Standby und Ausverluste. Betrachtet man die für Pervasive Computing besonders relevanten Bereiche im Einzelnen, so wird der größte Anstieg bei der Vernetzungsinfrastruktur erwartet, die eine wesentliche Voraussetzung und ein Kennzeichen des Pervasive Computing ist, während die klassischen IKT-Geräte wie Computer, Monitor oder Drucker weitaus weniger zum Stromanstieg beitragen. Hier steigt bei den Haushalten der Strombedarf um 30% an, bei den Büros geht er sogar leicht zurück. Hier macht sich hauptsächlich die bereits festgestellte Technologiesubstitution von CRT-BildröhrenMonitoren hin zu Flachbildschirmen auf LCD-Basis bemerkbar, die deutlich weniger Strom verbrauchen. Bei der Haushaltsinfrastruktur hingegen wird ein Anstieg des Stromverbrauchs bis 2010 bis 90%, bei der Büro-Netzinfrastruktur um über 50% und bei der Telekommunikationsinfrastruktur auf über 150% errechnet. Ein Großteil des Stromzuwachses ist auf die Infrastruktur (Rechenzentren, Server, Breitbandanschlüsse) sowie die Umstellung auf UMTS zurückzuführen. Vor allem die Informations- und Kommunikationsinfrastrukturen wie Server und Rechenzentren oder Mobilfunkstationen gehören zu den Stromverbrauchern mit sehr hohen Zuwachsraten. Allein der Betrieb und die Kühlung aller Server in Westeuropa verbrauchten im Jahr 2006 37 TWh (= 37 Mrd. kWh). Das entspricht etwa der Stromerzeugung von vier Atomkraftwerken. Zunehmende Energiedichten, steigende Strompreise, die Innovationsaktivitäten der wichtigen Prozessor- und Serverhersteller sowie politische Initiativen in der EU und den USA zeigen, dass Stromeinsparung und Energieeffizienz zukünftig ein zentraler Wettbewerbsfaktor im Servermarkt und auch im Markt für Strombereitstellungs-, Kühlungs- und Abwärmelösungen für Rechenzentren sein werden. Dies gilt sowohl für den weiterhin wachsenden Servermarkt als auch für den besonders schnell wachsenden Weltmarkt für Strom-, Hier sind insbesondere Netzteile zur Spannungswandlung und -stabilisierung sowie Aggregate zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) zu berücksichtigen, die erhebliche Effizienzpotenziale aufweisen.  

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

Kühlungs- und Abwärmekonzepte für Rechenzentren. Erste Abschätzungen von Fichter (2007b) zeigen, dass der Stromverbrauch der rund 50.000 Rechenzentren in Deutschland im Jahr 2006 insgesamt 8,67 TWh betrug. Ohne zusätzliche Effizienzanstrengungen würde der Stromverbrauch von Rechenzentren in Deutschland bis 2010 um ca. 50% steigen (Fichter 2007). Der Anstieg des Energieverbrauchs schlägt sich auch in der Emissionsbilanz nieder. Die gesamten weltweiten CO2-Emissionen von IKT haben mit rund 2% bereits das Niveau der globalen CO2-Emissionen des Flugverkehrs erreicht. Für Deutschland liegen die IKT-bedingten Emissionen mit 28 Mio. t CO2 über denen des Flugverkehrs (BMU/UBA 2008). Damit wird die klimapolitische Bedeutung der IKT sichtbar. Auch wenn diese Zahlen auf Schätzungen beruhen, die mit erheblichen Definitionsproblemen, methodischen Schwierigkeiten und statistischen Unsicherheiten behaftet sind, so wirft der Anstieg des Energieverbrauchs neue wirtschaftliche und energiepolitische Fragen auf. So fallen (z. B. in den USA) inzwischen mehr Kosten für den Betrieb von Rechenzentren als für die Anschaffung neuer Server an. Der Stromverbrauch von Rechenzentren wird zu einem immer größeren Kostenfaktor für Unternehmen. Angesichts dieser Entwicklungsdynamik ergeben sich mit Blick auf Klimaschutz und Ressourceneffizienz neue Herausforderungen für Unternehmen, Politik sowie Konsumenten. Effizienzsteigerungen der Netzinfrastrukturen (stromsparende Rechenzentren, UMTS-Basisstationen etc.) haben wegen steigender Energiepreise zunehmend Relevanz für den Wettbewerb und spielen als Innovationsthema für Netzausrüster und -betreiber bereits eine wichtige Rolle. Weil neben dem Verbrauch auch die Strompreise gestiegen sind, haben sich die Stromkosten von Rechenzentren in Deutschland von 2001 bis 2006 von 251 Mio. € auf 867 Mio. € sogar mehr als verdreifacht. Setzt sich diese Entwicklung fort, werden sich die Stromkosten in den nächsten fünf Jahren noch einmal verdoppeln. Die Studie von Fichter (2007) zeigt aber auch auf, dass über den Einsatz von modernen Technologien trotz weiter steigender IT-Leistung die Entwicklung umgekehrt werden kann: Bei Einsatz von Effizienztechnologien, die heute schon verfügbar sind, könnte in den nächsten fünf Jahren der Gesamtstromverbrauch von Rechenzentren halbiert werden und damit trotz der vermutlich steigenden Strompreise die Stromkosten für Rechenzentren deutlich reduziert werden. Die Entwicklung ist gestaltbar und ökonomische Anreize sind durch die hohen Stromkosten vorhanden. Die Steigerung der Energieeffizienz in Serverräumen und Rechenzentren Deutschlands nach dem Stand der Technik kann den Strombedarf bei steigendem wirtschaftlichen Bedarf an Rechenund Kommunikationsleistung ohne Einschränkungen in Funktions- und IT-Sicherheit erheblich senken. In vielen Fällen ist es möglich, den Stromverbrauch in einem Serverraum mit z. T. einfachen Mitteln um bis zu 50% zu reduzieren. Die Anwendung eines systematischen Ansatzes für neue Rechenzentren und Serverräume kann sogar bis zu 90% der Energiekosten einsparen. Mittels einer verbesserten Serverauslastung ist es möglich, die Prozessoranzahl zu reduzieren und somit Strom und Material zu sparen sowie die Wärmelast zu mindern. Intelligente Kühlung der Rechenzentren, etwa über Wärme- und Kältezonen oder Verdunstungskühlung, sind weitere Maßnahmen zur Minderung des Energieverbrauchs. Auf diese Weise erfolgt nur die Kühlung einzelner Server und Gänge, nicht aber des gesamten Rechenzentrums. Das Nutzen der niedrigen Außentemperaturen in der kühleren Jahreszeit zur „Herstellung“ von Kälte (free cooling) ermöglicht ebenfalls eine Energieeinsparung. Dabei spielen auch die Standortwahl, Gebäudetechnik und die Isolierung der Gebäude- bzw. Raumhülle eine zentrale Rolle.  

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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4.1.4  K  ontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit der virtuellen Welt Wie in Kap. 2 herausgearbeitet wurde, ist die Kontextsensitivität eine wesentliche Eigenschaft des Pervasive Computing-Konzeptes und ein Entwicklungsschwerpunkt vieler Hersteller und Telekommunikationsanbieter. Kontextsensitive Anwendungen (context-ware applications) versuchen zur Bereitstellung von Diensten das Umfeld (den Kontext) einer Benutzerinteraktion zu erfassen, und durch die Auswertung solcher Kontextinformationen dem Benutzer angepasste Dienste zur Verfügung zu stellen (Huhn 2002). Im Bereich der mobilen Technologien, bei deren Nutzung sich das Umfeld ständig ändert, erhofft man sich durch den Einsatz kontextsensitiver Technologien neuartige Dienste, die die Bedürfnisse der Benutzer besser erfüllen sollen. Weitere Bereiche sind Mensch-Maschine-Kommunikation sowie virtuelle und erweiterte Realitäten. Physische Dinge sollen ohne Intervention des Nutzers mit Rechnernetzwerken kommunizieren können und damit eine permanente Prozesskontrolle auf der Grundlage aus der Realität gewonnener Echtzeitinformationen erlauben. Somit könnten Nutzerinteraktionen in der realen Welt automatisch in Informationssystemen nachgeführt, abgeglichen und beeinflusst werden. Auf diese Weise hat Pervasive Computing das Potenzial die bisher vielfach bestehende „Lücke“ zwischen realer und virtueller Welt schließen zu können (Fleisch 2003). Was bedeutet diese Verschmelzung von realer und virtueller Welt für Geschäfts-, Konsum- und Produktnutzungsprozesse? Um diese Frage zu beantworten, muss zunächst geklärt werden, um welchen Kontext es geht, wie Kontextinformationen bisher erfasst werden und mit welchen Veränderungspotenzialen in Zukunft durch Pervasive Computing zu rechnen ist.

4.1.4.1 Formen von Kontextsensitivität Kontextsensitive Anwendungen können allgemein als Systeme beschrieben werden, „die sich anpassen an den Einsatzort, die in der Nähe befindlichen Personen und Ressourcen sowie an deren Veränderungen im Laufe der Zeit“ (Fuchs 2002; Schilit 1994). Dey und Abowd (1999) definieren solche Systeme als kontextsensitiv, die Kontextinformationen nutzen, um den Benutzer relevante Informationen oder Dienste bereitzustellen, wobei die Relevanz von der Aufgabe des Benutzers abhängt. Verwendung und Definition des Begriffs Kontextsensitivität spiegeln die dynamische Entwicklung im Bereich kontextsensitiver Anwendungen wider. Trotzdem lassen sich daraus verschiedene übergreifende Funktionalitäten ableiten. In Anlehnung an Pascoe (1998) sowie Dey und Abowd (1999) sind kontextsensitive Anwendungen durch vier Funktionalitäten charakterisierbar, die entweder einzeln oder in Kombination bei kontextsensitiven Anwendungen vorkommen. • Erfassung und Präsentation von Informationen und Diensten gegenüber dem Benutzer: Ein Beispiel ist die Präsentation einer Liste von Terminen auf einem Personal Digital Assisstent.

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

• Auffinden von lokalen Ressourcen umfasst beispielsweise den Aufenthaltsort des Benutzers, seine Rolle bezüglich des Systems oder der Orte an denen sich Gegenstände befinden und ihre relative Position zueinander. • Assoziation von Informationen mit einem bestimmten Kontext: Zum Beispiel lässt sich aus der Bewegung eines mit RFID-Technik ausgestatteten Einkaufswagens herausfinden, welches die bevorzugten Wege der Kunden sind. • Automatische Ausführung von Diensten bezeichnet Aktionen, die automatisch gestartet werden, sobald ein bestimmter Kontext eintritt. Sie beruhen auf WennDann-Beziehungen. Ein Beispiel ist die automatische Bestellung von Druckerpatronen, wenn die Kartusche des Druckers leer ist. Die Basis jeder dieser Funktionalitäten ist die Erfassung von Kontextinformationen, die ausgewertet, verarbeitet und gegebenenfalls in Aktionen überführt werden. Dabei ist zwischen Low- und High-Level-Kontextinformationen zu unterscheiden. 4.1.4.2 Low- und High-Level-Kontextinformationen Als Low-Level-Kontext werden Kontextinformationen beschrieben, die direkt von Sensoren der Systeme erfasst werden. Dazu zählen beispielsweise Helligkeiten, die mittels einer Fotodiode gemessen wird, Temperaturen, die mit einem Thermometer gemessen werden, ortsbezogene Daten oder Umgebungslautstärke, die mit einem Mikrofon erfasst werden. Weitere Kontextinformationen des Low-Level-Typs sind Pulsfrequenz, Hautwiderstand und Blutdruck, die mit Biosensoren gemessen werden. Optische Kontextinformationen können mit Kameras erfasst und mit Hilfe von Bildverarbeitungssystemen ausgewertet und zu Mustern (z. B. Identifikationen von Menschen oder Gesten) verdichtet werden. Kontextsensitive Anwendungen, die auf Low-Level-Informationen basieren, sind bereits in einzelnen Bereichen weit verbreitet. Dazu gehört beispielsweise das Ermitteln oder Verfolgen von Transportvorgängen. Zum Einsatz kommen z. B. das Global Positioning System (GPS) zur Ortung und Fernabfrage des aktuellen Aufenthaltsortes und des Bewegungsstatus von Fahrzeugen, Frachtcontainern oder Gepäckstücken. Im Automobilbereich setzen sich immer mehr Navigationsdienste durch. Navigationssysteme verknüpfen die Informationen digitaler Karten mit Positionsangaben. Die Ortsbestimmung erfolgt auch hier mit Hilfe des GPS. Mit Blick auf den Ernährungssektor werden elektronische Kennzeichnungssysteme seit längerem eingesetzt. In Zukunft sollen RFIDSysteme die Qualitäts- und Herkunftssicherung landwirtschaftlicher Betriebe einfacher, sicherer und schneller gestalten. Im Wohnungsbereich finden sich ebenfalls viele kontextsensitive Anwendungen, die auf der Erfassung und Verarbeitung von Low-Level-Kontextinformationen basieren. Das Spektrum reicht hier von Monitoren, bei denen sich der Kontrast und die Helligkeit automatisch den Umgebungslichtverhältnissen anpassen, über Staubsauger, die die Staubintensität messen und dem Nutzer über ein Ampelsystem signalisieren, ob die eingestellte Saugleistung ausreichend ist oder nicht, bis hin zu Waschmaschinen mit Fuzzy Logic, die den Verschmutzungsgrad der Wäsche mittels Sensoren messen und den Spülvorgang (z. B. Wasserbedarf) automatisch anpassen.

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Das Messen und Verarbeiten von Low-Level-Kontextinformationen alleine genügt nicht, um komplexe kontextsensitive Anwendungen zu ermöglichen. Dafür ist es erforderlich, zusätzlich High-Level-Informationen zu erfassen. „Unter HighLevel-Kontext versteht man Kontextinformationen, die nicht direkt von einem Sensor ermittelt werden können, sondern aus der Kombination und Verarbeitung mehrerer Low-Level-Kontextinformationen gewonnen werden“ (Fuchs 2002, S. 8). Dazu zählt beispielsweise die aktuelle Tätigkeit des Nutzers, dessen Gewohnheiten und das soziale Umfeld in dem sich der Nutzer bewegt. Wie weit High-Level-Kontextinformationen reichen können, zeigen Forschungsarbeiten zum „Emotion-Awareness“. Diese zielen darauf, die Gefühlslage des Benutzers zu erfassen und ihm angepasst gegenüber zu treten. Während es bereits zahlreiche Beispiele für kontextsensitive mit einfachen LowLevel-Umfeldinformationen gibt, stecken anspruchsvollere kontextsensitive Systeme zumeist noch in den Kinderschuhen, entwickeln sich aber ebenfalls dynamisch. Im Folgenden werden verschiedene Entwicklungsschwerpunkte aufgezeigt. 4.1.4.3 Kontextsensitive Applikationen rund um das Auto Navigationssysteme verknüpfen die Informationen digitaler Karten mit Positionsangaben. Die Ortsbestimmung erfolgt mit Hilfe des Global Positioning System (GPS). Verkehrsinformationen werden über SMS zum Fahrzeug übermittelt. Durch den Traffic Message Channel (TMC) können ebenfalls Daten an das Navigationssystem übertragen werden. Die Rundfunkanstalten senden Angaben zu Staulänge und Verkehrsfluss zusammen mit möglichen Geschwindigkeiten auf Alternativrouten, die in die Routenplanung einfließen können. Über die reine Navigation hinaus können auch ortsabhängige touristische, kulturelle und gastronomische Ziele sowie Infrastruktureinrichtungen verschiedenster Art abgerufen und weitere Dienstleistungen wie z. B. die Ortung bei Pannen in Anspruch genommen werden (Location-Based Services). Die Vision vom „intelligenten Auto“ als einer in sich vernetzten Computer-Plattform ist bereits weit vorangeschritten. Seit einigen Jahren schon wandelt sich das Auto von einem isolierten Fortbewegungsmittel zu einem mobilen Netzwerkknoten mit Satelliten-Navigation und Mobilfunkanbindung. Der Hersteller kann kritische Parameter wie die Öltemperatur überwachen, Software aktualisieren oder Rückrufinformationen aussenden. Auch Fehlerdiagnosen, Kommunikation mit Serviceeinrichtungen und automatischer Notruf sind zukunftsträchtige IKT-Anwendungen. Die früheren „Spinnennetze“ der Bordelektronik werden heute durch Bussysteme ersetzt, die Vorteile bei der Montage, Gewicht, Standardisierung und Upgrading bieten. „Infotainment“-Konzepte integrieren heute schon digitales Autoradio, Mobilfunk, GPS und weitere Komponenten wie z. B. Smart-Card-Lesegeräte. Die vielleicht weitestgehende Vision ist der virtuelle Sicherheitsgürtel des Autos. Mit Hilfe von Short Range Radar (SRR) und Videosensoren soll ein virtueller Sicherheitsgürtel im Umkreis von 0,2 bis 20 m um das Auto gelegt werden. Die Videokameras erfassen in größerer Entfernung liegende Verkehrszeichen sowie andere Verkehrsteilnehmer. Ein Display im Armaturenbrett soll vor Gefahren warnen.

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

4.1.4.4 Smartes Büro In der Arbeitswelt drängen neue smarte Applikationen ins klassische Arbeitsumfeld ein. Die Vision des „intelligenten Büros“ zielt darauf, den Benutzer von Routinetätigkeiten zu entlasten, damit er sich mehr auf die Tätigkeiten konzentrieren kann, die seine spezielle Qualifikation erfordern. IBM hat in Zusammenarbeit mit dem US-Büroausstatter Steelcase einen Prototypen des Büros der Zukunft entwickelt, „BlueSpace“ genannt. Dieses System erkennt den Mitarbeiter beim Betreten des Raums und teilt seinen Kollegen mit, dass er wieder im Büro anzutreffen ist. Gleichzeitig stellt die Klimaanlage das individuell bevorzugte Büroklima her, die Kaffeemaschine wird automatisch aktiviert und neu eingetroffene E-Mails werden an die Wand projiziert. Neben solchen umfassenden Visionen gibt es Ansätze, einzelne praktische Probleme des Büroalltags zu lösen. Mithilfe einer elektronischen Identifikation sollen analoge Arbeitsmaterialien, also herkömmliche Dokumente, einer digitalen Verwaltung zugänglich werden. In einem vernetzten Büro könnten sich mit Smart Labels versehene Dokumente und Ablagesysteme beim Benutzer melden, wenn dieser ein Dokument sucht. Die Idee einer tastatur- und bildschirmfreien Mensch-Maschine-Interaktion stützt sich auf die Hoffnung, dass die Eingabe mit Spracherkennung und die Ausgabe mit elektronischem Papier erfolgt. Man könnte die Büroarbeit erledigen, in dem man zu den Papieren „spricht“. Bei der Spracherkennung muss allerdings zwischen der Erkennung von wenigen einfachen Steuerbefehlen (z. B. „Absatz löschen!“) oder gespeicherten Namen („Herrn Müller anrufen“) und dem Diktieren von freiem Text unterschieden werden. Letzteres funktioniert heute noch unzulänglich und stößt teilweise auf ungelöste technologische Probleme. Des weiteren richten sich die technologischen Entwicklungsanstrengungen auf die Unterstützung des mobilen Arbeitens und der Zusammenarbeit im Team, Bereiche, die bisher oftmals noch einem durchgängigen und ubiquitären Arbeiten mit digitalen Arbeitsmaterialien im Weg stehen und zu Medienbrüchen führen. Bei Berufen mit hohem Außendienstanteil wie beispielsweise in der Versicherungsbranche, in der Energiewirtschaft und vielen technischen Berufen finden mobile EDV- und Kommunikationslösungen auf der Basis von PDAs und Handhelds wachsende Verbreitung. In einigen speziellen Branchen wie dem Baugewerbe werden vereinzelt auch schon Wearable Computers eingesetzt, insbesondere in Bereichen, die ein ITunterstütztes Arbeiten ohne Zuhilfenahme der Hände erfordern, z. B. bei der Inspektion von Brücken. 4.1.4.5 Smart House Seit mehreren Jahren wird in verschiedenen Experimentalgebäuden mit unterschiedlichen Akzenten an der Vernetzung von Haustechnik (Heizung, Klima, Licht, Sicherheitstechnik), Informations- und Kommunikationstechnik und von intelligen-

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ten Gegenständen gearbeitet. Sicherheitssysteme mit Einbruchsmeldung, drahtlose Rufsysteme und Brandmeldung oder kontextsensitive Licht- und Klimatechnik für Wohngebäude zur Energieeinsparung sind heute schon verfügbar. Smarte Messgeräte und Zähler für Strom stehen vor der Einführung. Deren Leistung besteht aus einer Echtzeit-Verfügbarkeit von Verbrauchs- und Tarifinformationen sowohl beim Energieversorger, als auch beim Endverbraucher. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, einzelne Verbrauchergruppen (z. B. Kühlschränke) zentral zu steuern, um so Verbrauchsspitzen zu glätten. Kontextsensitive Systeme zeigen über bestehende Technologien hinaus vor allem Vernetzungsmöglichkeiten im Haushalt auf. In die verschiedenen Technologien soll die Internettechnologie eingebettet werden. Fernseher, Telefon und Computer sind über ein Multimediakabelnetz in jeden Raum nutzbar. Alle elektrischen Elemente und die Heizung sind automatisch oder per Knopfdruck, Fernbedienung, Telefon oder Internet bedienbar. Die äußeren und inneren Netze werden über spezielle Gateways verknüpft. 4.1.4.6 Kontextsensitive Applikationen im Bereich des Einkaufens In den Medien wurde viel über „smarte“ Kühlschränke, die automatisch Waren nachbestellen, berichtet. Die Entwicklung ist bisher aber weitgehend technologiegetrieben. Fragen des individuellen Kundennutzens bzw. der Akzeptanz sind dabei weitgehend ungeklärt. Es fehlen bisher ausgereifte Systemlösungen, sodass der „intelligente“ Kühlschrank weitestgehend noch Vision ist. Als wichtiges Anwendungsfeld für kontextsensitive Dienste entwickelt sich im Bereich des Einkaufens der smarte Einkaufswagen. In Verbindung mit Smart Labels werden seit einiger Zeit im Einzelhandel integrierte Systeme in den Bereichen Lagermanagement, Information und Kasse erprobt. Beispielhaft ist der Future Store der Metro Group Future Store Initiative – eine Kooperation der Metro Group mit SAP, Intel und IBM mit weiteren Partnerunternehmen im nordrhein-westfälischen Rheinberg. 4.1.4.7 Gesundheit und Wellness Als wichtiges Experimentierfeld für kontextsensitive Dienste stellt sich der Gesundheits- und Wellnessbereich dar. Verfahren der „Augmented Reality“ erlauben es, Realbilder mit Zusatzinformationen anzureichern. So kann z. B. der Chirurg den Gehirntumor eines Patienten auf dessen Kopf projiziert wahrnehmen und während der Operation den Bewegungsverlauf der Behandlungssonde visualisieren. Roboter unterstützen bereits routinemäßig Operationen, so beispielsweise bei Hüftoperationen oder Implantation künstlicher Kniegelenke. Vorteile dieser Technik liegen in der präoperativen Planung am dreidimensionalen Modell und in deren Umsetzung mit großer Präzision. Sowohl in der Prävention als auch in der Intensivmedizin und der Rehabilitation werden schon seit längerem mikroelektronische Überwachungssysteme für Körperfunktionen eingesetzt. Neu ist die automatische Datenübertragung zum Krankenhaus oder zum Hausarzt. Dies ermöglicht in vielen Fällen statt

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einer stationären eine Überwachung des Gesundheitszustandes zu Hause. Für die Rehabilitation wird eine spezielle Software für Training und Überwachung entwickelt. In Entwicklung sind z. B. computergesteuerte Prothesen für Beine und Füße. Das Kniegelenk wird von einem Mikroprozessor gesteuert. Dazu wird über eine Sensorik die Schrittfolge festgestellt, mikroelektronisch verarbeitet und in hydraulische Bewegungen während des Gehens umgesetzt. In die gleiche Richtung zielt der Ansatz, mittels Hirnströmen Computer zu steuern. Erste Versuche mit paralysierten Patienten wurden schon durchgeführt. Ein anderes Beispiel stellt die Entwicklung von Retina-Implantaten dar, welche einen bestimmten Teil der Blinden zum Sehen verhelfen könnten. Neben dem Herzschrittmacher, der bezüglich Herzpuls für ein korrektes Funktionieren des Herzens sorgt, werden zur Zeit in verschiedenen Laboratorien auch Hirnschrittmacher entwickelt. Es handelt sich dabei um Elektroden, die in betreffenden Hirnregionen des Patienten implantiert und über einen Schrittmacher stimuliert werden. Bei bestimmten Schrittmachern blockieren elektrische Impulse die überaktiven Regionen im Gehirn, bei anderen stimulieren sie zu wenig aktive Regionen. Auf dieser Art konnte schon einigen Parkinson-Patienten, aber auch Patienten mit sonst unbehandelbaren Zwangserkrankungen oder depressiven Patienten geholfen werden. Mikroelektronische Elemente halten Einzug bei Implantaten. Weit verbreitet sind Transponder in der Tiermedizin und bei der Nahrungsmittelüberwachung. Ein Beispiel ist die Überwachung und gegebenenfalls die Zurückverfolgung der Herkunft von Rindern. In der Lachszucht werden Transponder zur Überprüfung des Schlachtgewichtes eingesetzt. Nicht nur bei Tieren, auch bei Menschen könnte in Zukunft solche Implantate Anwendung finden. Als Vorteile werden u. a. Möglichkeiten zur Personen-Identifikation zu Hause und außerhalb (körperintegrierter Schlüssel) genannt (Hilty 2003). Die Tab. 4.4 fasst mögliche kontextsensitive Applikationen zusammen und ordnet sie verschiedenen verbrauchernahen Anwendungsbereichen zu. Die Möglichkeiten kontextsensitiver und vernetzter Geräte und Techniken lässt eine Fülle neuer Applikationen entstehen. Schon heute kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, mit deren Hilfe gewisse kontextsensitive Daten verarbeitet und dem Nutzer zur Verfügung gestellt werden. Die Beispiele zeigen, dass mit der Verschmelzung von realer und virtueller Welt je nach Anwendungsgebiet weitreichende Folgen für Geschäfts-, Konsum- und Produktnutzungsprozesse zu erwarten sind. Dies wirft wiederum die Frage nach ökologischen Veränderungspotenzialen auf. In diesem Zusammenhang lassen sich mehrere Chancen und Risiken identifizieren: • Chancen − Kontextsensitivität macht die Idee, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzen als Dienstleistungen zu verkaufen (Pay-per-use), um ökologische Vorteile zu erzielen, praktikabel. − Produktbegleitende kontextsensitive Informationssysteme können Instandhaltung, Reparatur und Rückrufaktionen sowie Recycling und Entsorgung vereinfachen.    

www.emory.edu/WHSC/HSNEWS/scico/brain.html (16.3.2007). www.rwth-aachen.de/zentral/dez3_pm2002_pmretina.htm (20.4.2007).

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Tab. 4.4   Kontextsensitive Applikationen in verschiedenen Anwendungsfeldern. (Quelle: Hilty 2003; BSI 2004) Anwendungsfeld Mobilität

Wohnen

Einkauf Gesundheit Arbeiten

Beispiele für mögliche kontextsensitive Applikationen •   Fahrerloses Steuer •   Steer by Wire •   Brake by Wire •   Personal Travel Assisstent •   Virtueller Sicherheitsgürtel •   Telediagnose, -wartung •   Elektronische Maut •   Vernetzung von Haustechnik •   Smart Metering •   Adaptive Verbraucher •   Smart House •   Flexible Preisauszeichnung •   Smarter Einkaufswagen •   „Intelligenter“ Kühlschrank •   Tele-Überwachung von Körperfunktionen •   Tele-Unterstützung von Pflegebedürftigen •   Implantattechnik, die Computertechnik direkt im Körper verwendet •   „Intelligentes“Büro •   Wearable Computers

− Kontextsensitive Produkte und Systeme bieten die Möglichkeit für eine ökologisch effizientere Nutzung durch den Verbraucher. − In einer kontextsensitiv unterstützten Flotten- und Logistikplanung liegen Potenziale zur Erhöhung der Fahrzeugauslastung und damit auch zur Verkehrsreduzierung. • Risiken − „Now Economies“: Beschleunigung von Produktentwicklungs-, Produktionsund Vertriebsprozessen. − Lebensdauerverkürzung von Produkten durch eingebettete IKT. − „Silent commerce“, „Home Entertainment“ und „Autonomous purchasing objects“ können den Konsum forcieren. Kontextsensitivität macht die Idee, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzen, als Dienstleistungen zu verkaufen (Pay-per-use), um ökologische Vorteile zu erzielen, praktikabel  Seit einigen Jahren werden Pay-per-use-Modelle als Vertriebsform im Zusammenhang mit einer ökologisch besseren Weise der Bedürfnisbefriedigung diskutiert. Der Kerngedanke ist dabei, dass durch einen Verbleib der Eigentumsrechte beim Hersteller vollständig geschlossene Produktkreisläufe unter der Verantwortung des Geräte- oder Systemanbieters entstehen. Der Gewinn eines Unternehmens wird dann nicht über den Absatz von Produkten, sondern über den Verkauf der Nutzung erzielt. Dadurch könnten Anreize entstehen, neben neuen auch gebrauchte und aufgearbeitete, neuwertige Geräte einzusetzen. Systemanbieter hätten betriebswirtschaftlich ein Eigeninteresse an der Verlängerung der Nutzungsdauer und der Ausschöpfung der Produktlebensdauer. Allerdings konnte sich diese Idee, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzen zu verkaufen, bis dato kaum durchsetzen. Im

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Rahmen der Diskussion um Pervasive Computing wird von verschiedenen Seiten die Erwartung geäußert, dass Pay-per-use-Geschäftsmodelle durch kontextsensitive Pervasive-Computing-Technologien erst praktikabel werden (Hilty 2003). So hat beispielsweise Electrolux kontextsensitive Hausgeräte getestet, die an den Verbraucher vermietet wurden und nach Gebrauch bezahlt wurden. Ein anderes durch kontextsensitive Applikationen ermöglichtes Geschäftsmodell könnten dynamische und personalisierte Versicherungsprämien sein, beispielsweise bei der Fahrzeugversicherung. Aspekte wie die „Fahrweise des Halters, ob dieser das Auto auch anderen zum Fahren überlässt, die Fahrweise, die Tageszeiten, zu denen das Auto benutzt wird“ (Bohn 2002) könnten die Prämie bestimmen und damit Anreize zur geschwindigkeitsangepassten und somit auch ökologischen Fahrweise schaffen. Produktbegleitende kontextsensitive Informationssysteme können Instandhaltung, Reparatur und Rückrufaktionen sowie Recycling und Entsorgung optimieren  Im Bereich des Supply Chain Managements (Beschaffung, Produktion, Vertrieb) kann die automatische Identifikation in Kombination mit Sensorik und Integration der Daten in betriebliche Informationssysteme die Geschäftsprozesse optimieren. Die Anwendungen reichen von der Verfolgung von Produkten in Echtzeit über das gesamte Logistiknetzwerk über das Monitoring von Produkten und Produktionsmitteln mittels Sensoren, um ihren Zustand (z. B. Temperatur, Abnutzung) zu überwachen, bis hin zur Echtzeit-Inventur zur Vermeidung von Diebstahl. Smart Label basierte Lösungen bieten grundsätzlich die Möglichkeit, sämtliche Produktlebensphasen von Design bis zur Entsorgung des Produktes zu erfassen. Während sich im B2B-Bereich die Kosten in verschiedenen Bereichen senken lassen (Logistik, Service Wartung, Reparatur, Garantieforderungen, Weiterverwendung und Entsorgung von Produkten), sind im B2C-Bereich die Anwendungspotenziale weitaus spekulativer. Neben aussichtsreichen Anwendungen (z. B. präventive Fernwartung, Überwachung der Lebensmittelkette) lassen andere Anwendungen im Konsumgüterbereich nur schwer einen Zusatznutzen (z. B. „intelligenter“ Kühlschrank) für den Verbraucher erkennen. Kontextsensitive Produkte und Systeme bieten die Möglichkeit für eine ökologisch effizientere Nutzung durch den Verbraucher  Ein Ansatzpunkt für die Unterstützung umweltschonender Produktnutzungen besteht im Einsatz kontextsensitiver Anwendungen, die auf Energie- und Betriebsmittelverbrauchseinsparungen während der Nutzung abzielen. Das Beispiel der mit Fuzzy Logic ausgestatteten Waschmaschinen, die das Spülprogramm auf die tatsächliche Wäschemenge und den Verschmutzungsgrad abstimmt, wurde oben bereits angeführt. Auch andere Ansätze kontextsensitiver Steuerung bieten Möglichkeiten für eine ökologisch bessere Nutzung von Produkten von Verbrauchern. So gelingt es beispielsweise durch Sensoren TV-Geräte bei Nichtnutzung automatisch abzuschalten. Eine interessante Form, physische Produkte optimaler zu nutzen, besteht in der Verwendung von RFIDs, die neben einem Mikrochip auch eine Sende- und Empfangseinheit enthalten und damit über das Internet kommunizieren können. Mit der Internetfähigkeit von Produkten ließe sich die Produktnutzung verbessern. Produkt-Upgradings, beispielsweise bei Waschmaschinen Anpassungen des Spülprogramms bei neuen Waschmittelzusam-

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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mensetzungen, Produktreklamationen und -wartungen werden erleichtert, aktuelle Sicherheitsinformationen zu Produkten können einfacher übermittelt und eine sparsame Produktnutzung unterstützt werden. Ein weiteres Beispiel sind Smart Meter. Sie haben ein großer Potenzial zur Energieeinsparung (BMU/UBA 2008). Dabei handelt es sich um Strommess- und -zählgeräte, die über das Internet in kurzen Abständen Daten des aktuellen Stromverbrauchs an den jeweiligen Stromanbieter übermitteln. Dies schafft Transparenz. So ermöglicht Smart Metering die monatliche Abrechnung aufgrund echter Verbrauchswerte. Sie ist auch eine Grundvoraussetzung, um den Endverbraucher verstärkt in ein flexibles Energieversorgungssystem einzubinden. Beispielsweise ermöglicht Smart Metering dynamische Tarife und neue Tarifmodelle, welche neue Anreize zur Stromeinsparung geben können. Fallstudien belegen, dass intelligente Stromzähler („Smart Meter“) Stromverbrauch und Stromkosten für die Verbraucherinnen und Verbraucher transparenter und um bis zu 14% pro Haushalt mindern ließen (wik 2006). Mit Smart Metering kann die wachsende Zahl von dezentralen regenerativen Stromerzeugungsanlagen erfasst und in einen effizienten Netzbetrieb eingebunden werden. Erhebliche Effizienzpotenziale für ein Lastmanagement bestehen in einem IKT-unterstützten Nachfragemanagement für Strom, das den Verbraucher zu einem „adaptiven Konsumenten“ werden lässt. Bisher passive Stromkunden können durch die Einbindung in ein umfassendes Kommunikationssystem zu aktiven Marktteilnehmern werden, was Wertschöpfungspotenziale für zahlreiche Dienstleistungen eröffnen würde (wik 2006). Damit könnte sich die Rolle der Kunden zunehmend vom „Consumer“ zum „Producer“, der selber Strom produziert und in das Netz einspeist, verändern. Als Zukunftsvision könnte sich eine Internetbörse vergleichbar mit eBay entwickeln, auf der auch private Haushalte aktiv am „E-Energy“-Markt teilnehmen und mit Energie handeln. In kontextsensitiv unterstützter Flotten- und Logistikplanung liegen Potenziale zur Erhöhung der Fahrzeugauslastung und damit auch zur Verkehrsreduzierung  Im Verkehrsbereich werden Informations- und Kommunikationstechniken insbesondere dazu eingesetzt, um Informationen über das Verkehrsangebot zu verbreiten, Verkehr zu lenken und den „Modal Split“ zwischen den Verkehrsträgern zu beeinflussen. In Deutschland sind die Verkehrswege kaum mehr vermehrbar, vielmehr sind die entscheidenden Faktoren in der Infrastrukturversorgung nicht mehr durch physische Verkehrswege, sondern durch die telematische Infrastruktur gesetzt. Längst wird die Infrastruktur der Verkehrswege durch eine sich stetig erweiternde Infrastruktur der Verkehrstelematik ergänzt. Durch Zielführungssysteme, Warenbündelungsverfahren und Intermodalität (z. B. in Güterverkehrszentren) können Leer- und Suchfahrten vermindert werden. Tourenoptimierungsprogramme helfen die Fahrzeugkilometerleistung bei der Güterdistribution zu reduzieren. Mobile Kommunikation und Datenaustausch zwischen Dispatcher und Fahrer bzw. Fahrzeug oder Ladung ermöglichen zeitnahe Information über aktuelle Verkehrssituation sowie Routenänderungen. Sensoren ermöglichen laufende Überwachung des Frachtzustands bei verderblichen Gütern (Temperatur, Luftfeuchte, Erschütterungen etc.). Der Vorteil dieser neuen Technologien des Pervasive Computing entsteht

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

durch die Kombination der einzelnen Komponenten zu einem Gesamtsystem, welches durchaus auf bereits existierenden IKT-Lösungen aufsetzen kann. Logistiksysteme können auf betrieblicher Ebene den Verkehrsbedarf erheblich verringern. Auf der anderen Seite ist beschaffungsseitig tendenziell durch Just-in-time eine Zunahme des Transportverkehrs zu beobachten. Gegenläufige Entwicklungen überlagern sich und machen deren Nettobilanz insgesamt schwer abschätzbar. „Now Economies“: Beschleunigung von Produktentwicklungs-, Produktions- und Vertriebsprozessen  Die Verschmelzung der realen mit der virtuellen Welt wird die Automatisierungsanstrengungen der letzten Jahre weiter vorantreiben und beschleunigen. Während integrierte Informationssysteme und E-Business-Systeme die Verknüpfung von immer mehr Applikationen und Datenbanken verfolgen, zielt Pervasive Computing „auf die Integration dieser Applikationen und Datenbanken mit der realen betrieblichen Umgebung, wie etwa dem Lagerhaus“ ab (M-LAB 2003, S. 9). Insofern setzen kontextsensitive Applikationen des Pervasive Computing den Just-in-time-Trend fort, was perspektivisch mit dem Begriff „Now Economies“ umschrieben werden kann. Standort, Zustand von Gütern, Betriebsmitteln sind in Echtzeit und darüber hinaus auch genauer als bisher verfügbar (Bohn 2003). Durch den Einsatz von kontextsensitiven Pervasive Computing Technologien, wie beispielsweise der automatischen Identifikation mittels RFID-Technik, können Prozesse im Zuge des Supply Chain Managements weiter automatisiert und dadurch Kosten verringert werden. Für Unternehmen sind diese Technologien bisher in erster Linie Mittel zur Beschleunigung der Geschäftsprozesse. Dies könnte zu einer weiteren Verkürzung der Produktlebenszyklen beitragen. Die Folge davon wäre eine Zunahme des Ressourcenverbrauchs und ein Anstieg der Abfallmengen. Lebensdauerverkürzung von Produkten durch eingebettete IKT  Der Markt für Informations- und Kommunikationstechnik wird bestimmt durch kurze Innovations- und Produktzyklen und durch hohe Produktivitätsfortschritte in der Elektronik. Das bringt für die Produkte zahlreiche Verbesserungen wie etwa Erhöhung der Gebrauchstauglichkeit und höhere Funktionsausstattung sowie Einsparung von Energie und Material beim Gebrauch. Des weiteren sinken tendenziell die Preise der mikroelektronischen Komponenten und Systeme. Diesen Vorteilen steht der Nachteil einer Verringerung der Nutzungsdauer der Geräte gegenüber, was tendenziell das Elektronikschrottaufkommen ebenfalls erhöht. Exemplarisch ist Entwicklung der Computer-Hardware. So geht die Nutzungsdauer von Computern kontinuierlich zurück und liegt heute bei 3 Jahren im Durchschnitt. Bei Produkten, die besonders kurzen Innovationszyklen ausgesetzt sind, liegt die Nutzungsdauer darunter. So sank die durchschnittliche Nutzungsdauer von Telefonen von ursprünglich 12 ahren auf 8 Jahre unmittelbar nach der Liberalisierung des Telekommunikationsmarktes Anfang der 90er Jahre und liegt heute bei 2 Jahren. In den USA werden Handys angeboten, die nur einmal genutzt werden. Mattern wertet Unternehmen wie Telespree verkaufen Wegwerftelefone in Gemüseläden, Tankstellen, Supermärkten und Automaten in den USA. Zum Telefonieren gibt es einen Knopf, die Nummer wird per Stimme angegeben.  

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

73

auch die „nach Gebrauch wertlosen Chipkarten in Form von Telefonkarten oder die als Ersatz für Strichcode-Etiketten dienenden und vor der Masseneinführung stehenden Etiketten“ als „erste Hinweise“ auf die in großer Zahl zu erwartenden „Wegwerfcomputer“ (Mattern 2002, S. 9). Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, was die Einbettung für Alltagsdinge, die bisher nicht umgebungssensitiv und vernetzt sind, für deren Nutzungsdauer bedeutet? Bei Gegenständen mit einer relativ langen Nutzungsdauer wie Möbel oder Haushaltsgeräte könnte die beschriebene Innovationsdynamik der Informations- und Kommunikationstechnik ebenfalls dazu beitragen, dass diese einen vorzeitigen Wertverlust erleiden, wenn die IKT-Komponenten nicht austauschbar sind bzw. sich der Austausch nicht lohnt. Das Ausmaß dieses Effektes auf die Nutzungsdauer lässt sich aus heutiger Sicht schwer quantifizieren. Er wird aber durch mehrere Faktoren begünstigt, nämlich wenn „die relative Leistungsfähigkeit des eingebetteten Chips nicht mehr dem allgemeinen Stand der Technik entspricht oder wenn neue Protokolle und Datenformate sich durchsetzen, sodass der ‚intelligente Gegenstand‘ in Netzwerken zu einem Fremdkörper wird“ (Hilty 2003) oder Modetrends zum Veralten „smarter“ Alltagsgegenstände führen. Sollten diese Faktoren zum Tragen kommen, was zu vermuten ist, ist tendenziell ein Anstieg des Ressourcenverbrauchs und der Abfallmenge zu erwarten (Erdmann 2005a). „Silent commerce“, „Home Entertainment“ und „Autonomous purchasing objects“ können den Konsum forcieren  Mit der Vision des Pervasive Computing verbinden sich neue Formen des Konsums. Künftig könnten Dinge den Einkauf selbstständig erledigen. Es wird bei diesen sogenannten „Autonomous Purchasing Objects“ beispielsweise an Drucker gedacht, die ab einer bestimmten verbleibenden Papiermenge automatisch Papier nachbestellen. Smarte Produkte könnten „in subtiler Form für sich selbst oder, im Sinne des cross marketings, für ihre ‚Freunde‘ werben. So könnte z. B. ein smarter Kühlschrank Empfehlungen für eine gesunde Ernährung und Kochrezepte zu den in ihm gelagerten Nahrungsmitteln liefern und eine Vertrauensbasis zum Konsumenten aufbauen, indem er über Ursprung und Inhaltsstoffe der Nahrungsmittel Auskunft gibt“ (Bohn 2003, S. 16). Auf dem Markt wurde bereits eine Barbie-Puppe präsentiert, die kontextsensitiv gesteuert neue Kleidungsstücke bestellen konnte. Nach Protesten von Eltern wurde diese wieder vom Markt genommen. Noch stecken diese Ansätze in den Kinderschuhen und es ist nicht absehbar, wann sie umgesetzt werden können, aber es ist bereits die Richtung erkennbar, dass Entscheidungsprozesse des Konsums an Maschinen delegiert werden. Aus Umweltsicht führt dieser „silent commerce“ zu der Gefahr, dass Konsumprozesse weniger bewusst verlaufen und deshalb ökologische Alltagsorientierungen erschweren. Zwischenfazit  Kontextsensitive Dienste, die auf einfachen Kontextinformationen beruhen, sind bereits weit verbreitet. Anders sieht es mit komplexeren kontextsensitiven Diensten aus, die vor allem im Zusammenhang mit Pervasive Computing beabsichtigt sind. Trotz bisher großer erwarteter Potenziale gibt es bisher nur wenige kontextsensitive Anwendungen. Das Forschungs- und Entwicklungsfeld entwickelt sich derzeit aber sehr dynamisch. Dabei zeichnen sich sowohl Chancen

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

als auch Risiken ab, ohne bereits angeben zu können, welche der identifizierten ökologischen Chancen oder Risiken überwiegen werden und welche Steuerungsmöglichkeiten hier bestehen. Da es hier keine generellen Antworten gibt, müssen im Einzelfall ökologische Einflussfaktoren geprüft und abgeschätzt werden. Falluntersuchungen, die einzelne Anwendungen daraufhin tiefer analysieren, werden in Kap. 5 vorgestellt.

4.1.5  B  eherrschbarkeit, Delegation von Kontrolle  und Verantwortung Die Vision des Pervasing Computing beschreibt ein System, das aus allgegenwärtigen, nahezu unsichtbaren Computern besteht, die untereinander Daten austauschen und in allen Bereichen das Alltagshandeln unauffällig unterstützt. Wenn solche Systeme in großem Umfang ein „Eigenleben“ führen, stellt sich die Frage nach Beherrschbarkeit, Kontrollierbarkeit und Verantwortung der dadurch verwirklichten Anwendungen. Beherrschbarkeit  Pervasive Computing Anwendungen sind, insbesondere wenn sie sensitiv und adaptiv auf Situationen und Nutzer reagieren, hoch komplex, und lassen sich nicht mit herkömmlichen technischen Infrastrukturen vergleichen, wie beispielsweise der Elektrizität, dem Fernsehen oder dem Telefonsystem. Anders als bei diesen allgegenwärtigen Infrastrukturen, die dadurch geprägt sind, dass sie auch für Benutzer ohne besondere Qualifikation bedienbar sind, ist dies bei allgegenwärtigen IKT-Komponenten bisher nicht absehbar. Störungen oder Fehler lassen sich nicht mehr ohne weiteres eindeutig identifizieren (Hilty 2003). „Das Ideal des unsichtbaren Computers, der im Hintergrund seine Arbeit verrichtet, steht dem entgegen. Es wird in einer Ubiquitous-Welt also zwangsläufig sehr viel schwieriger, etwaige Störungen oder Fehlfunktionen zu bemerken, gerade weil man sich der im Hintergrund ablaufenden Prozesse und Aktivitäten oft nicht bewusst ist“ (Bohn 2003, S. 21 f.). Ein weiterer Gesichtspunkt ergibt sich aus der zu erwartenden Informationsmenge. Schon heute ist die Informationsflut eine generelle Herausforderung bei der Nutzung des Internets, wo sich die Frage nach der Bewältigung der Informationsflut stellt. Dieses Phänomen könnte sich bei sensitiven und adaptiven elektronischen Systemen, die die Situation des Nutzers erfassen, verarbeiten und in Aktionen überführen, noch verschärfen. So wurde auf dem 2nd Dialogue on Science zum Thema Pervasive Computing bereits die Frage diskutiert, wie „Ruheinseln“ in der alltäglichen Informationsflut bewahrt werden können und wie sich garantieren lässt, dass die Aufmerksamkeit des Benutzers solcher Systeme (z. B. im Automobil) nicht überstrapaziert wird. 2nd Dialogue on Science zum Thema Pervasive Computing, 15–17 Oktober 2003 in Engelberg (Switzerland).  

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Delegation von Entscheidungen  Automatische Prozesse zur Unterstützung des Alltagshandelns setzt zwangsläufig die Delegation von Entscheidungen an Pervasive Computing-Systeme voraus. Die Folgen lassen sich pauschal nicht beschreiben. Eine Delegation von Entscheidungen findet bereits heute vielfach in informations- und kommunikationstechnischen Systemen statt. Pervasive Computing dürfte insofern in Bezug auf diesen Aspekte eine neue Qualität schaffen, weil gemäß der Vision viel stärker in Alltagshandeln und -routinen eingegriffen wird. Die Frage, in welchem Maße Entscheidungen abgegeben werden, hängt einerseits vom zu erwartenden Nutzen ab, andererseits aber auch von den verfügbaren Kontrollmöglichkeiten, für den Fall, dass korrigierend in das System eingegriffen werden soll. Völlig unproblematisch ist beispielsweise eine Antriebs-Schlupf-Regelung beim Fahrzeug, die auf einer glatten Straße das Ausbrechen des Fahrzeuges verhindert. Die Delegation von Kontrolle an eine kontextsensitive Steuerung kann somit zur Vermeidung von Unfällen beitragen. Anders verhält es sich, wenn das eigene Fahrzeug die Insassen daran hindern würde, die Türen zu öffnen, weil das Fahrzeug in einer Parkverbotszone geparkt wurde (Bohn 2003, S. 23). Das mag zwar vorschriftsmäßig sein, illustriert aber die grundsätzliche Problematik der Entmündigung des Benutzers, die mit jeder zwanghaften Delegation von Entscheidungen in Pervasive ComputingSystemen verbunden ist. Verantwortung  Aus den Problemen der Beherrschbarkeit und der Entscheidungsabgabe ergibt sich zwangsläufig die Frage nach der Verantwortlichkeit und im juristischen Sinne auch die Frage nach der Haftung, wenn Störungen und Fehlfunktionen auftreten, und in deren Folge Schäden entstehen. Wer ist beispielsweise dafür verantwortlich, wenn Netzagenten (Avatare) automatisch Lebensmittel bestellen, die man eigentlich gar nicht haben möchte, oder wer haftet, wenn ein mit einem virtuellen Sicherheitsgürtel ausgestattetes und gesteuertes Fahrzeug einen Unfall verursacht. Haftet der Fahrer des Wagens oder der Hersteller des Fahrzeuges? Hilty diagnostiziert in diesem Zusammenhang eine Erosion des Verursacherprinzips: „Die Ursachen von Schäden, die durch das Zusammenwirken mehrerer Komponenten aus Computerhardware, Programmen und Daten in Netzwerken entstehen, sind in der Regel nicht aufzuklären, weil die Komplexität dieser verteilten Systeme weder mathematisch noch juristisch zu beherrschen ist. Da mit Pervasive Computing die Abhängigkeit von solchen Systemen zunehmen wird, ist insgesamt ein Anstieg des durch unbeherrschte technische Komplexität entstehenden Schadens zu erwarten. Die Folge ist, dass ein wachsender Teil des Alltagslebens sich faktisch dem Verursacherprinzip entzieht“ (Hilty 2003, S. 6).

4.1.6  Z  unahme der Strahlenquellen: Auswirkungen  auf die Gesundheit Mit der fortschreitenden Durchdringung des Alltags mit IKT geht fast zwangsläufig eine Zunahme der elektromagnetischen Strahlungsquellen einher. Denkbar ist

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

eine Verzehnfachung oder gar Verhundertfachung ihrer Zahl im Fall der in Kap. 3 dargestellten Szenarien. Dies wirft Fragen nach der Strahlungsbelastung auf, die bereits seit längerem ein gesellschaftliches Streitthema ist. Die Zahl der wissenschaftlichen Studien zur Wirkung elektromagnetischer Felder auf den Organismus geht in die Tausende (Würtenberger 2005). Im Zuge des Aufbaus der UMTS-Netze haben die Ängste vor wachsender Strahlenbelastung im Alltag neue Brisanz bekommen. Während Mobilfunkgegner die gesundheitlichen Risiken (insbesondere ein erhöhtes Krebsrisiko) als erwiesen ansehen und vor den unabsehbaren Langfristfolgen einer zunehmenden Alltagsstrahlendosis warnen, hält die Gegenseite die Strahlungsniveaus heutiger Technologien für völlig unbedenklich und sieht sich in dieser Einschätzung ebenfalls durch zahlreiche wissenschaftliche Studien bestätigt. Es gibt kaum eine gesellschaftliche Diskussion über die Folgen einer Technologie, bei der schon die Uneinigkeit über die wissenschaftlichen Erkenntnisse so groß wäre wie in der Elektrosmog-Debatte. Dabei gehen die Einschätzungen bei den athermischen Effekten noch deutlich weiter auseinander als bei den thermischen Wirkungen. Über die Existenz thermischer Wirkungen herrscht allgemein Einigkeit. Sie sind eingehend untersucht und bilden die wissenschaftliche Grundlage der meisten Grenzwerte. Nachgewiesene negative gesundheitliche Folgen einer starken strahleninduzierten Gewebeerwärmung haben auch dazu geführt, dass die Strahlungsleistung von Handys heute deutlich niedriger ist als noch vor wenigen Jahren. Von Industrieseite (aber auch von zahlreichen neutralen Wissenschaftlern) wird daher die Auffassung vertreten, dass sich gesundheitliche Folgen durch thermische Effekte bei modernen Mobilfunktechnologien definitiv ausschließen lassen. Dagegen wendet die Gegenseite ein, dass die Abwesenheit eines Nachweises gesundheitlicher Folgen nicht als Nachweis der Unbedenklichkeit missverstanden werden dürfte. Bei den athermischen Effekten verläuft die Diskussion kontroverser. Die Ursache hierfür liegt vor allem darin, dass bei dieser Gruppe von Effekten schon die wissenschaftlichen Befunde äußerst widersprüchlich und umstritten sind. Zahlreiche Studien, die Effekte elektromagnetischer Strahlung bei nicht-thermischen Intensitäten nachweisen, stehen mindestens ebenso viele gegenüber, die einen solchen Zusammenhang nicht bestätigen (Würtenberger 2005). Die Skeptiker werfen daher den Studien mit positiven Ergebnissen Unwissenschaftlichkeit vor oder weisen mindestens auf die Nicht-Reproduzierbarkeit der experimentellen Ergebnisse hin. Die Gegenseite wiederum erklärt diese Nicht-Reproduzierbarkeit aus einer möglichen Nicht-Linearität athermischer Effekte: die experimentellen Ergebnisse sollen nach dieser Hypothese extrem sensibel gegenüber geringsten Schwankungen in den experimentellen Bedingungen sein. Diese Nicht-Linearität macht auch gerade die Brisanz möglicher athermischer Effekte aus. Wenn nämlich kein linearer Zusammenhang zwischen Intensität und Wirkung besteht bzw. wenn sich Effekte in engen Frequenzfenstern abspielen, die noch dazu von Individuum zu Individuum schwanken, dann ist der Gefahr auch mit schärferen Grenzwerten oder noch strahlungsärmeren Technologien nicht ohne weiteres beizukommen.

4.1 Erklärungsbedürftige Phänomene

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Die Entwicklung der Strahlungsbelastung hängt von mehreren Faktoren ab. „Einer ist die Zahl der Strahlungsquellen. Ein weiterer Faktor ist die Strahlungsleistung der Quellen. Bei der Strahlungsleistung sind verschiedene Entwicklungen zu beobachten“ (Würtenberger 2005): • Sinkender Leistungsbedarf aufgrund kürzerer Funkstrecken • Steigender Leistungsbedarf aufgrund wachsender Übertragungsraten • Sinkender Leistungsbedarf aufgrund technologischer Entwicklungen. Die Strahlungsleistung vieler Geräte und eingebetteter Technologien, die diskutiert werden, haben schon auf dem heutigen Stand der Technik eine deutlich niedrigere Strahlungsleistung als herkömmliche Mobiltelefone. Darüber hinaus bestehen technologische Potenziale zur weiteren Absenkung des Strahlungsniveaus bei konstanter Reichweite und Übertragungsrate (Würtenberger 2005). Im Folgenden werden einige wichtige Entwicklungslinien (nach Würtenberger 2005) aufgeführt: • „Softwareseitig − Optimierung der Algorithmen zur Signalverarbeitung: Im Empfangsgerät werden eintreffende Signale mit komplexen Algorithmen ausgewertet und verarbeitet. Diese Algorithmen können optimiert werden, um auch aus schwächeren Signalen dieselbe Information extrahieren zu können. − Verringerung des Kontrolldatenanteils: Einzelne Protokollschichten können derart modifiziert werden, dass der Kontrolldatenanteil (der Daten-‚Overhead‘) gegenüber dem Nutzdatenanteil zurückgeht. Das verringert das zu übertragende Datenvolumen und damit die erforderliche Sendeleistung. − Bedarfsgesteuerte Leistungsregelung: Moderne Handys verfügen bereits über eine Leistungsregelung, die die abgestrahlte Leistung je nach Sendesituation (Abstand von der Basisstation, Empfangsqualität etc.) auf das geringstmögliche Niveau herunterregelt. Auch der Bluetooth-Standard fordert eine solche intelligente Steuerung bei der 100 mW-Version. Die Geräte, die für Pico-Bluetooth ausgelegt sind, senden dagegen konstant mit 1 mW. Hier wäre beispielsweise noch Potenzial für eine entsprechende Anpassung. • Hardwareseitig − Entwicklung rauscharmer Verstärker: Die Empfindlichkeit von Empfängern ist (unter anderem) durch das im Verstärker erzeugte Rauschen begrenzt. Mit der Entwicklung rauscharmer Verstärker (LNA – Low-Noise Amplifiers) soll dieses Problem minimiert werden. − MIMO-Systeme (Multiple Input Multiple Output): Durch Verwendung von Antennenfeldern sowohl sende- als auch empfangsseitig kann die Datenrate deutlich gesteigert, bzw. die gleiche Datenrate bei verringerter Sendeleistung erzielt werden. − Abstrahlcharakteristik der Antennen: Innerhalb gewisser Grenzen lässt sich die Abstrahlcharakteristik von Antennen (beispielsweise bei Handys) dahingehend verändern, dass mehr Leistung vom Körper weg als zum Körper hin abgegeben wird. Dies ist auch im technischen Interesse, da die im

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4 Ökologische Veränderungspotenziale

Körper absorbierte Energie für die Informationsübertragung verloren geht“ (Würtenberger 2005, S. 807). Ob und inwieweit die Netz- und Funktechnologien zu einer substantiellen Zunahme der Strahlenbelastung im Alltag führen werden, ist von den verschiedenen Einflussfaktoren und Entwicklungen abhängig. Tendenzen, die auf einen signifikanten Anstieg der Strahlungsbelastung durch Pervasive Computing hindeuten, stehen Entwicklungen gegenüber, die in Richtung einer engen Begrenzung des Strahlungsniveaus der entsprechenden Technologien weisen. Eine abschließende Bilanz lässt sich hier schwer abschätzen. Von Bedeutung ist vor allem die Frage „der Bandbreiten und Korridore möglicher Entwicklungen, sowohl bei der Diffusionsgeschwindigkeit der Technologien des Pervasive Computing als auch bei den technologischen Gestaltungspotenzialen“ (Würtenberger 2005). So ist es durchaus möglich, dass sich die Ausschöpfung der Entwicklungskorridore strahlungsarmer Technologien und die Gestaltung von Netzinfrastrukturen als maßgeblicher für künftige Belastungsniveaus herausstellt als der Durchdringungsgrad der Strahlungsquellen im Alltag.

4.2 Fazit: Screening der ökologischen Veränderungspotenziale von Pervasive Computing Die Charakteristika von Pervasive Computing selbst und die Anwendungseffekte betreffen die typischen Merkmale systemischer Risiken (OECD 2003): komplexe Wirkungsketten mit möglichen Schadensereignissen, hohe intrinsische Unsicherheiten und starke Ambivalenz der Wirkungen. Die Diskussionen über systemische Risiken des Pervasive Computing finden in großer thematischer Breite statt. Pervasive Computing wird sowohl zusätzliche Umweltbelastungen als auch Entlastungen für die Umwelt mit sich bringen. Mit Blick auf die Unterscheidung von direkten, indirekten und Langfristfolgen (s. Kap. 1.7) lassen sich aus der Analyse verschiedener Phänomene des Pervasive Computing eine Reihe von Veränderungspotenzialen identifizieren. Direkte Wirkungen  Direkte (primäre) Wirkungen von Pervasive ComputingTechniken auf die Umwelt sind Material- und Energieverbrauch in der Produktionsund Nutzungsphase sowie Schadstoffbelastung bei der Entsorgung dieser Produkte. Pervasive Computing wird die Ökobilanz dieses Lebensweges nicht grundlegend verändern. Die fortschreitende Miniaturisierung wird sehr wahrscheinlich durch eine größere Anzahl und kürzere Nutzungsdauer der Komponenten mengenmäßig kompensiert oder überkompensiert werden. Der Energiebedarf der Vernetzung, die für Pervasive Computing benötigt wird, wird erheblich ansteigen, wenn keine Anreize zur Nutzung technischer Energiesparpotenziale gegeben werden. Mit einem zunehmenden Eintrag von mikroelektronischen Wegwerfprodukten einschließlich Batterien in andere Abfallströme (z. B. Verpackungen, Textilien) ist zu rechnen (Hilty 2003). Die Stoffstromproblematik der Dissipation von Ressourcen

+++ ++ +

Konsum

Strukturwandel

Raumstrukturen

+++ ++

Effektive Kundenbetreuung Logistik und Verkehr

Veränderungspotenzial: + gering, ++ mittel, +++ hoch

Langfristfolgen

+++

Nicht-ionisierende Strahlung

Transparenz über den Lebenszyklus

+

Elektronikschritt/Abfall

+++

+

Stromverbrauch (Nutzung)

Effizienz der Wertschöpfungskette

+++

Ressourcenverbrauch

Direkte Effekte durch Pervasive Computing Infrastruktur

Indirekte Effekte durch Anwendungen

Veränderungspotenziale +

Wirkungsfelder

Ebene

Tab. 4.5   Ökologische Veränderungspotenziale des Pervasive Computing

Höhere Stückzahlen, Beanspruchung knapper Ressourcen z. B. Nickel, Silber Energiebedarf der IKT-Infrastruktur nimmt erheblich zu, wenn Energieeinsparpotenziale nicht erschlossen werden Dissipation, Wegwerfcomputer, Rückgang der Produktnutzungsdauer, bisher elektronikfreie Abfallströme erhalten den Charakter von IKT-Abfallströmen Schwer abschätzbar, abhängig von der Ausschöpfung der Entwicklungskorridore strahlungsarmer Technologien Bestandsminimierung, Durchlaufverkürzung, Erhöhung der Ressourcenproduktivität, Schadensminimierung; Nutzungsdauerverkürzung Produktrückverfolgung, Rückholaktion, Wartung, Reparatur, Restwertabschätzung, Recycling Pay-per-use-Modelle, Kundenintegration, Smart Meter Verstärkung des Güterverkehrsaufkommens (Global sourcing); ggf. effektivere Transportlogistik Silent commerce; Autonomous purchasing objects: Gefahr des nicht-reflektierten Konsums wächst; Rebound-Effekte Now economy: Beschleunigung von Produktentwicklungs-, Produktions- und Vertriebsprozessen Schwer abschätzbar; abhängig von Wechselwirkungen verschiedenster Funktionsbereiche von Stadt/Land

Erläuterungen

4.2 Fazit: Screening der ökologischen Veränderungspotenziale von Pervasive Computing 79

80

4 Ökologische Veränderungspotenziale

(z. B. der seltenen Metalle Indium und Tantal) wird infolge des Pervasive Computing zunehmen. Indirekte Wirkungen  Bei den indirekten Umweltwirkungen stehen sich Chancen und Risiken gegenüber ohne auf der Ebene des in diesem Kapitel vorgenommenen Screenings bereits angeben zu können, welche Effekte überwiegen werden. Die ökologischen Effekte hängen in hohem Maße von tatsächlich eingeschlagenen Technologiepfaden, Applikationen und deren Diffusion ab. In diesem Zusammenhang wurden mehrere Chancen und Risiken identifiziert: • Chancen − Kontextsensitivität macht die Idee, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzen, als Dienstleistungen zu verkaufen (Pay-per-use), um ökologische Vorteile zu erzielen, praktikabel. − Produktbegleitende kontextsensitive Informationssysteme können Instandhaltung, Reparatur und Rückrufaktionen sowie Recycling und Entsorgung vereinfachen. − Kontextsensitive Produkte und Systeme bieten die Möglichkeit für eine ökologisch effizientere Nutzung durch den Verbraucher. − In kontextsensitiv unterstützter Flotten- und Logistikplanung liegen Potenziale zur Erhöhung der Fahrzeugauslastung und damit auch zur Verkehrsreduzierung. • Risiken − Beschleunigung von Produktentwicklungs-, Produktions- und Vertriebsprozessen − Lebensdauerverkürzung von Produkten durch eingebettete IKT − „Silent commerce“, „Home Entertainment“ und „Autonomous purchasing objects“ können den Konsum forcieren. Langfristfolgen  Neben den direkten und indirekten Folgen des Pervasive Computing treten vermittelte Rückkopplungswirkungen auf, die nicht von einer Anwendung, sondern in einem sozioökonomischen System bestimmt werden. Pervasive Computing trägt zur Individualisierung von Konsumprozessen bei und vergrößert die Wahlmöglichkeiten des Einzelnen, schränkt aber gleichzeitig Entscheidungskompetenzen ein, in dem diese an mehr oder weniger autonome sensitive und adaptive Systeme abgeben werden. Langfristig erscheinen gravierende Veränderungen der Konsumprozesse durch eine Verschmelzung realer und virtueller Welten möglich. Die Veränderungskorridore werden durch die in Kap. 3 entworfenen Szenarien abgesteckt. Dabei sind neue Phänomene wie „Silent Commerce“, „Home Entertainment“ oder „Autonomous Purchasing Objects“ von besonderer ökologischer Brisanz, weil sie unkontrollierte, zusätzliche Anreize für einen Konsum schaffen können.

Kapitel 5

Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme pervasiver Computertechnik

5.1  Auswahl Angesichts der Breite und Vielfalt von Pervasive Computing-Anwendungen soll in diesem Kapitel bezüglich der forschungsleitenden Fragen nach den ökologischen Veränderungspotenzialen eine vertiefende Analyse vorgenommen werden. Dabei sind Produktnutzungssysteme in den Mittelpunkt der Betrachtung zu rücken. Unter „Produkte“ sollen hier physische handelbare Wirtschaftsgüter verstanden werden. Mit Blick auf Produktnutzungssysteme spielen alle „Lebensphasen“ eines Produktes eine Bedeutung. Dabei können grundsätzlich fünf Phasen unterschieden werden: • Die Phase der Generierung von Produktideen, ihrer Entwicklung und Einführung am Markt (Produktentwicklung), • die Phase der Rohstoffgewinnung, Verarbeitung und Endproduktherstellung (Produktherstellung), • die Phase der Anbahnung, Aushandlung und des Kaufs von Produkten (Produktvermarktung), • die Phase der Nutzung eines Neuproduktes (Produktnutzung im engeren Sinne) und schließlich • die Phase möglicher Weiternutzung (Verkauf und Nutzung von Gebrauchtgütern), der Altprodukt-Rückgabe und des Upcyclings (Nutzung von Produktteilen oder -materialien für eine hochwertige Folgenutzung) sowie der stofflichen oder energetischen Verwertung (Weiternutzung, Up- und Recycling). Die verschiedenen Produktlebensphasen können durch Pervasive-ComputingAnwendungen auf vielfältige Weise unterstützt und beeinflusst werden. In Anlehnung an ein Modell zur Beschreibung und Erfassung der Internetökonomie von Fichter (2004a) können vier ökonomisch relevante Ebenen differenziert werden, die jeweils eigenständig oder im Zusammenspiel den Lebenszyklus eines Produktes unterstützen können (vgl. Abb. 5.1).

S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_5, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Anwendungen: Automotive, Logistik, Handel, Wohnen, Geräte, Versicherung

Produktentwicklung

Produktherstellung

Produktvermarktung

Produktnutzung

Produktweitergabe, Rückgabe, Recycling

Applikationen: Software, Agententechnologien, eingebettete Systeme, Smart Objects etc.

Endgeräte und Netzinfrastruktur: Netze, Server, etc.

Basistechnologien: Mikroelektronik, Netztechnologien, Sensorik, Sprachtechnologien etc.

Abb. 5.1   Produktnutzungssysteme im Pervasive Computing. (Quelle: eigene Darstellung; in Anlehnung an: Fichter 2004a)

Mit Blick darauf werden zwei Fallbeispiele mit hohen ökologischen Veränderungspotenzialen ausgeführt: • Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label: Indem die Kosten für Smart Labels (elektronische Etiketten) drastisch sinken, dürfte die Anwendung bei Massenprodukten zur Bereitstellung produktbezogener Informationen von der automatischen Abrechnung in Supermärkten bis hin zu Ermittlung von Recyclingquoten in Massenstromverfahren große Marktpotenziale haben. Welche neuen Anwendungen sind mit elektronischen Etiketten möglich, welche ökologischen Effekte sind damit verbunden und welche Potenziale bieten sie für einen nachhaltigen Konsum? • Dematerialisierung durch digitale Medienprodukte am Beispiel E-Paper: Das Internet gilt gerade im Mediengeschäft als Medium der Zukunft. Motor der Entwicklung ist die Digitalisierung der Information, die die Wertschöpfungsketten grundlegend verändert. Die Ablösung des herkömmlichen Papiers durch digitale Netze und Darstellungstechniken wird schon seit langem diskutiert. Bisher waren die elektronischen Medien aber nicht in der Lage, das Papier zu verdrängen. Papierdrucke sind nach wie vor deutlich verbreiteter als die reine Datenverarbeitung und -darstellung mittels Computer und Internet. Die Frage ist, wie elektronisches Papier die Mediennutzung verändern könnte, inwieweit sich daraus Chancen für eine nachhaltige Produktnutzung im Medienbereich ergeben, welche Einflussfaktoren das ökologische Profil beeinflussen?

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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5.2  P  roduktbegleitende Informationssysteme auf   der Basis von Smart Label Als zweites Fallbeispiel werden Smart Labels untersucht. Smart Labels, so genannte elektronische Etiketten, wurden als einer der wichtigsten Technologietrends der kommenden Jahre identifiziert (s. Kap. 3). RFID-Tags (Radio Frequency Identification Devices) sind schon heute in verschiedenen Anwendungen zu finden. Sie bilden die Basis für produktbegleitende Informationssysteme. Das Spektrum reicht von der Gepäckabfertigung an Flughäfen über die Steuerung der Autoproduktion bis hin zu Müllabfuhr oder Zutrittskarten für Skilifte. Die in diesen Anwendungen eingesetzten Tags sind jedoch relativ teuer, da sie speziell für den entsprechenden Anwendungsfall entwickelt und somit auch in niedrigen Stückzahlen hergestellt werden. In Zukunft ist mit wesentlich günstigeren Tags zu rechnen, die dadurch das Potenzial haben, herkömmliche Barcodes abzulösen. Im Unterschied zu Barcodes, die jeden Artikel mit der gleichen Nummer belegen, kann mit RFID-Tags festgestellt werden, um welchen Artikel (Charge, Lieferung, Verpackung etc.) es sich genau handelt. Mit Blick auf daraus resultierende neue Anwendungen der RFID-Technik standen bisher vor allem die technologischen Möglichkeiten im Vordergrund. Neuerdings werden betriebswirtschaftliche und Datenschutzaspekte zunehmend diskutiert, wenig thematisiert wurden Aspekte nachhaltiger Produktnutzungssysteme, insbesondere ökologischen Gesichtspunkten wurde bis dato kaum Aufmerksamkeit gewidmet. Vor diesem Hintergrund werden in der folgenden Falluntersuchung schwerpunktmäßig die ökologischen Veränderungs- und Nutzungspotenziale der RFID-Technik bzw. der darauf basierenden Anwendungen herausgearbeitet.

5.2.1  Marktdynamik Die Zukunftsaussichten des RFID-Marktes werden sehr positiv gesehen. Für die nächsten Jahre wird mit einem zweistelligen prozentualen Wachstum der RFIDTechnik im unteren Bereich gerechnet. Verschiedene andere Marktforschungsinstitute sagen eine noch rasantere Entwicklung voraus (ABI Research 2003). Die Prognosen der Marktforschungsinstitute bewegen sich insgesamt in einer großen Bandbreite, was die Unsicherheit bei der Einschätzung der Marktentwicklung widerspiegelt. Einigkeit besteht darin, dass sich der Markt für RFID-Tags dynamisch entwickeln wird. Trotzdem reagiert der Markt derzeit eher relativ zurückhaltend. Viele mögliche Anwender sind angesichts der Vielzahl von Möglichkeiten, die die RFID-Technik bietet, verunsichert („richtiges System“, „richtige Anwendung“) und warten die technologischen und preislichen Entwicklungen ab (IML 2003), bevor sie Entscheidungen über mögliche Geschäftsfeldmodelle und Investitionen treffen. Daher ist derzeit noch schwer absehbar, in welche Richtung und in welchem Umfang RFIDs zum Einsatz kommen werden.

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Ähnlich wie bei den Barcodes ist zumindest abzusehen, dass sich die RFIDTechnik zunächst im gewerblichen Bereich durchsetzen wird. Den überschaubaren Investitionen stehen in vielen Anwendungen wie z. B. der Postsortierung und der Produktionslogistik große Effizienzverbesserungen und damit Kosteneinsparungen gegenüber. Als stärkstes Wachstumssegment im Markt der RFID-Chips gelten denn auch industrielle Anwendungen in Logistik und Produktion. Im B2C-Bereich ist die Situation wesentlich unübersichtlicher, weil zwar viele Anwendungen diskutiert werden, aber noch wenige umgesetzt sind. Indem die Kosten für Smart Labels (elektronische Etiketten) drastisch sinken, dürfte die Bereitschaft, Smart Labels (anstelle bisheriger billigerer Bar-Code- und anderer Systeme) bei Massenprodukten einzusetzen, erheblich steigen. Darauf deuten die zahlreichen Testversuche verschiedener Anwenderfirmen hin (s. Abb. 5.2). Als Referenzbeispiel, das aufzeigen soll, welches Potenzial die RFID-Technologie tatsächlich hat, gelten die Technologien und Systeme, die im Rahmen der Metro Group Future Store Initiative erprobt und weiterentwickelt werden. Auch andere Handelsunternehmen setzen auf die RFID-Technik. So beabsichtigt der weltgrößte Einzelhandelskonzern Wal-Mart Identifikation von Ladeeinheiten (geschlossene Kreisläufe)

Identifikation von Warenstücken (offene Prozesse) Komplexitätsreduktion der IT-Systeme IT Systeme zerfallen in autonom funktionierende dezentrale Komponenten Attraktive Tag-Preise für Massenprodukte Ablösung der Barcodes

2004

2006

2008

2010

2012

Auto ID Inc.: Standardisierung des EPC-Systems Tesco: RFID mit EPC von allen Nonfood-Lieferanten P & G: Kennzeichnung der Hälfte aller Units mit Tags Wal Mart: bis 2006 Tagging aller Units durch die Top 100 Lieferanten

Abb. 5.2   Roadmap zur Technologie- und Marktentwicklung von RFIDs. (Quellen: Siemens 2004; BVL 2003, eigene Darstellung)

Metro AG: 2005: Tagging aller Units durch 100 Großlieferanten SAP: Erste Programme zur RFID-Abwicklung Infineon: RFID-Chips von denen, mehrere Hundert Units gleichzeitig identifiziert werden können Future Store Initiative der Metro AG

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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seine Lieferanten dazu zu verpflichten, ihre Produkte mit RFID-Chips ausgestattet an die Unternehmen der Handelskette auszuliefern. Auch andere Unternehmen experimentieren mit der RFID-Technik. Dazu gehört der Pflegeartikelkonzern Gilette, der Computerhersteller Dell, der Reifenproduzent Michelin, das Bekleidungshaus Benetton, das Handelsunternehmen Tesco und der Konsumgüteranbieter Kraft.

5.2.2  Neue Geschäftsprozesse und -modelle durch RFID Im Zusammenhang mit der RFID-Technik wird eine Vielzahl neuer Anwendungen diskutiert. Die folgende Tabelle (Tab. 5.1) gibt eine Übersicht über mögliche Anwendungen. Die B2B-bezogenen Anwendungen haben ein hohes Anwendungspotenzial. Hier geht es in erster Linie um eine Effizienzsteigerung und Kostenreduktion der Geschäftsabläufe. Die Technik knüpft grundsätzlich an die Optimierungen der IKT der vergangenen Jahre an und führt diese fort. Durch Tags kann der Weg eines Produktes automatisch durch die gesamte Logistikkette hindurch bis zum Kunden verfolgt werden. Das Nachverfolgen von Gegenständen (Tracking), die automatische Sortierung und Erfassung lassen sich damit wesentlich effizienter, d. h. mit höherem Automatisierungsgrad, realisieren. Ein sich dynamisch entwickelndes Anwendungsfeld ist unter anderem das Tracking von Gepäck. Es findet sich zum Beispiel zunehmend im Flugverkehr. Das Gepäckstück erhält beim Check-in einen Transponder, der in den GepäcklogistikBereichen von Scanner-Arrays gelesen wird. Dieser wird inzwischen auch bei Postgütern angewandt. Die italienische Post benutzt Smart Labels für die automatische Sortierung, wobei viele Poststücke auf einmal abgelesen werden können. Für das Tracking ist die Landwirtschaft und Lebensmittelbranche ein wichtiger werdendes Anwendungsfeld für die RFID-Technik. Weit verbreitet sind Transponder in der Tiermedizin und bei der Nahrungsmittelüberwachung. Ein Beispiel ist die Überwachung und Rückverfolgung der Herkunft von Rindern. In der Lachszucht werden Transponder zur Überprüfung des Schlachtgewichtes eingesetzt. In Diskussion ist, ob in der EU jedem Schlachttier ein RFID-Tag implantiert werden soll, mit dem die Identität und die Transportwege der Tiere lückenlos nachgewiesen werden können. Mit speziellen Tags, die mit Temperatur-Sensoren ausgestattet sind, lässt sich Tiefkühlware überwachen, sodass die Kühlkette nicht unterbrochen wird. Auch bei der Zugangskontrolle und Zeiterfassung haben sich Transponder-basierte Systeme etabliert. Kontaktlose Chipkarten können bei großer Spulenfläche so große Entfernungen überbrücken, dass sie z. B. immer häufiger in Skiliften sowie zur Personenerkennung am Arbeitsplatz eingesetzt werden. Große Marktpotenziale werden auch insbesondere im öffentlichen Verkehr gesehen. Durch RFID-Transponder mit Abbuchungsfunktion könnten Fahrgäste und Personal Zeit sparen. Schwarzfahren wird erschwert. Neue Anwendungsfelder ergeben sich durch wiederbeschreibbare Transponder. Sie ermöglichen die Produktionsüberwachung an Kontrollpunkten, die

Pharma

Hausgeräte

Öffentlicher Verkehr

Automotive

Einzelhandel

Anwendungsfelder Logistik

• Verhinderung von Fehlladungen • Warenrückverfolgbarkeit • Container-/Palettentracking • Transparenz der Wertschöpfungskette • Intelligentes Fuhrparkmanagement • 3-dimensionales Leitsystem (z. B. im Hafen von Singapur) • Automatische Bevorratung und Produktion aufgrund tagesaktueller Verkaufszahlen • Automatische Preisänderung • Smarter Einkaufswagen (z. B. Metro) • Reduktion des Out-of-stock • Smart Shelves (z. B. Gilette zur Verringerung von Schwund und Diebstählen) • Effizienzsteigerungen durch automatische Identifikation bei Beschaffung, Produktion, Lagerung und Vertrieb • Neue Telematik-Services • Motoren-Tracking (z. B. bei Ford) • Fahrzeugidentifikation (z. B. bei VW) • Smarter Fahrzeugschlüssel (z. B. von BMW) • RFID Zutrittssystem (z. B. in Bahnen und Bussen) • Vorfahrtsregelungen für Busse und Straßenbahnen • Smart House • Automatische Erkennung des Verwendungszweckes (z. B. Wäsche/Waschmaschinenprogramm) • Pay-per-use-Abrechnungsmodelle • Upgrade integrierter Mikroprozessoren • Fernwartung (z. B. Merloni Elettrodomestici) • Berührungslose Steuerung elektrischer Anwendungen und Geräte • Tracking von Arzneistoffen • Qualitätsnachweis • Per Handy oder PDA mit RFID-Lesetechnik abfragbare Informationen aus Beipackzetteln mit Dosierungsangaben

Beispiele für RFID-basierte Geschäftsprozesse und -modelle

Tab. 5.1   Anwendungspotenzial von RFID-basierten Geschäftsprozessen und -modellen. (Quelle: M-Lab 2003; Tagnology 2004; RFID Forum 2004)

86 5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

• Nutzungsabhängige Abrechnungsmodelle • Nutzungsabhängige Serviceanzeige und Prognosefunktion (z. B. Serie „Diagnostics“ der Firma Metabo mit Bohrhämmern und Schlagbohrmaschinen • Maintenance-Repair (verbesserte Datentransparenz für Wartung und Reparatur) • Diebstahlschutz • Registrierung, Ersatzteilidentifizierung und Garantienachweis ohne Kaufbeleg • Aktive Schadensvermeidung (z. B. durch Unbrauchbarschaltung im Diebstahlsfall) • Frühzeitige Schadenserkennung und Risikoreduktion (Ausstattung von typischen Schadensquellen mit Minisensoren (z. B. von Wasserleitungen, Ferienhäusern) • Risikogerechte Tarife (pay-per-risk; z. B. Kfz-Prämie mit Fahrzeitprämie) • Alarmierung und Datenzugriff für Wartungsbeschäftigte • Verkehrstelematik • Diebstahlsicherung • Selbstverbuchungsterminals als neue Serviceleistung • Automatische Inventarisierung • Vollautomatische Zeitmessungssysteme bei Sportveranstaltungen (z. B. Lauf-Events) • Automatische RFID-gestützte Fütterungsanlagen • Tracking von Tieren (z. B. Rinder zur BSE-Überwachung) • Identifikation von Hunden (z. B. Pflicht in Berlin) • RFID-Tourismus-Card zur Koordination von regionalen Tourismusangeboten • RFID-Skipass • Schnellere Abwicklung von Miete und Rückgabe • Automatisierte Ausgabe- und Rückgabeautomaten • Pay-per-use-Bezahlungsmodelle für neue Produkte • Müllabgabenverrechnung • Senkung der Recyclingkosten durch automatische Erfassung der Altgeräte und Zuordnung zu Herstellern (z. B. nach den Anforderungen der WEEE) • Erfassung der No-name-Produkte bei der Rücknahmepflicht von Altgeräten durch Hersteller

Werkzeuge

Abfallmanagement/Recycling

Miete-/Leasing

Tourismus

Sport Tierzucht

Bibliothek

Telekommunikation

Versicherung

Beispiele für RFID-basierte Geschäftsprozesse und -modelle

Anwendungsfelder

Tab. 5.1  (Fortsetzung)

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label 87

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Qualitätssicherung durch Beschreiben des Transponders nach jedem Fertigungsschritt und unterstützen die Fertigungssteuerung und Materialüberwachung. Beispielsweise ermöglichen im Fahrzeugbau an der Karosserie angebrachte Smart Labels, die alle Daten für das zu fertigende Fahrzeug, wie die gewünschte Lackierung, Bezüge, Sonderausstattungen usw. enthalten, einen weiteren Automatisierungsschub. Nach jeder Montagestation werden im Tag die Soll- mit den Ist-Daten abgeglichen. Nach Verkauf des Fahrzeuges könnte jede Änderung, Wartung und Reparatur ergänzt werden, sodass jederzeit der Zustand des Fahrzeugs dokumentiert ist. Für die Überwachung von LKW- und Omnibusreifen durch RFID-Tags gibt es bereits erste Anwendungen. „Auf den in den Reifen integrierten Tags sind die Identifikationsdaten des Reifens gespeichert. Eine zugehörige Wartungssoftware erfasst zusätzlich noch die Fahrleistung des Fahrzeugs. Da die Reifenqualität unter anderem von der zurückgelegten Kilometerleistung abhängt, erhofft man sich mit diesem System eine bessere Ausnutzung eines Reifens“ (Beetz 2004, zit. nach Behrendt 2005a). Bisher nur angedacht ist die Unterstützung des Recyclings von Fahrzeugen durch Smart Labels, die mit Informationen über die Zusammensetzung, Service- und Garantieleistungen und Recyclingempfehlungen ausgestattet sind. Des weiteren sind große Anwendungspotenziale im Handel zu vermuten. Die Metro Group Future Store Initiative testete (in Rheinberg bei Duisburg) in einem Supermarkt den RFID-Einsatz und das Zusammenspiel verschiedener neuer Technologien im Handel unter realen Bedingungen (Metro 2004). Die RFID-Technik bietet die Basis für eine effizientere Steuerung der Logistikkette. Die Technik birgt aus Sicht von Metro ein hohes Einsparpotenzial. Der Warenbestand im Laden wird automatisch geprüft. Bestellvorgänge, Lagerung und Transport lassen sich vereinfachen und beschleunigen, was wiederum zu einer bedarfsgerechteren Warenproduktion beiträgt. „Out-of-Stock“ Situationen im Markt können auf dieser Weise leichter vermieden werden (Metro 2004). Studien sprechen von 5 bis 25% Kostenreduktionen (Auto-ID Center, IBM). Metro ist diesbezüglich mit Angaben zurückhaltender und wartet erst noch die Testläufe ab. Neben der Prozessoptimierung werden im „Future Store“ mobile Selbst-Scanning- und Selbst-Check-out-Systeme erprobt, die den Bezahlvorgang effektiver gestalten und geringere Wartezeiten an den Kassen zur Folge haben sollen. Auch die Kundenkommunikation im Laden wird neu ausgerichtet. IKT-gestützte Info-Terminals und persönliche Einkaufsberater (Personal Shopping Assistant – PSA) sollen den Kunden bei der Produktsuche helfen und Informationen bieten. Ein Personal Digital Assistant (PDA), ein kleiner tragbarer Computer mit Barcode-Scanner und anderen Zusatzfunktionen, soll das Verkaufspersonal bei der Abfrage von Daten des Laden- und Lagerbestandes unterstützen (Metro 2004). Metro verspricht sich davon einen für den Kunden bequemeren, schnelleren und individuelleren Einkauf. Die ersten Erfahrungen mit der neuen Technologie wertet Metro positiv. Einer Kundenbefragung zufolge tragen die neuen Technologien „zur Differenzierung des Marktes im Vergleich mit anderen Märkten bei, werden aber nicht an erster Stelle von den Kunden als Erfolgsfaktor“ (Wolfram 2003) genannt. Mit Blick auf die einzelnen Technologien bzw. Angebote fällt das Urteil der Kunden aber sehr unterschiedlich aus. Positiv wurde vor allem die intelligente Waage bewertet, da sich der Wiegevorgang wesentlich einfacher

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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gestaltet. Wenig Nutzen konnten die Kunden dem Info-Terminal abgewinnen. Etwa die Hälfte sieht keinen Nutzen in dieser Technologie. Einkaufsvorschläge entsprechend der angebotenen mit RFID-Chip ausgestatteten Pay-back-Karte finden nur 16% aller befragten Kunden sehr interessant. Jüngere Verbraucher reagieren auf die neue Technologie aufgeschlossener. So stufen gegenüber allen Kunden mehr als doppelt so viele Kunden bis 30 Jahre Info-Terminals und payback-basierte Einkaufsvorschläge als sehr interessant ein (Wolfram 2003). Für eine abschließende Bewertung der Kundenakzeptanz ist es noch zu früh. Metro wird RFID-Chips vorerst nur für Logistik und Lagerverwaltung einsetzen. Noch sind die Chips zu teuer, um auch die einzelnen Produkte flächendeckend auszeichnen zu können. Sollten die Kosten für Smart Labels weiter drastisch reduziert werden können, so dürfte die Anwendung auf billigen Massenprodukten wie Verpackungen zur Bereitstellung auch produktindividueller Informationen und zur automatischen Abrechnung in Supermärkten große Anwendungspotenziale haben. Das Handelsunternehmen Wal-Mart, das neben Metro die RFID-Technik in der Warenlogistik einführt, rechnet in zehn Jahren mit einem flächendeckenden Einsatz. Damit wären auch technologische Voraussetzungen für den „intelligenten Kühlschrank“ geschaffen, der z. B. zu seinem Inhalt passende Rezepte aus dem Internet abruft oder Nachbestellungen auslöst. Offen ist allerdings, ob dies auf große Kundenbedarfe stößt. Erfahrungen mit Smart Home-Lösungen lassen bisher eher Nischenlösungen vermuten (Hilty 2003).

5.2.3  Erfolgskritische Faktoren Erfolgskritische Faktoren für die Verbreitung von Smart-Labels, insbesondere im B2C-Bereich, sind die Standardisierung der RFID-Technik, die Kostenentwicklung für Funk-Chips, der Reorganisation von Wertschöpfungsketten und die Akzeptanz der Kunden gegenüber der neuen Technologie. Standardisierung  Mit dem RFID-Standard ist eine wichtige Grundlage für den drahtlosen Datenaustausch zwischen Chips geschaffen worden. Durch die Veräußerung der Frequenzfenster für Smart Cards und neue Java-Plattformen sind weitere Impulse für neue Anwendungen zu erwarten. Die SIMalliance beabsichtigt, offene Standards zu erarbeiten, durch die mit neuen Anwendungen und Diensten auf SIMBasis Massenmärkte erschlossen werden sollen. Praktisch sollen bisher getrennte Standards zusammengeführt werden. Die Gründung der AutoID Inc. durch das Uniform Code Council und EAN International weist den Weg in diese Richtung. Rund 90 weltweit agierende Unternehmen sind daran aktiv beteiligt, darunter Procter & Gamble, Coca Cola, Wal-Mart, Metro, Tesco, Johnson & Johnson, Pepsi Co. Inc., UPS, Intel, SAP und Unilever sowie Forschungseinrichtungen wie das international tätige Auto-ID-Center. Ziel dieser Initiative ist es, die Implementierung der RFID-Technologie voranzutreiben und Standardisierungen zu erwirken. Neben der Integration und Interoperabilität mit komplementären Technologien ist die

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

kontinuierliche Informationslieferung in Echtzeit eine wichtige Herausforderung für die Entwicklung massenmarktfähiger Anwendungen im gewerblichen Bereich. Die Stabilität der Ad-hoc-Netzwerke wird durch die Standardisierung gefördert. Um Datenkollisionen bei vielen Smart Labels und Smart Cards in elektromagnetischen Feldern zu vermeiden werden Antikollisionsprotokolle entwickelt (Zeitmultiplexverfahren und Auswahlalgorithmen), die ein gezieltes Auswählen und Ansprechen einer kontaktlosen Chipkarte aus mehreren Signalen erlauben. Kostensenkung  Die Verbreitung von Identifikationssystemen auf Basis von RFIDTranspondern (v. a. Smart Labels) hängt entscheidend von weiteren Durchbrüchen bei der Kostenreduktion ab. Die Kosten für Transponder betragen derzeit noch zwischen 30 Cent und 12 € bei passiven Transpondern und über 25 bis 100 € bei aktiven Transpondern für Spezialanwendungen. Sollen „intelligente“ Etiketten auch für Gegenstände mit geringem Wert eingesetzt werden, wie z. B. Lebensmittelverpackungen, so müssen die Preise für passive RFID-Transponder von ca. 30 Cent auf wenige Cents und darunter sinken. Mit der herkömmlichen Siliziumtechnik scheint diese Preissenkung nicht machbar zu sein, vielleicht aber mit Polymerelektronik. Reorganisation von Wertschöpfungsketten  Die Einführung der RFID-Technologie setzt eine Reorganisation der Wertschöpfungskette voraus. Die Geschäftsprozesse sind vor der Einführung entsprechend zu gestalten. Das kann zur Folge haben, dass neue Absprachen mit Lieferanten erforderlich sind oder dass EDV-Systeme erneuert oder angepasst werden müssen. Beispielsweise kostet für eine Handelsfiliale von Wal-Mart die Ausstattung mit RFID-fähigen Lerngeräten und Computern US $100.000, weitere US $400.000 müssen in jedes Vertriebszentrum investiert werden. Auf die Lieferanten, die RFID-Chips einsetzen müssen, kommen ebenfalls entsprechende Investitionssummen zu, was für kleinere Lieferanten problematisch werden könnte. Die Schwierigkeit besteht insbesondere darin, dass neben dem etablierten Barcode-System zumindest zeitweise in der Einführungsphase mit der RFID-Technik ein zweites System hinzukommt. Ob sich aber ein Parallelsystem rechnet, wird von verschiedenen Seiten bezweifelt (BCG 2004). Kostenvorteile werden erst erwartet, wenn das alte gedruckte Strichcode-System abgeschafft ist. Akzeptanz in Datenschutzbelangen  Auch Datenschutzfragen könnten die Verbreitung der RFID-Technik in Konsumbereichen bremsen. Denn Smart Labels auf Verpackungen können nicht nur in Supermärkten individuelle Konsumgewohnheiten offenbaren, sondern führen auch zu Datenschutzproblemen oder werfen Sicherheitsfragen auf. Beispielhaft sei hier der französische Ort Ribeauvillé im Elsass erwähnt, wo bereits die Chip-basierte Müllverwiegung zu Bürgerprotesten geführt hat, während dieses System aber in Deutschland weithin akzeptiert wird. Mit Verbraucherprotesten mussten sich auch verschiedene Handelsunternehmen, die Smart Labels auf einigen Produkten eingeführt haben, auseinandersetzen. Der Bekleidungshersteller Benetton ließ Kleidungstücke mit RFID-Chips bestücken, hat aber Bei Smart Cards mit Geldwert gibt es erhebliche Gefahren des Zugriffs Unbefugter auf die Leseund Schreibfunktion des Transponders.  

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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wegen des Misstrauens gegenüber dieser Technologie die Chips wieder entfernt. Ein Pilotprojekt des Handelsunternehmens Tesco mit Gilette-Rasierklingen wurde ebenfalls wegen fehlender Verbraucherakzeptanz aufgegeben. Im Fall von Gilette sollte der Schwund, der vom Hersteller bis zum Endverbraucher bis zu 30% beträgt, durch Einführung der RFID-Technik verringert werden. Hierzu wurden Smart Tags auf Verpackungen von Rasierklingen angebracht und mit Kameras an Smart Shelf und Kasse verbunden. Dies führte beim Kunden zu einem Vertrauensverlust und das Projekt musste aufgegeben werden. Mit Verbraucherprotesten ist auch der Pilotversuch zum „Future Store“ von Metro in Rheinberg konfrontiert. Hier wird bemängelt, dass die Payback-Karten mit einem Chip ausgestattet sind, mit dem potenziell das Konsumverhalten verfolgt werden kann, ohne dass der Besitzer der Karte darüber informiert wurde. Die bisherigen Erfahrungen mit diesen oder anderen vergleichbaren Tests zeigen, dass die Frage nach Datenschutz und Wahrung der Privatsphäre erfolgkritische Faktoren bei der Einführung der neuen RFID-Technologie in Konsumbereichen ist.

5.2.4  C  hancenpotenziale für die ökologische Gestaltung   von Produktnutzungssystemen Die Bedeutung der Smart Labels für eine nachhaltige Produktnutzung liegt auf mehreren Ebenen: Zum einen hat die Herstellung der Smart Labels unmittelbare Auswirkungen auf die Inanspruchnahme von Ressourcen. Outputseitig kann sich die Ausstattung alltäglicher Produkte mit elektronischen Etiketten auf die Entsorgung und das Recycling dieser Produkte auswirken. Je nach Produkt, verwendeter Smart-Label-Technologie und Entsorgungssystem ist hier mit Veränderungen der Wertstoffkreisläufe zu rechnen. Wichtiger noch als diese direkten Umwelteffekte dürften die Auswirkungen von Smart Labels auf die Transformation von Betriebs-, Markt- und Konsumprozessen sein. Bislang sind Umweltentlastungen durch die Nutzung der RFID-Technik in der Regel nicht-beabsichtigte Nebeneffekte, da sie vorrangig zur Optimierung von Geschäftsabläufen eingesetzt werden. Der sich abzeichnende Bedeutungszuwachs der RFID-Technik in konsumnahen Anwendungsfeldern macht für die Zukunft aber eine gezielte Berücksichtigung von Umweltschutzanforderungen im Rahmen der Geschäftsfeldentwicklung notwendig. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht werden drei Prozesse besonders angesprochen: das Supply-Chain-Management, das Produktlebenszyklus-Management und das Customer-Relationship-Management. Im Bereich Supply Chain Management können z. B. produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis der RFID-Technik zur Minimierung von Bestand, Risiko, Transport oder Schäden beitragen, die zum Beispiel durch Verstreichen eines Ablaufdatums entstehen. Im ProduktlebenszykEiner Kundenbefragung zufolge käme für 45% der Befragten ein Besuch des Supermarktes nicht mehr in Betracht, wenn Informationen über die Bezahlung per RFID-Lesegerät erfasst würden (RFID-Forum 2004).  

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Tab. 5.2   Betriebswirtschaftliche Nutzenpotenziale durch Pervasive Computing. (Quelle: Fleisch 2003) Geschäftsprozess

Supply Chain Management

Funktion

Effizienz der Transparenz über Wertschöpfungskette  den gesamten Lebenszyklus • Bestandsminimierung • Produktrückverfolgung • Rückholaktion • Risikominimierung • Schadensminimierung • Wiederverwendung • Wartung • Durchlaufzeitver• Reparatur kürzug • Restwertabschätzung • Transportrückver• Recycling folgug • Diebstahlsicherung

Beispiele

ProduktlebenszyklusManagement

Customer-RelationshipManagement Effektive Kundenbetreuung • Bezahlmodelle • Marketing • Kundenintegration

lusmanagement kann die Verknüpfung RFID-bestückter Produkte mit einer Internetseite für optimierte Teilprozesse in den Bereichen Quellennachweis, Rückholaktion, Wartung, Reparatur, Recycling, Wiederverwendung oder Restwertabschätzung sorgen. Auf dem Gebiet des Customer Relationship Management können u. a. Bezahlmodelle, Kundenintegration und Marketing eine neue Qualität gewinnen (Fleisch 2003). Allerdings ist die Umsetzung derartiger Geschäftsmodelle von verschiedenen weiteren Voraussetzungen (z. B. Akzeptanz eigentumslosen Konsums, Preise für Dienstleistungen) abhängig.

5.2.4.1  S  upply Chain Management: Automatisierung, Steuerung   und Prozessoptimierung Auf Anwendungsebene werden vor allem Effizienzsteigerungen und Kostensenkungen von den Unternehmen als Vorteile genannt. Ursache dafür ist eine verbesserte Prognosegenauigkeit in der Absatzplanung. Überdies lassen sich Fehlchargen (z. B. abgelaufene Haltbarkeit bei Lebensmitteln) und Schwund (z. B. durch Diebstahl) reduzieren. So wird damit gerechnet, dass die Lagerbestände durch kürzere und zuverlässigere Planungszyklen in der Beschaffung ganz erheblich verringert werden. Damit reduziert sich auch die benötigte Lagerfläche. Der Schwund, bei Produkten wie Rasierklingen bis zu 30%, könnte durch RFID-Technik-gestützte Lieferkettenüberwachung eingedämmt werden. Aus Untersuchungen zum elektronischen Supply Chain Management ist bekannt, dass die betriebswirtschaftliche Optimierung der Wertschöpfungsketten – als ein Nebeneffekt – zur Erhöhung der Ressourcenproduktivität beitragen kann. (Behrendt/Würtenberger/Fichter 2003). Daher ist es plausibel, anzunehmen, dass im Zuge der weiteren Optimierung der Supply Chain durch den Einsatz der RFID-Technik auch die Stoff- und Energieströme mehr oder weniger effizienter werden.

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5.2.4.2  Serviceinnovationen in der Kühlkette Smart Labels werden im Lebensmittelbereich als ein Ansatz diskutiert, die Lebensmittelsicherheit zu erhöhen. Sie können die Dokumentation der Herkunft der Produkte (z. B. um Nahrungsmittelskandale wie BSE-verseuchtes Rindfleisch zu verhindern oder einzudämmen) verbessern helfen. Darüber hinaus ließe sich eine vollständige Überwachung der Kühlkette bei der Distribution von Lebensmitteln gewährleisten. So könnte ein Smart-Tag, beständig die Temperatur messen und an den Server übermitteln. Die Kaufhauskette Tesco in Großbritannien experimentiert mit RFID im Bereich Frischwaren und Tiefkühlkost. „Aber auch die Verlagerungen von Gütern von einem Lager ins andere, die Übergänge von Lastwagen in Container ließen sich auf diese Weise besser kontrollieren. So könnte ein Container mitteilen, wenn er unberechtigt geöffnet wird oder wenn er leer ist“ (Ostler 2003, S. 1). Auf diese Weise ließe sich der Anteil unverkäuflicher Produkte im Lebensmittelbereich senken, der infolge von Beschädigungen oder abgelaufenem Haltbarkeitsdatum nach Industrieangaben bei ungefähr einem Prozent (M-Lab 2003) liegt. Während in der Logistikkette der Lebensmittelbranche bereits ein hoher Automatisierungsgrad bei zur Überwachung der Lebensmittel erreicht ist, der aber durch RFID-Lösungen noch weiter verbessert werden kann, ist der Verbleib der Ware beim Verbraucher erfahrungsgemäß unkontrollierter. Jährlich verderben in Deutschland Lebensmittel im Warenwert von rund 7 Mrd. €. Erste Ansätze, dem Verbraucher Informationen über die von ihm gekauften Lebensmittel bereitzustellen, bieten internetfähige Kühlschränke und Gefriertruhen. Sie vereinen traditionelle Informations- und Kommunikationsfunktionen wie Fernsehen und E-Mail mit küchenspezifischen Diensten. Dazu zählen zum Beispiel Preisvergleiche von Produkten verschiedener Supermärkte, Empfehlungen für eine gesunde Ernährung und Kochrezepte für die Nahrungsmittel. Weitergehende Systemlösungen erprobten Bosch-Siemens und andere Hersteller Weißer Ware. Bisherige Versuche zeigen, dass die technische Machbarkeit intelligenter Hausgerätelösungen, z. B. die Vernetzung von Haushaltsgeräten oder die 0°C-Technologie bei Frischkühlern, vom Verbraucher nicht automatisch akzeptiert werden. Außerdem spielt die Frage der Preisakzeptanz eine zentrale Rolle. Mit der Markteinführung entsprechender Geräte ist aber frühestens in einigen Jahren zu rechnen. Inwieweit damit für den Kunden ein Zusatznutzen entsteht, bleibt abzuwarten.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens „Sustainable Markets eMERge“ (SUMMER) wurde mit Bosch Siemens Hausgeräte GmbH ein Praxisprojekt durchgeführt. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie die Funktion Kühlen aus Kundensicht erweitert und mit anderen Serviceleistungen in der Dienstleistungskette rund um die Versorgung mit qualitativ hochwertigen und unverdorbenen Lebensmitteln nutzensteigernd verknüpft und ökoeffizienter gestaltet werden kann.  

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

5.2.4.3  P  roduktlebenszyklus-Management: Instandhaltung   und Reparatur, Rückrufaktionen Bereits seit längerem werden in Fahrzeugen Messdaten elektronisch über den Zustand eines Fahrzeuges erfasst und zur Wartung und Reparatur genutzt. Während diese Daten bisher nur bei Werkstattaufenthalten ausgelesen werden, bieten mobile Übertragungswege neue Möglichkeiten der Fahrzeugwartung (Weinmann 2002). Dazu werden Daten über den technischen Zustand direkt aus den Fahrzeugen heraus per Funk an entsprechende Servicezentralen übertragen. Dass dies funktionieren kann, zeigen Formel 1 Fahrzeuge, wo routinemäßig Hunderte von Messdaten im Fahrbetrieb zur Überwachung des Fahrzeuges erfasst und an eine Leitstelle übermittelt werden. Für den normalen Autobetrieb ist dies noch weitestgehend Vision. Nahezu alle Autohersteller wollen aber kurz- bis mittelfristig Fahrzeugferndiagnose-Systeme einführen, legen sich aber bezüglich konkreter Lösungen noch nicht fest, bevor nicht derzeit noch bestehende Herausforderungen wie Infrastrukturkosten bewältigt sind. Die Einführung von Ferndiagnose-Systemen kann durch die RFID-Technik unterstützt und weiter praktikabel gemacht werden. So entwickelte Philips ein Reifendruck-Überwachungssystem, das auf einer RFID-Lösung basiert, und automatisch den Reifendruck des Fahrzeugs direkt misst. Eine regelmäßige manuelle Reifendruckprüfung ist nicht mehr nötig. Ein weiteres Beispiel ist das Notrufsystem Tele Aid von Mercedes. Bei Auslösung des Airbags wird automatisch (oder manuell) Hilfe zur Unfallstelle geschickt. Langfristig könnte sich die Fahrzeug-Ferndiagnose von „passiver und periodischer Diagnostik zu fahrzeuginitiierter Fehlermitteilung und Prognostik“ (Frost & Sullivan 2002) entwickeln. Dies bietet den Autoherstellern die Möglichkeit ihren Service weiter zu verbessern. Für Fahrzeughalter bietet die Fahrzeugferndiagnose insofern Vorteile, da sie über erforderliche Wartungen und Reparaturen durch den Hersteller informiert werden. Eine ausführliche Fehlerdiagnose vor einem Servicetermin könnte künftig helfen, Wartungsarbeiten gezielter vorzubereiten und schneller abzuwickeln. Unter ökologischen Gesichtspunkten könnte eine präventive Ferndiagnose im Rahmen der Integration von Internet, Mobilfunk und Smart Tags die Kraftfahrzeug-Lebensdauer steigern und überdies technische Pannen bereits im Vorfeld vermeiden oder deren Ausmaß begrenzen helfen. Serienfehler könnten frühzeitiger erkannt und Gegenmaßnahmen getroffen werden. Aufwendige Rückrufaktionen ließen sich damit eingrenzen. Nicht zuletzt könnte die Produktentwicklung insgesamt verbessert werden, indem früher identifiziert wird, wie gut sich ein neues Modell bewährt, wo eine neue Software oder die Vernetzung der Systeme noch Probleme bereitet, die möglichst rasch Abhilfe erfordern. 5.2.4.4  C  ustomer-Relationship-Management: Pay-per-use-Lösungen   für Sachgüter Die Idee, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzung, also Dienstleistungen zu verkaufen („pay-per-use“) wird bereits seit längerem diskutiert. Dadurch könnten

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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Anreize entstehen, neben neuen auch gebrauchte und aufgearbeitete, neuwertige Geräte einzusetzen. Leasingunternehmen hätten betriebswirtschaftlich ein Eigeninteresse an der Verlängerung der Nutzungsdauer und der Ausschöpfung der technischen Produktlebensdauer und makroökonomisch wäre bei hinreichender Marktdurchdringung eine Verringerung des Abfallaufkommens die Folge. Durch RFID-Technik werden solche Pay-per-use-Modelle in vielen Fällen erst praktikabel (Hilty 2003; Bohn 2002). So könnten Produktreklamationen und -wartungen erleichtert werden, aktuelle Sicherheitsinformationen zu Produkten einfacher übermittelt und neue Anreize zur sparsamen Nutzung von Produkten geschaffen werden. Verschiedene Unternehmen zielen in diese Richtung mit der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Electrolux testete internetfähige Waschmaschinen, die an Verbraucher vermietet und nach Gebrauch bezahlt wurden. Abgerechnet wurde über die Stromrechnung des Energieerzeugers Vattenfall, der an dem Projekt mitwirkte (Skottheim 2001). Allerdings wurde der Test von Elektrolux aufgrund von Schwierigkeiten mit Kooperationspartnern nicht in ein kontinuierliches Geschäftsmodell überführt. Mit digitalen Waschmaschinen experimentiert auch der italienische Haushaltsgerätehersteller Merloni Elettrodomestici. Das Geschäftsmodell ähnelt dem von Electrolux. Der Kunde least die Waschmaschine und zahlt für ihre Benutzung. Das Gerät ist hierzu mit dem WRAP-Protokoll (Web-ReadyAppliances) ausgestattet. Ein Mikrocontroller stellt die Verbindung zum Call-Center her, an das sämtliche erfassten Daten übertragen werden und überwacht den Pay-per-use-Betrieb. Auf diese Weise werden Serviceleistungen wie Fern-Diagnose und Tele-Alarm ermöglicht. Auch wenn verschiedene Konzepte für Pay-per-use Lösungen für Sachgüter auf der Basis von Smart Tags derzeit entwickelt werden, bleibt die Akzeptanz solcher Modelle vorerst fraglich. Auf Konsumentenseite besteht bisher eine geringe Bereitschaft zur Umstellung der Konsumpräferenzen in Richtung eines Nutzungskaufs. Was beim Telefonieren oder Stromverkauf gut machbar ist, und neuerdings auch bei Autoversicherungsprämien erprobt wird, lässt sich so auf Alltagssachgüter nicht übertragen. Dies liegt nicht zuletzt auch darin begründet, dass mit dem Eigentum an Produkten psychologische und soziale Funktionen verknüpft sind, die Identität, Freiheitsgefühl, Status und Lebensstil zum Ausdruck bringen. Eigentum hat gegenüber der Miete den grundlegenden Vorteil der unumschränkten räumlichen und zeitlichen Verfügbarkeit eines Produktes. Der Nutzungskauf schränkt diese Handlungsfreiheit durch vertraglich festgelegte Nutzungs- und Veränderungsrechte ein. Der Konsument fragt nicht nur einen Nutzen nach, vielmehr stellt er Nutzenbündel zusammen, die sich bezüglich Verfügbarkeit, Flexibilität, Aufwand, Kosten, Statussymbol etc. unterscheiden und für das Nachfrageverhalten bestimmend sind (vgl. Schrader/Einert 1998). Die Nutzenbündel hängen daher sehr vom Lebensstil des einzelnen Konsumenten, aber auch von der Art der Güter ab. Während bei bestimmten Verbrauchsgütern wie Strom, Gas oder Fernwärme die eigentliche Funktion, die sie erbringen sollen, im Vordergrund steht, sind die Nutzenbündel bei GebrauchsgüSmart Tags erlauben dynamische Autoversicherungsprämien. Die Höhe der Prämie wird beispielsweise nach der Zahl der gefahrenen Kilometer, der Fahrweise, den Tageszeiten, zu denen gefahren wird, berechnet.  

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

tern wesentlich komplexer. Neben Preis, Qualität, Funktionalität und Verfügbarkeit, die z. B. zu den wichtigsten Nutzenkriterien für Haushaltsgeräte zählen, gewinnen psychologische Motivationen bei Produkten wie Personal Computer und Fahrzeugen nicht nur an Bedeutung, sondern können sogar für den Eigentumserwerb ausschlaggebend sein. Ein „eigentumsloser“ Konsum auf der Basis von Miet- oder Leasinglösungen lässt sich kurz- und mittelfristig nur schwer realisieren, weil die Konsumenten nur sehr zögerlich bereit sind, sich auf reine Serviceangebote einzulassen. Smart Labels machen zwar das Handling von Pay-per-use-Lösungen effizienter und für den Kunden attraktiver, scheinen aber offenbar bestehende psychosoziale Hemmnisse gegenüber solchen Konzepten nicht überwinden zu können. RFID-unterstützte Pay-per-use-Lösungen sind in erster Linie eher für hochwertige teure oder wenig genutzte Produkte entwicklungsfähig. Dazu gehört beispielsweise der Bereich Heimwerken, Baueigenleistung und Gartenpflege, wo die Geräte weniger symbolbehaftet sind und eher temporär genutzt werden. Auch der Freizeit- und Sportbereich bietet Potenziale für Mietkonzepte. Für den Haushaltsgerätebereich ist zu erwarten, dass diejenigen Käufer eines Neugerätes (1 bis 4%), die prinzipiell bereit sind, Gebrauchtgeräte zu nutzen, auch für Leasing- und Mietkontrakte in Frage kommen. Weitaus größere Potenziale sind allerdings im gewerblichen Bereich zu vermuten, weshalb hier in erster Linie Chancen für die Entwicklung ökologischer Nutzungskonzepte bestehen. Gewerbliche Nutzer denken viel eher in Kosten- und Nutzenkategorien als private Nutzer und unterliegen einer eigenen Zweckrationalität. Im Vordergrund stehen hier Leasing- und Mietlösungen, die den gewerblichen Kunden Finanzierungs- und Wettbewerbsvorteile verschaffen. Vor allem angesichts der durch den technischen Fortschritt bedingten kürzer gewordenen Innovations- und Marktzyklen und dem damit einhergehenden hohen Wertverlust nehmen Leasing- und Mietkonzepte an Bedeutung zu. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, gleichzeitig Umwelt- und Kostenvorteile durch Wiederverwendung von Produkten und Komponenten im Ersatzteilgeschäft oder durch deren Vermarktung in Secondhand-Märkten zu erzielen.

5.2.5  Perspektiven Langfristig sind Einsatzgebiete der RFID-Technologie in vielen Produktnutzungssystemen auszumachen. Kurz- bis mittelfristig werden sich RFID-Systeme vornehmlich in der Logistik im produzierenden Gewerbe wiederfinden. Die Kennzeichnung von Waren, Objekten, Tieren und Personen, die Gewährleistung der Fälschungssicherheit, Instandhaltung und Reparatur, die Diebstahlsicherung, die Überwachung (Maschinen und Personen) von Zutritt, Routen, Verhalten, das Monitoring der Umwelt, Verleih- und Mehrwegsysteme, Automatisierung, Steuerung und Prozessoptimierung zählen zu den vorherrschenden Anwendungssegmenten von RFID-Lösungen in den nächsten 10 Jahren. Mit Blick auf diese Entwicklungen weist die Analyse über die bisher (in der Öffentlichkeit) vornehmlich diskutierten Gefahren in den Bereichen IT-Sicherheit

5.2 Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart Label

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(u. a. Manipulation oder unberechtigter Zugriff), Daten- und Verbraucherschutz (u. a. Gewährleistung des Rechts auf informationelle Selbstbestimmtheit) hinaus auf umweltpolitische Gestaltungsbedarfe hin. Sollte ein Szenario Wirklichkeit werden, wonach alle Verpackungen mit Smart Labels ausgestattet werden, könnte dies den Silberverbrauch stark ansteigen lassen, sodass künftig Engpässe nicht auszuschließen sind. Hier sind alternative Technologien, die auf anderen, weniger kritischen Materialzusammensetzungen beruhen, zu entwickeln. Abfallseitig lassen die vergleichsweise geringen additiven Stoffströme durch den Eintrag von Smart Label nicht erwarten, dass die Entsorgung vor grundsätzlich neuen Aufgaben steht. Allerdings sind bei Abschätzungen der Zusammensetzung von Restmüll zukünftig gegebenenfalls Korrekturen bezüglich des Elektronikschrottgehaltes vorzunehmen, da Smart Labels zunehmend in Alltagsgegenstände eingebettet sind. Ungeachtet der wahrscheinlich handhabbaren Abfall- und Toxizitätsaufgaben führt der Austrag von Kupfer und anderen hochwertigen Metallen aus dem Wertstoffkreislauf zu einem Rohstoffverlust, der immer wieder durch Neumaterial ausgeglichen werden muss. Durch den Eintrag von Smart Labels in das Verpackungs-Recycling (Hohlglas, Papier/Karton/Verbund, Kunststoffe, z. B. PET, Aluminium und Weißblech) sind bei der stofflichen Verwertung Kollisionen mit Qualitätsanforderungen (z. B. Kupfer im Stahl-Recycling) möglich. Auf Anwendungsebene ist schwer abzuschätzen, mit welchen ökologischen Effekten RFID-Lösungen verbunden sind. Die Auswirkungen hängen nicht nur von der RFID-Technik allein ab, vielmehr ist eine Vielzahl von Nutzungsfaktoren entscheidend. Da nur qualitative Angaben vorliegen, sind Aussagen über die Umwelteffekte diesbezüglich bislang nur ansatzweise und in grober Näherung möglich. Trotzdem lassen sich erste Aussagen treffen: • Smart Label basierte Lösungen bieten grundsätzlich die Möglichkeit, sämtliche Produktlebensphasen vom Design bis zur Entsorgung des Produktes zu erfassen. Der Einsatz der Smart Label-Technologie dient dabei bisher vorrangig der Optimierung von Geschäftsabläufen. Im B2B-Bereich lassen sich Kosten in verschiedenen Bereichen senken: Logistik, Service, Wartung, Reparatur, Garantieforderungen, Weiterverwendung und Entsorgung von Produkten. • Im B2C-Bereich sind die Anwendungspotenziale weitgehend spekulativ. Neben aussichtsreichen Anwendungen (z. B. präventive Fernwartung, Überwachung der Lebensmittelkette) lassen viele Anwendungen in Konsumgüterbereichen nur schwer einen Zusatznutzen für den Verbraucher erkennen. Beispielhaft ist der „smarte“ Kühlschrank, der automatisch Waren nachbestellt. Die Entwicklung ist hier bisher weitgehend technologiegetrieben. Fragen des individuellen Kundennutzens bzw. der Akzeptanz sind dabei weitgehend ungeklärt. Als große Akzeptanzhürden dürften sich die informationelle Überforderung sowie Aspekte der Privatheit und des Datenschutzes erweisen. Mit Blick auf das Marktpotenzial sind daher eher Nischenanwendungen wahrscheinlich. • Das Konzept, anstelle von Sachgütern nur deren Nutzung, also Dienstleistungen zu verkaufen („pay per use“), wird durch Smart Label in vielen Fällen praktika-

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

bel. Die organisatorische Abwicklung solcher Lösungen wird auf diese Weise erheblich vereinfacht. Dies berührt aber nicht die viel wichtigeren psychologischen und sozialen Funktionen des Produktkaufs, sodass kaum davon ausgegangen werden kann, dass Smart Labels die Bereitschaft zum pay-per-use über die bereits ohnehin erschlossenen Bereiche des Nutzungskaufs hinaus wesentlich fördern wird. • Zwar sind durch Anwendungen der Smart-Label-Technik keine „Quantensprünge“ bei der Dematerialisierung von Stoff- und Energieströmen zu erwarten. Gleichwohl bestehen beachtenswerte Potenziale zur Erhöhung der Ressourcenproduktivität durch die Integration von Smart Label in ein elektronisch gestütztes Supply Chain-, Life Cycle- und Customer-Relation-Ship-Management. Auch wenn die meisten der in Unternehmen diskutierten Entwicklungslinien zunächst nur Optionen sind, deren Einlösung noch offen ist, und die Erschließbarkeit der Potenziale verschieden eingeschätzt wird, bestehen doch erhebliche Chancen, die identifizierten Umweltentlastungseffekte künftig stärker zum Tragen kommen zu lassen, als dies heute der Fall ist.

5.3  E  -Paper: Systemprodukte für eine Zeitung   auf elektronischem Papier Ein Bildschirm zum Blättern – die größte Revolution seit Erfindung des Buchdrucks (Rolf Froböse, Morgenwelt Wissenschaft 12.2.2001), Elektronisch wiederverwendbares Papier ist wirklich das Papier der Zukunft. Es wird die Art und Weise ändern, wie Menschen über das Drucken nachdenken und die Preis-, Werbe- und Informationsmöglichkeiten revolutionieren, mit denen Geschäfte ihren Kunden erreichen. (Bon Spraque, Manager von Xerox Parcs und Gyricon Media, 7.12.2000, golem.de) Was ist das: Es bietet exzellente Auflösung und hohen Kontrast unabhängig vom Blickwinkel, braucht keine Stromquelle, ist leicht, spottbillig und im wörtlichen und übertragenen Sinne höchst flexibel – ganz im Gegensatz zu heutigen Computerbildschirmen? Natürlich, Sie haben es erraten. Kein Wunder, dass herkömmliches bedrucktes Papier im digitalen Zeitalter keineswegs ausstirbt, sondern mehr denn je allgegenwärtig bleibt (Steve, Spektrum der Wissenschaften, 5/2002).

Die Ablösung des herkömmlichen Papiers durch digitale Netze und Darstellungstechniken wird schon seit langem diskutiert. Bisher waren die elektronischen Medien aber nicht in der Lage, das Papier zu verdrängen. Papierdrucke sind nach wie vor deutlich verbreiteter als die reine Datenverarbeitung und -darstellung mittels Computer und Internet. Auch mobile digitale Lesegeräte vermochten bisher ebenfalls nicht herkömmliche Printmedien zu verdrängen. Beispielsweise wurde mit den

Dies ergab eine von Minolta in Auftrag gegebene repräsentative Umfrage in Deutschland durch das Meinungsforschungsinstitut Ipsos (zit. nach: Berliner Zeitung 18.8.2000).  

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

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so genannten E-Books versucht, das Lesen digitaler Bücher losgelöst vom PC attraktiver zu machen – allerdings bisher mit relativ bescheidenem Erfolg. Neben unsicheren Erlösmodellen (fehlende Bereitschaft der Konsumenten für Online-Informationen zu zahlen), den Schwierigkeiten beim Abrechnen kleiner Zahlungsbeträge (Microbilling), der unsicheren Datenübertragung und den Unsicherheiten beim Copyright sind vor allem auch technische Hemmnisse zu verzeichnen. Elektronisches Papier (Foliendisplays) könnte einige der technisch bedingten Nachteile (Handhabbarkeit, Bequemlichkeit, Lesbarkeit u. a.) ausräumen und somit die Akzeptanz für elektronische Zeitungen, Zeitschriften oder Bücher steigern. E-Paper scheint ein „ernstzunehmendes Substitutionsprodukt für traditionelle Printmedien“ (Zinnbauer/Thiem 2002, S. 2) zu sein. Die Vorteile einer Zeitung auf elektronischem Papier liegen aus Nutzersicht • in der Beibehaltung der subjektiven Eigenschaften und Merkmale der Papierzeitung bei gleichzeitigem Angebot von neuen Funktionen und • der Vereinfachung und Modernisierung von Aufgaben, wie z. B. das elektronische Ausschneiden, Einfügen, Speichern und Senden von Artikeln. Sollte für E-Paper ein Massenmarkt geschaffen werden können, so könnte dies erhebliche Auswirkungen auf die Produktnutzungssysteme im Medienbereich haben. Neben Transformationen innerhalb herkömmlicher Wertschöpfungsketten sind neue Wertschöpfungsketten und Marktstrukturen zu erwarten. So dürfte diese Entwicklung zu einem größeren Umbruch der bisherigen vor- und nachgelagerten Marktstrukturen im Produktions- und Vertriebsbereich führen (Zinnbauer 2002, S. 2). Es ist zu vermuten, dass sich mit der Zeitung auf elektronischem Papier nicht nur die Herstellungs- und Zustellkosten senken, sondern die Aktualität der Zeitung deutlich erhöhen lässt, da die Informationserstellung nicht länger vom Zeitbedarf für Druck und Transport der Zeitung abhängig ist. Nachteilig dürfte sich die Rekonfiguration der Wertschöpfungsaktivitäten (vorgelagert) für die Holz- und Papierindustrie, als auch (nachgelagert) für die Druckindustrie und das Transportwesen auswirken. Mit einem zurückgehenden Wertschöpfungspotenzial wäre bei den indirekten Distributionswegen und dabei insbesondere beim Einzelhandel zu rechnen. Für die IT-Industrie und Telekommunikationsanbieter dürften sich die Veränderungen hingegen vorteilig auswirken. Auch die ökologischen Auswirkungen sind bei dieser Technologie neu zu bestimmen. Die Eigenschaften von elektronischem Papier, die von den verschiedenen Unternehmen und Forschungseinrichtungen angekündigt werden, sind: • • • •

Geringer Materialeinsatz für die Herstellung, Niedriger Stromverbrauch während der Nutzung, Wiederverwendbarkeit und -beschreibbarkeit (im Gegensatz zu Papier), Bessere Wiedergabeeigenschaften als herkömmliche Displays.

Diese Eigenschaften lassen deutlich geringere Umweltbelastungen, verglichen mit herkömmlichen Bildschirmen oder Printmedien, hinsichtlich Ressourcenverbrauch und Energieeinsatz vermuten. Bis dato existieren allenfalls einige Spekulationen. Die vorliegende Fallstudie soll hierzu eine Abschätzung liefern.

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Wertschöpfung

• Verlage: Einsparung aufwändiger Produktions- und Logistikprozesse • Wegfall vor- und nachgelagerte Produktionsprozesse (Holz-. Papier-, Druckindustrie, Transportwesen) • Abnahme des Wertschöpfungspotenzials indirekter Distributionswege • Neue Geschäftsfelder für Telekommunikationsdienstleister

Kundennutzen

• Zeitung auf elektronischem Papier bei gleichzeitigen onlinespezifischen Mehrwerten wie Multimedialität, Verlinkungen, Suchfunktionen • Individualisierungspotenziale im Medienkonsum

Umwelt

• Veränderung des Umweltprofils von Zeitungs- und Zeitschriftenmedien • Substitutionspotenzial für herkömmliche Printmedien

Abb. 5.3   Veränderungspotenziale im Medienbereich durch E-Paper. (Quelle: eigene Darstellung)

Mögliche Veränderungspotenziale durch E-Paper fasst Abb. 5.3 zusammen.

5.3.1  E-Paper und Mediennutzung Da Zeitungen oder Zeitschriften auf elektronischem Papier noch nicht auf dem Markt existieren, geht es zunächst in diesem Abschnitt darum, das Innovationskonzept in den Wandel der Mediennutzung einzuordnen. Die Analyse, die dazu dient, Hinweise auf das Markt- und Nutzungspotenzial zu bekommen, wird in fünf Schritten vorgenommen: 1. ist das Konzept einer Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier von anderen Formen digitaler Zeitungen abzugrenzen. 2. ist die Dynamik des Print- und Online-Marktes zu erfassen. 3. ist das Anwendungsfeld für E-Paper als elektronische Zeitung oder Zeitschrift zu beschreiben. In Science-Fiction Filmen wie in Steven Spielbergs Film „Minority“ wird dem Zuschauer das Lesen elektronischer Zeitungen als Alltagsmedium illustriert.  

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

101

4. sind bisherige Muster der Zeitungs- und Onlinenutzung herauszuarbeiten und auf mögliche E-Paper-Lösungen zu projizieren. 5. ist auf bisherige Erfahrungen mit Online-Erlös- und Geschäftsmodellen einzugehen.

5.3.2  Begriffliche Abgrenzungen Der Begriff E-Paper (auch e-Paper, ePaper usw.) als Abkürzung für „electronic paper“ (elektronisches Papier) ist nicht eindeutig. Er wird für verschiedene Technologien und Anwendungen gebraucht. In technologischer Hinsicht bezeichnet E-Paper die – ursprünglich von Sheridon bereits 1975 am Xerox Palo Alto Research Center formulierte – Grundidee eines Foliendisplays mit papieraffinen Eigenschaften. Im engeren Sinne wird mit demselben Begriff eine bestimmte in den 1990er Jahren am MIT entwickelte Technologie bezeichnet. Daneben existieren noch andere Technologien, wie E-Ink, ePyrus oder OLED, die im Kern ebenfalls auf Foliendisplays abzielen. Auch bei der LCD-Technologie wird an flexiblen Varianten geforscht. Bei allen Verfahren wird durch gezielte Steuerung der Ladung mit Hilfe eines in die Folie eingebetteten Schaltkreises ein Substrat (elektrophoretische Materialien, lichtemittierende Dioden etc.) zu Wörtern, Grafiken und Bildern konfiguriert (Zinnbauer/Thiem 2002). Diese bleiben in einem Zustand solange bis eine Veränderung der Ladung herbeigeführt wird. Unterschiede bestehen bei der Beleuchtung. Während die E-Paper- und E-Ink-Technologie ohne eigene Beleuchtung auskommt, kommen OLED und bistabile LCDs ohne Tageslicht aus, d. h. dass sie auch noch im Dunkeln genutzt werden können. Welche der Technologien in der Lage sein werden, papieraffine Eigenschaften aufzuweisen und sich durchsetzen werden, lässt sich derzeitig nicht prognostizieren. Frühestens in drei bis fünf Jahren sind ausgereifte Technologien für eine Zeitung auf elektronischem Papier zu erwarten. Bisher gibt es nur relativ kleine Formate, die in speziellen mobilen Endgeräten eingesetzt werden. Philips verwendet die E-Paper-Technologie bisher bei E-books. Siemens zeigte bereits auf mit ePyrus auf der Cebit 2003 eine Version im Format eines PDA, der an der Seite ein ausrollbares Display besitzt. Daneben eignen sich Foliendisplays zum Einsatz in Werbetafeln und Regalstoppern oder bei der Preisauszeichnung in Supermärkten, wo derzeit diese Technologien erprobt werden. Als wichtige Einsatzbereiche für die OLEDTechnologie gelten insbesondere Kraftfahrzeuge, Mobilkommunikation und Smart Cards, aber auch Monitore für spezielle Anwendungen und virtuelle Displays für Videokameras und Head-mounted Displays. Neben der technologisch fokussierten Verwendung des Begriffs E-Paper wird von E-Paper auch in einem Anwendungskontext gesprochen. So werden faksimilierte Zeitungen, die im Internet seit einigen Jahren angeboten werden, im deutschen Sprachraum namensgleich mit E-Paper bezeichnet. Es handelt sich dabei um mehr oder weniger exakte digitale Abbildungen der Print-Versionen. Die komplette

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Zeitungsseite, wie man sie als herkömmliche Druckversion kennt, wird im Maßstab verkleinert originalgetreu in das Onlinemedium übernommen und dort mit spezifischen Navigations- und Nutzungsmöglichkeiten verbunden (Bucher 2003). Neben der Einstellung verschiedener Größen (von der ganzen Seite im Überblick zu lupenhaften Vergrößerungen) werden leseerleichternde Funktionen angeboten, wie ein direkter Link vom Ende eines Artikelteils auf die Seite, auf der der Artikel fortgesetzt wird, oder die Umwandlung von Web- und E-Mail-Adressen in Links und Suchfunktionen. Diese Variante, die (vor allem in den USA) auch als Digital Editions oder Electronic Editions bezeichnet wird, verbindet die Präsentationsmöglichkeiten der gedruckten Zeitung und der Online-Zeitung. Insofern werden E-Paper häufig nicht isoliert angeboten, sondern sind Teil der Online-Zeitung des entsprechenden Verlages. Eine spezielle Form von E-Paper ist die Ausgabe von Zeitungen an dezentralen Verteilungsstellen, an denen sie auf Abruf individuell ausgedruckt werden können. Das niederländische Unternehmen Publishers Electronic Printing Concept (PEPC) vertreibt digitale Zeitungen weltweit an Automaten, an denen man über 100 Zeitungen aussuchen und in weniger als zwei Minuten ausdrucken lassen kann. Darunter befinden sich die „Los Angeles Times“, oder „USA Today“. Aus Deutschland sind die „Süddeutsche Zeitung“ und „Die Welt“ erhältlich. Die Zeitungsverlage liefern eine PDF-Version ihrer Ausgabe an PEPC. Über ein Satellitennetzwerk wird die Ausgabe nach der elektronischen Verarbeitung bei PEPC an die Ausgabeautomaten geschickt. Die „International Newspaper Kiosks“ finden sich vorwiegend in Flughäfen und größeren Hotels, werden aber auch temporär bei internationalen Veranstaltungen eingesetzt (BDZV Intern, 12.9.2003, S. 8). Ein weiterer Entwicklungsstrang verbindet sich mit der Idee eines „Digitally Augmented Paper“. Im Gegensatz zum Konzept einer Zeitung auf Foliendisplay, wo die klassische Zeitung durch eine Zeitung auf einem elektronischen Medium ersetzt werden soll, handelt es dabei um papierbasierte Texte mit Links, die auf andere Texte oder Animationen verweisen. Sie können mit Hilfe eines speziellen Stiftes und entsprechender Lesegeräte aktiviert und über Displays visualisiert werden. Dieser Ansatz wurde von einem Forschungskonsortium unter Beteiligung von Hewlett Packard, der ETH Zürich (Schweiz) und dem Kings College (Großbritannien) im Rahmen der europäischen Initiative „The Disappearing Computer“ entwickelt. Diese Übersicht zeigt, dass es eine einheitliche Definition von elektronischem Papier nicht gibt. Die Begriffe spiegeln die Dynamik der technologischen Entwicklung und der Suche nach Anwendungsgebieten wider. Das hier interessierende Anwendungsfeld ist der Einsatz von elektronischem Papier als mobiles Endgerät zum Lesen von Zeitungen und Zeitschriften. In der Falluntersuchung wird in diesem Sinne (unabhängig von der eingesetzten Technologie) von einer Zeitung (oder Zeitschrift) auf elektronischem Papier gesprochen (vgl. auch Mallik 2003).

http://www.paperplusplus.net, 20.10.2006. Erste Anwendungen beziehen sich auf Kinderbücher, Materialien für Studenten und Museen. Zukünftige Anwendungsfelder des „Digitally Augmented Paper“ werden auch bei Printmedien gesehen.    

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier Abb. 5.4   Unterscheidungen zwischen Displaytechnologien, Endgeräten und Anwendungen. (Quelle: eigene Darstellung)

Displaytechnologien

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Endgeräte

Anwendungen

Foliendisplays

Mobile Endgeräte

Zeitungen/ Zeitschriften

OLED Bistabile LCDs

Laptop PDA e-book

Online-Zeitung Faksimile im Internet (e-paper, Digital Edition)

E-Ink E-paper ePyrus

E-paper

Zeitung auf elektronischem Papier

Digitally Augmented Paper

5.3.3  Dynamik des Print- und Online-Medienmarktes Die Printmedien sind mit der zunehmenden Digitalisierung einem erheblichen Wandel unterworfen. Die Wertschöpfung besteht heute zu einem Großteil aus Aktivitäten, die es vor einigen Jahren noch nicht gab. Insbesondere die Investitionen in internetbasierte Vertriebs- und Geschäftsmodelle sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Heute gibt es kaum noch eine Tageszeitung, die nicht auch eine Online-Zeitung anbietet. Im Wettbewerb um die „Aufmerksamkeit“ konnten sich insbesondere die Zeitschriftenmarken gut behaupten, indem sie bewusst auf das Medium Internet gesetzt und ihre Printinhalte mit den Webseiten verknüpft haben. So war der „Spiegel“ weltweit eines der ersten Nachrichtenmagazine, die online präsent waren. „Durch Onlineaktualität und Onlinefunktionalität ist es den Verlagen gelungen, Printleser und neue Nutzer hinzuzugewinnen und somit für dynamisches Wachstum der Printmarken zu sorgen“ (VDZ 2003, S. 7). Auch die Lokal- und Regionalpresse ist im Internet zunehmend präsent. Zunehmend gehen die Printverlage dazu über, ihr Online-Angebot um faksimilierte Ausgaben ihrer Printausgaben zu erweitern. Verbunden ist damit die Erwartung der Verlage, dass „die Leser das sinnliche Erlebnis der Zeitung auch im Netz wieder finden können“ (Bucher 2003, S. 434). Nahezu alle großen Hersteller und Zeitungsverlage bieten unterschiedliche E-Paper Versionen ihrer Printausgabe im Internet an. Unter den E-Paper Anbietern befinden sich große Printhäuser wie die New York Times, die Neue Zürcher Zeitung und das Handelsblatt. Auch Publikumszeitschriften setzen auf E-Paper-Lösungen. Das Sportjournal Kicker hat bereits 2003 den OnlineAuftritt um eine E-Paper-Version erweitert. Für den Nutzer liegt die Stärke von EPaper in der Komplementärfunktion zur gedruckten Ausgabe (Bucher 2003, S. 443). Für die Verlage besteht die „Attraktivität der E-Paper-Lösung darin, dass ein journalistisches Online-Produkt ohne Onlinejournalisten produziert werden kann, allein auf der Basis einer technischen Transformation“ (Bucher 2003, S. 434). Gerade in

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

der schwierigen Finanzlage, in der sich Verlage schon seit längerem befinden, ist dieser Kostengesichtspunkt ein wesentliches Argument für E-Paper (Bucher 2003, S. 434). Obwohl Online-Zeitungen und Internetaktivitäten stark zugenommen haben und weiter zunehmen werden, sind die vor wenigen Jahren noch befürchteten Verluste im Printbereich ausgeblieben. Vielmehr zeichnet sich in der Medienbranche mittelfristig eine deutliche Konvergenz von Print- und Online-Medien ab. Das Wachstum der Online-Zeitungen geht bisher kaum zulasten der Printversionen. Kannibalisierungseffekte der Online-Töchter zu Ungunsten der Print-Mutterhäuser sind nicht auszuschließen. Eher wird das Internet als inhaltliche Ergänzung der Muttermedien eingesetzt, da es verstärkt die Chance zur Bindung bisheriger und neuer, junger Zielgruppen bietet. Mit einer einheitlichen Informationsbasis werden verschiedene Medien bedient und es lassen sich neue Wachstumsfelder jenseits der herkömmlichen Printbereiche erschließen. Ein erhebliches Marktpotenzial wird bei mobilen Mediendiensten gesehen, das allerdings erst sukzessive erschlossen wird und derzeit vielfach noch keinen entscheidenden Einfluss auf das Wirtschaftsergebnis hat. Was das Konzept einer Zeitung auf elektronischem Papier anbetrifft, wird seit längerem in der Medienbranche darüber diskutiert. Das Thema ist weitgehend technisch getrieben, wobei der technische Entwicklungsstand vor einigen Jahren deutlich optimistischer gesehen wurde, als er sich heute darstellt. Deshalb hat das Konzept einer Zeitung auf elektronischem Papier derzeit noch keine praktische Geschäftsrelevanz. Gleichwohl wird die technologische Entwicklung von den Verlagshäusern aufmerksam verfolgt. Mit einer Relevanz dieser Technologie wird in einigen Jahren gerechnet.

5.3.4  Nutzung von Print- und Onlinemedien Die Rolle von PC und Internet bei der Mediennutzung hat in den letzten Jahren dynamisch zugenommen. Dies betrifft sowohl ihre Verfügbarkeit als auch ihren Stellenwert im Alltag. Obwohl die Internetnutzung ständig zunimmt, ging bisher der Zeitschriften- und Zeitungskonsum nicht auffallend zurück. Print- und Online-Medien erfüllen jeweils verschiedene Nutzen und werden entsprechend selektiv für unterschiedliche Zwecke genutzt. Dabei sind nach empirischen Befunden (Gerhards/Klingler 2003; ARD/ZDF 2008; Schönbach 2003) folgende Nutzungsmuster festzustellen: • Nach der ARD/ZDF-Online-Studie 2008 weist die Tageszeitung nach wie vor eine relativ hohe tägliche Nutzungsfrequenz auf. Auf die Gesamtbevölkerung bezogen liegt der Anteil derjenigen Erwachsenen ab 14 Jahren, die täglich eine Tageszeitung zur Hand nehmen bei 59% (ARD/ZDF 2008). Wer die Online-Ausgabe einer Zeitung täglich liest, ist oftmals ARD/ZDF 2008 auch ein regelmäßiger Leser der gedruckten Ausgabe (Schönbach 2003). Über ein Viertel der Onlinenutzer lesen sogar mehr also zuvor. Mehr als die Hälfte derjenigen,

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

•

•

•

•

105

die täglich eine Online-Zeitung nutzen, lesen täglich auch die entsprechende Druckausgabe. Das wichtigste Motiv, die Online-Zeitung abzurufen ist, dass sie früher informiert sein wollen. Die Online-Zeitung dient zur Aktualisierung der gedruckten Information, also der Überbrückung zweier aufeinanderfolgenden Zeitungsausgaben (Schönbach 2003; ARD/ZDF 2008). Allerdings gibt es deutliche Unterschiede zwischen On- und Offlinern: Vergleicht man die intermedialen Nutzungsanteile der einzelnen Medien zwischen Gruppen mit bzw. ohne Internetzugang, also bei On- und Offlinern, zeigt sich, dass insbesondere die tägliche Fernsehnutzung und die Tageszeitungslektüre unter den Druck der Onlinenutzung geraten sind (ARD/ZDF 2008). Onlinenutzung ist in starkem Umfang informations- und serviceorientiert. Bevorzugt werden aktuelle Informationen, Veranstaltungshinweise für die Region, Informationen über PCs und Software, Kleinanzeigen oder Arbeitsangebote. Das Internet wird sehr stark als Recherchemedium genutzt. Die Relevanz des Internets zur Unterhaltung ist deutlich geringer gegenüber Fernsehen und Hörfunk, die neben aktuellen Informationen hier ihre Domänen haben (ARD/ZDF 2008; Gerhards/Klingler 2003). Was die Nutzungsorte anbetrifft, hat die Tageszeitung einen deutlichen Nutzungsschwerpunkt zu Hause, das Fernsehen ist ebenfalls weitgehend ein Zuhause-Medium. Das Internet wird in erheblichem Umfang am Arbeits- oder Ausbildungsplatz genutzt, zunehmend aber auch zu Hause (Gerhards/Klingler 2003). Der Stellenwert der Individualisierung von Zeitungsinformationen als Mehrwert für den Leser wurde deutlich überbewertet. Viele Leser schätzen das Überraschungspotenzial einer gedruckten Zeitung, das eine Online-Zeitung bisher nicht bieten kann. Beim Online-Medium muss man eher wissen, ob etwas interessant genug ist, um sich im Menu durchzuklicken (Schönbach 2003). Für aktuelle Informationen rangiert das Internet als Informationsquelle gegenüber Tageszeitung, Fernsehen und Radio bezogen auf die Gesamtbevölkerung an letzter Stelle. Jugendliche und online-affine Bevölkerungsgruppen nutzen im Vergleich zur Gesamtbevölkerung elektronische Medien überdurchschnittlich häufig, während die Tageszeitung deutlich unterdurchschnittlich zur aktuellen Information herangezogen wird (Gerhards/Klingler 2003; ARD/ZDF 2008).

Zusammenfassend ist festzustellen, dass der zentrale Stellenwert der klassischen Medien wie Tageszeitungen, TV und Hörfunk im Mediennutzungsmix durch Online-Medien bisher kaum berührt wird. Mit der stärkeren Durchdringung des Internets im Alltag finden aber Verschiebungen statt. Diese sind bei Jugendlichen und online-affinen Nutzern besonders sichtbar. Die Konkurrenz der Medien untereinander, auch um die Zeitbudgets der Nutzer, wird bei diesen Gruppen sichtbarer. Unter der Annahme, dass diese Gruppen der „Zukunft“ etwas näher dran sind, als der Durchschnitt der Bevölkerung rechnen Gerhards und Klingler in ihrer Studie zur Mediennutzung der Zukunft damit, dass das Internet für immer mehr Menschen ein wichtiges Informationsmedium werden wird (Gerhards/Klingler 2003). Dies geschieht eher in Ergänzung, teilweise auch in Konkurrenz zu Fernsehen, Hörfunk und Tageszeitung. Die Bindung an die klassischen Medien lässt nach, ohne dass die

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5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

grundsätzliche Wertschätzung abnimmt. Deutliche Konkurrenzbeziehungen zeichnen sich in Zukunft am ehesten für die Tageszeitungen ab.

5.3.5  Anwendungsfeld des E-Papers als elektronische Zeitung Auf die Frage, wie das Anwendungsfeld des E-Papers als elektronische Zeitung aussehen könnte, kann auf Konzepte der Hersteller zurückgegriffen werden. Den Vorstellungen der Hersteller (E-Ink, Gyricon Media etc.) zufolge soll die Zeitung auf elektronischem Papier aus einem flexiblen Material bestehen und über wesentliche Eigenschaften einer herkömmlichen Zeitung verfügen. Sie soll genauso gelesen, gefaltet und getragen werden können. Die aktuelle Ausgabe der Tageszeitung kann aus dem Netz auf dieses Trägermedium geladen und danach an jedem Ort gelesen werden. Dabei sollen bisher übliche Verwendungsgewohnheiten, die über das reine Lesen hinausgehen, weiterhin möglich sein und teilweise funktional ausgebaut werden. Dazu gehören beispielsweise das Markieren oder Archivieren bestimmter Artikel oder ganzer Ausgaben. Durch diese Eigenschaften soll dem Leser das Gefühl gegeben werden, weniger ein technisches Gerät in der Hand zu halten, sondern etwas Ähnliches wie eine Zeitung oder Zeitschrift. Anders als die PC- und damit ortsgebundene Lektüre von Internetzeitungen müssen gewohnte Lesesituationen, wie z. B. während des Frühstücks oder in der Bahn, nicht mehr aufgegeben werden (Zinnbauer/Thiem 2002, S. 5). Einer Erhebung zufolge ist besonders die fehlende Portabilität von bisherigen Internetangeboten ein wesentlicher Grund für die Präferierung herkömmlicher Zeitungsprodukte (zit. nach Zinnbauer/Thiem 2002, S. 5). Nachteilig wirkt sich besonders auch die fehlende Markenidentität der Webangebote aus. Hinzukommen der mangelnde Lesekomfort und die fehlende Möglichkeit, eine ganze Seite einer Zeitung oder Zeitschrift komplett zu sehen, ohne scrollen oder klicken zu müssen. Die Weiterentwicklung der portablen Endgeräte, die zunehmend Merkmale von Papier in Bezug auf Auflösung, Gewicht und Flexibilität aufweisen, kommt der Anforderung, die Markenidentität der gedruckten Zeitung im Internet zu erhalten, entgegen. Über die papieraffinen Eigenschaften hinaus werden von den Herstellern weitere Funktionalitäten erwogen, die gegenüber dem Printmedium einen Zusatznutzen erbringen können. Gedacht ist an onlinespezifische Mehrwerte wie Multimedialität, Ausbau der Verlinkungen und Suchoptionen. Künftig sollen auch Farbdarstellungen möglich sein, was eine Voraussetzung für die Darstellung von Zeitschriften ist. IBM hatte bereits 1999 ein Designkonzept vorgelegt. Die Größe der elektronischen Zeitung entspricht ungefähr DIN-A4. Sie kann flach in einer Mappe gerollt oder gefaltet transportiert werden. Der Leser schließt seine elektronische Zeitung an das Internet an, lädt Texte, Grafiken und Bilder in den Zwischenspeicher und projiziert diese auf beidseitig mit elektronischer Tinte „bedruckte“, flexible und faltbare Seiten. Hat man die ersten Seiten gelesen, ruft man die nächsten aus dem Speicher ab. Über Tasten werden die Funktionen „neue Abschnitte zeigen“, „Artikel ausschneiden“ und „Ausgabe aktualisieren“ gesteuert (Deider 1999, S. 2). Abgesehen

Nicht möglich

Mehrere Artikel pro Seite

Keine; nur Einscannen möglich

Personalisierbarkeit

Strukturierung

Integration in die digitale Medienwelt

Erweiterbarkeit

Kosten

Unabhängig vom Blickwinkel

Faltbare, dünne Plastikfolie; farbig, uneingeschränkter Betrachtungswinkel Keine, da unbekanntes, noch nicht existierendes Medium

Elektronische Zeitung (Konzept)

Elektronisch, über Datennetze (kabellos, kabelgebunden) Fixe Anschaffungskosten für das Gerät; variable Kosten pro Artikel, Ausgabe/Abonnement Potenziell Zeitschriften, Multimediadokumente

Entwicklungsgegenstand, potenziell hoch Möglich bezüglich Inhalte, Werbung, Kleinanzeigen Mehrere Artikel pro Seite; E-Paper-Zeitung mit Navigations- und Steuerungsmöglichkeiten Mittel, künftig bessere multimediale Anwen- Entwicklungsgegenstand, potenzidungen (durch UMTS) möglich ell hoch

Unkomfortabel, Archivierung, Versendung etc. möglich Möglich bezüglich Inhalte, Werbung, Kleinanzeigen Ein Artikel pro Seite

Physisch über Handel, Kioske Elektronisch, über Datennetze (kabellos, oder Zusteller kabelgebunden) Nur variable Kosten pro Exemp- Fixe Anschaffungskosten für das lar oder Abonnement Gerät; variable Kosten pro Artikel, Ausgabe/Abonnement Keine Multifunktionalität eingeschränkt, künftig Multimediadokumente

Gering

Wirtschaftliche Aspekte Distribution

Kein dezidiertes Medium, multifunktionale Geräte

Zeitung auf bekannten mobilen Endgeräten

Sehr hoch, da traditionelles Geringe Verbreitung Medium Recht unempfindlich; hohe Abhängig von Gerät und Funktionalität des Transportabilität Anzeigeprogramms Gute Lesbarkeit; hoher Kontrast Abhängig vom Blickwinkel

Beliebig faltbares und teilbares Papier

Printzeitung

Lesbarkeit Inhalte und Struktur Elektronische Verarbeitbarkeit

Handhabbarkeit

Derzeitige Affinität zum Medium

Medium und Ergonomie Medium/Geräteeigenschaften

Aspekte

Tab. 5.3   Vergleich verschiedener Zeitungsvarianten und Nutzenaspekte. (Quelle: in Anlehnung an Schryen 2002)

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier 107

108

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

von Designstudien, die einen illustrativen Eindruck vermitteln, ist das konkrete Design der Endgeräte und deren Ausstattung mit Funktionen zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht absehbar. Derzeit ist elektronisches Papier noch im Rahmen von niedrig-auflösenden, großflächigen und starren Displays im Einsatz. Kleinflächige und hochauflösende Displays befinden sich bei herkömmlichen mobilen Endgeräten wie PDA oder E-Book in der kommerziellen Einführungsphase. Philips brachte mit E-Ink ein Lesegerät für elektronische Bücher 2004 auf den asiatischen Markt. Es besteht aus zwei zusammenhängenden Seiten, die aber immer noch in einem starren Rahmen eingebettet sind. Rank Xerox präsentierte erste Prototypen, die Daten nicht direkt auf das E-Paper übertragen, sondern die erst in einen speziellen Drucker eingelegt werden müssen, der das elektronische Papier beschreibt. Eine kabellose Übertragung von Informationen auf ein flexibles elektronisches Papier (radio paper) ist in den nächsten Jahren zu erwarten. Während bei der Entwicklung der Foliendisplays noch erhebliche Herausforderungen bewältigt werden müssen, was Flexibilität, Auflösung und Graustufen- und Farbdarstellung anbetrifft, ist die Re-Formatierung für neue tragbare Endgeräte, die die Inhalte und den Aufbau der Printausgabe beibehält, weiter. Mit dem sogenannten Kent-Format gelingt es, Zeitungsinhalte auf Display-Format des Tablett-PCs zu präsentieren. Die Displayfläche entspricht in Größe und Orientierung Zeitungsseiten. Die Seiten füllen eine Bildschirmseite, die Seitenzahl ist pro Ausgabe fest definiert; ein Hoch- und Runterscrollen ist daher nicht nötig. Artikel werden mit Schlagzeilen, Untertiteln, Verfasser und gegebenenfalls Foto nur überblickartig gezeigt, ein Antippen bringt den vollen Text im leicht lesbaren Dreispaltenformat. Die Seiten sind in 4 Felder untergliedert, die den Standardformaten für Zeitungsseiten entsprechen. Anzeigen können entsprechend leicht in die Inhaltsseiten integriert werden. Fotos, Texte und Anzeigen lassen sich beliebig verlinken. Die Seiten können auch Audio- und Videoelemente enthalten (BDZV Intern 2003, S. 10).

Mit diesen Eigenschaften kommt das Kent-Format den Anforderungen einer elektronischen Zeitung schon sehr nahe. Noch stehen aber einer Verbreitung wesentliche Hemmnisse gegenüber. Die Datenmengen sind sehr groß. Eine vollständige Ausgabe einer großen Tageszeitung (im Kent-Format) hätte zehn bis zwölf Megabytes, mit zusätzlichem Ton und Video würden es zusammen sogar 25 MB. Ohne Breitbandverbindung wäre eine Übertragung kaum praktikabel durchführbar. Hemmend wirkt sich auch die niedrige Verbreitung der Web-Tabletts aus. Sollten sie sich durchsetzen, könnten sie als technologische Interimslösung auf dem Weg zu einer elektronischen Zeitung angesehen werden können.

5.3.6  Geschäfts- und Erlösmodelle Seitens der Hersteller und der Medienbranche gibt es erste Geschäftsmodelle für mobile Zeitungen.  

Benannt nach der Kent State University in den USA.

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

109

Mit Blick darauf wird deutlich, dass der Handel mit digitalen Medienprodukten sich in einer Suchphase nach erfolgreichen Geschäfts- und Erlösmodellen befindet. Als vorteilhaft gilt die Individualisierung von Medienprodukten, d. h. die Differenzierung der Angebotsformen einschließlich der Bepreisung, die Bereitstellung von Medieninhalten auf Abruf (On-demand) und die Bildung von Versionen z. B. nach Erscheinungsterminen oder Kundengruppen. Durch die damit verbundenen vielfältigen Automatisierungs- und Einsparungsmöglichkeiten bei Produktion und Vertrieb werden weitreichende Rationalisierungseffekte gesehen, die vor allem dadurch entstehen, dass kostenintensive Medienbrüche vermieden werden können. Neben der Kostenreduktion verspricht man sich die Bindung alter und die Erschließung neuer Kundengruppen. Die jüngste Konsolidierungsphase hat jedoch gezeigt, dass viele Geschäfts- und Erlösmodelle nicht tragfähig waren. Die Erstellung von Informationsinhalten wird immer kostspieliger, auch die Internetinvestitionen haben deutlich zugenommen. Das verstärkt die Konzentrationstendenzen der Medienbranche und führt zu Aktivitäten, die Distributionsbasen zu erweitern. Als gravierendes Hemmnis bei der Umsetzung neuer Geschäftsmodelle gilt insbesondere die bisherige „Zahlungsunwilligkeit“ der Konsumenten (Oertel 2001). Da das Internet im Wesentlichen noch als kostenloses Informationsmedium wahrgenommen wird und Software größtenteils als Freeware angeboten wurde, betrachten gerade Endverbraucher das Netz als öffentliches Gut. Nur wenigen Verlagen ist es bisher gelungen, die eigenen Kosten der Online-Abteilungen zu erwirtschaften und darüber hinaus einen Gewinn zu erzielen. In vielen Medienhäusern werden die Onlineabteilungen als Cost-Center geführt und die Ausgaben als Marketingkosten verrechnet. In Konkurrenz um die Aufmerksamkeit der Nutzer haben die Zeitschriften zwar erfolgreich ihre Printinhalte mit den Webseiten verknüpft, aber erst wenige arbeiten profitabel. Dies ändert sich aber. Von den verschiedenen Online-Ertragsoptionen (Fichter 2004b) messen alle Printmedien der Online-Werbung die höchste Priorität bei. Der Anteil der Werbung am Online-Umsatz lag 2003 bei Publikumsverlagen bei 71%, bei Fachzeitschriften betrug der Anteil 55% und bei Zeitungen 55% (VDZ/BCG 2002). Es wird erwartet, dass die Bedeutung der Werbeeinnahmen an den Onlineerträgen in allen Printmedien künftig zurückgehen wird, während andere Ertragsquellen wichtiger werden. Dabei setzen die verschiedenen Medien jeweils andere Schwerpunkte. Publikumsverlage setzen vor allem auf Printabo-Verkaufserträge. Die Abonnementgenerierung über das Internet ist heute bereits ein wichtiger Vertriebskanal. Beim SPIEGEL wird jedes zehnte Abonnement über das Internet bestellt, bei GEO jedes siebte. Für die Unternehmen stellt der Onlineaboverkauf eine Substitution der klassischen Vertriebswege dar, ist aber wesentlich kostengünstiger. Bei Fachzeitschriften ist neben den Online-Werbeeinnahmen die Contentvermarktung die wichtigste Einnahmequelle. Bei Zeitungen wird erwartet, dass die Contentvermarktung mehr Bedeutung bekommen wird. Sie setzen vor allem auf Paid Content. Den Paid Services (SMS/ MMS, Chat, Dating etc.) wird ein großes Innovationspotenzial zugesprochen, das sukzessive erschlossen wird. Daneben erwarten die Verlage in Zukunft einen weiteren Bedeutungszuwachs bei der Abogenerierung über das Internet.

110

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Mit Blick auf E-Paper ist die Einführung einer Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier in diese Entwicklungen einzubinden. Für die Verlage stellt sich dabei vorrangig die Frage, ob und in welcher Weise Zeitungen oder Zeitschriften auf elektronischem Papier ergänzend oder substituierend zum Printprodukt angeboten werden sollen. Dabei können bewährte Geschäfts- und Erlösmodelle auch auf E-Paper-Lösungen übertragen werden, gleichzeitig lassen sich aber auch neue Geschäfts- und Erlösmodelle entwickeln. Diese werden sich vermutlich in der folgenden Bandbreite bewegen: • Eine Variante setzt auf die komplementäre Onlinedarstellung der gedruckten Ausgabe. Die Zeitungen oder Zeitschriften sind hinsichtlich Aufbau und Inhalte identisch. Der Vorteil für die Leser liegt darin, dass er an die gewohnten Gestaltungs- und Nutzungsformen anknüpfen kann. Dies dürfte insbesondere in der Einführungsphase ein erfolgskritischer Faktor sein. • Eine zweite Entwicklungsmöglichkeit, die mit der ersten kombiniert werden kann, ist die Erweiterung des Komplementärmodells durch onlinespezifische Mehrwerte, wie aktuellere Informationen, Hintergrundberichte, Multimedialität, Verlinkungen und Suchmöglichkeiten. Anstelle einer reinen Komplementärlösung sind mehrere Ausgaben bei der Zeitung auf elektronischem Papier möglich. • Schließlich sind spezielle Lösungen denkbar. Zum Beispiel könnten auf den Auslandsvertrieb abgestimmte Geschäfts- und Erlösmodelle einer Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier die Verbreitung der Ausgabe im Ausland steigern helfen oder es könnten Zeitungen, die wegen der kostenintensiven Logistik als Printausgabe nicht im Ausland angeboten werden, auch im Ausland vertrieben werden. Die Stärke von E-Paper liegt in der Komplementärfunktion zur gedruckten Ausgabe. Daher scheint die Simulation des gewohnten Zeitungslesens, was Gestaltungsstandards und Nutzungsformen anbetrifft, der wichtigste Erfolgsfaktor zu sein. Aus einer Marktanalyse geht hervor, dass „die Zeitungsleser sich wie gewohnt eine standardisierte Zeitung wünschen, die sie kostenpflichtig um persönliche Interessengebiete erweitern können“ (zit. nach Mallik 2003). Gewünscht werden zwei Ausgaben pro Tag. Die Folieneigenschaft des elektronischen Papiers wird als unproblematisch erachtet und stellt in ersten Tests mit Nutzern zufolge „keinen großen Nutzenverlust im Vergleich zur Haptik des gewohnten Papiers und somit voraussichtlich kein Wechselhemmnis“ (Zinnbauer 2002, S. 15) dar. Die bevorzugte Form ist das Abonnement. Gleichzeitig soll die Zeitung aktueller sein. Die Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier soll intuitiv bedienbar sein, möglichst etablierte Technologien verwenden und sich optimal in den individuellen Tagesablauf integrieren lassen (Mallik 2003). Eine rein internetbasierte Verbreitung wäre damit eher hinderlich. Nicht zu unterschätzen ist auch die Bedeutung von transparenten Abrechnungsverfahren für die Kunden. Einerseits gibt es gegenüber dem festnetzbasierten Internet beim Mobilfunk besser akzeptierte Zahlungssysteme, andererseits bereitet das Microbilling, also das Abrechnen kleiner Zahlungsbeträge, große

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

111

Tab. 5.4   Erfolgskritische Faktoren für Geschäfts- und Erlösmodelle von E-Paper-Lösungen. (Quelle: eigene Zusammenstellung) Faktoren

Beschreibung

Lesequalität/Bedienkomfort

Abhängig von Design des Endgeräts, Leseformat und -qualität, Bedienkomfort (intuitive Bedienung), Technologieverfügbarkeit, Endgerätepreis Standard/Format Aussichtsreiche Marktchancen bei Übertragung der Standards und Nutzungsgewohnheiten konventioneller Printmedien auf E-Paper-Lösungen Preis/Zahlungsbereitschaft Schwer einzuschätzen; erst langsam ist es möglich, die Nutzungs- und Zahlungsbereitschaft für digitale Mediendienste zu profilieren; ein wichtiger Faktor dabei dürften die Telekommunikationskosten für die Mediendienste sein Mehrwertdienste Bei reinen Komplementärlösungen sind eher Substitutionseffekte zu erwarten. Bei aktuelleren, häufigeren, möglicherweise kürzeren Ausgaben mit zusätzlichen Mehrwertdiensten sind eher Additionseffekte zu vermuten

Schwierigkeiten und macht vielfach die Darstellung der Wirtschaftlichkeit von Online-Diensten (Paid-Content, Paid Services) im Medienbereich bisher schwierig. Die Tab. 5.4 fasst die erfolgskritischen Faktoren für Geschäfts- und Erlösmodelle von E-Paper-Lösungen zusammen.

5.3.7  Ökologische Effekte 5.3.7.1  Umwelteigenschaften von Foliendisplays Die Umwelteffekte von Foliendisplays (E-Paper, E-Ink, E-Pyrus, OLED etc.) und bistabilen LCDs sind bisher kaum bekannt. Jedoch lassen sich erste Anhaltspunkte über die Umwelteigenschaften dieser Displays (auf Basis einer Herstellerbefragung10) nennen: Ressourceneffizienz  Mengenmäßig bedeutsam ist das Trägermaterial. Hier werden je nach Konzept verschiedene Kunststoffe oder Metalle eingesetzt. Die Firma E-Ink gibt an, dass faltbare, drucksensitive Displays rund 30% gegenüber heutigen vergleichbaren LC-Displays leichter sein werden. Gegenüber anderen Flachdisplaytechnologien, wie LCDs, ist deshalb ein geringerer Ressourceneinsatz zu vermuten. Ungeklärt ist die Größe des zur Herstellung der Materialien entstehenden ökologischen Rucksacks.

Befragt wurden 2004/2006 Vertreter folgender Unternehmen bzw. Verbände: Merck, Schott Glas, Sharp Electronics, Philips, Siemens, E-Ink, Deutsches Flachdisplay Forum (DFF). 10 

112

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Produktionsbedingte Umweltbelastungen  Produktionsbedingte Umweltbelastungen liegen zum einen im Ausschuss, zum anderen in der Emission gesundheitsrelevanter Substanzen. Verglichen mit der Produktion von LCDs ist die Herstellung von E-Paper-Technologien deutlich einfacher. Die Ausschussquote bei LCDs liegt bei rund 10% (vor einigen Jahren betrug sie ca. 30%). Bei der Herstellung von Foliendisplays wird mit deutlich höheren Materialausbeuten gerechnet, wodurch der Materialverbrauch gegenüber herkömmlichen LCDs geringer ausfällt. Teilweise können produktionstechnische Verfahren der LCD-Herstellung zur Produktion von Controller-Schalterkreisen oder Farbfiltern für die Herstellung des elektronischen Papiers übernommen werden (Schryen/Karla 2002, S. 570). Bei Verwendung der OLED-Technologie kann das ganze Display aus einer einzigen Glas- oder Kunststoffplatte hergestellt werden. Technologische Herausforderungen liegen in der weiteren Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Verringerung der Materialkosten für die organischen Substanzen und der Entwicklung materialsparender Beschichtungsverfahren in der Produktion (möglichst hohe Materialausbeute) sowie der hermetischen Verkapselung der Bauelemente zum Schutz vor Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit, die beide zu einem Abbau der OLEDs beitragen. Inwieweit umwelt- und gesundheitsgefährdende Stoffe bei der Produktion emittiert werden, ist unbekannt. Schadstoffgehalt  Die Prototypen und ersten am Markt verfügbaren Displays verwenden noch Glas als Trägersubstrat, das aber nicht biegbar ist und deshalb nur als Zwischenlösung dient. Die Transistoren bestehen aus amorphem Silizium wie bei den TFT-LCDs. Bei flexiblen Anzeigen sind organische Halbleiter (leitfähige Polymere) vorgesehen. Nach dem Gyricon-Prinzip schwimmen rotierende Kügelchen in Öl in einer dünnen, transparenten Silikonfolie. Bei der E-Ink-Technologie sind die Kügelchen mit einem schwarzen Öl gefüllt, in dem weiße, positiv geladene Titandioxid-Partikel schwimmen. Bei einer neueren Version sind die Kügelchen mit einer klaren Flüssigkeit gefüllt, in der sich sowohl weiße als auch schwarze Partikel mit unterschiedlicher Polarität befinden (Lemme 2004). Canon verwendet bei elektrophoretischen Displays geladene Toner-Partikel, die sich in einer Flüssigkeit zwischen zwei Kunststofffolien befinden. E-Pyrus (Siemens) setzt sich im Wesentlichen aus drei Schichten zusammen: einem PET-Substrat, das mit einem organischen Leiter (PEDOT) beschichtet ist, einem als Folie gestalteten Elektrolyten und einer mit demselben organischen Leiter beschichteten PET-Folie (Lemme 2004). Bei OLED werden als organische Leuchtdioden verschiedene Kunststoffe eingesetzt, darunter Poly-Phenylen-Vinylen, Polyfluoren, Polythiophen und Polyvinylchlorid. Die Bayer AG bietet „Baytron P“ als leitfähiges Polymer auf Basis niedermolekularer Verbindungen an. Die Anode besteht aus Indium-Zinn-Oxid oder aus verwandten oxidischen Verbindungen. Da die Zusammensetzung der Foliendisplays nicht näher bekannt ist, kann die Öko- und Humantoxizität nicht abgeschätzt werden. Bei herkömmlichen LCDs ist unter toxikologischen Gesichtspunkten vor allem Quecksilber kritisch. Quecksilber befindet sich bei LCDs in den Leuchtröhren für die Hintergrundbeleuchtung. Bei Foliendisplays wird Quecksilber nicht eingesetzt, da keine Hintergrundbeleuchtung notwendig ist.

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

113

Lebensdauer  Hauptproblem bei der OLED-Technologie ist die vergleichsweise geringe Lebensdauer (nach 7.000 h ist die Helligkeit auf die Hälfte reduziert). Die technische Lebensdauer des elektronischen Papiers wird nach Herstellerangaben (Gyricon) auf 10.000 h geschätzt. Die Nutzungsdauer muss damit aber nicht identisch sein. Der Markt für Informations- und Kommunikationsgeräte wird durch eine hohe Innovationsdynamik und hohe Produktivitätsfortschritte bestimmt, was sich in kurzen Innovations- und Produktzyklen niederschlägt. Da es sich bei elektronischem Papier um eine sehr junge Technologie handelt, muss davon ausgegangen werden, dass auch nach der Markteinführung erster Geräte auf Basis von E-Paper, die Entwicklung der entsprechenden Technologien weiterhin sehr schnell voranschreiten wird und verbesserte Geräte von verschiedenen Herstellern in kurzen Abständen auf dem Markt erscheinen werden (und es zu einem ähnlichen Szenario Tab. 5.5   Zusammensetzung von Foliendisplays. (Quelle: eigene Zusammenstellung) Material

Funktion

Technologie

Toxikologische Aspekte

Aluminium Calcium Magnesium Silber Glas (Soda, Borsilicat)

Metall-Kathode Metall-Kathode Metall-Kathode Metall-Kathode Substrat

Unbedenklich Unbedenklich Unbedenklich Unbedenklich Unbedenklich

Metallfolien PET-Folie (ePyrus) Polymerfilm (PolyPhenylen-Vinylen, Polyvinylchlorid u. a.) Titandioxid-Partikel

Substrat Substrat Polymer coating

OLED OLED OLED OLED E-Ink, OLED E-Ink E-Pyrus OLED

Elektrophoretischer Stoff

E-Ink

Poly-3,4-ethylendioxythiophene PEDOT Tonerpartikel

Elektrophoretischer Stoff Elektrophoretischer Stoff

E-Pyrus

In Diskussion bezüglich Herstellverfahren und Verklappung der Dünnsäure k. A.

Öl Silikonfolie Indium-Zinn-Oxid

Füllmaterial Kapsel Steuerelektronik

E-Ink Gyricon

Amorphes Silizium Nickel Cadmium

Steuerelektronik Batterien Batterien

Canon

k. A. Unbedenklich k. A.

Tonerpartikel: Harzbestandteile mit Kohlenstoff (Carbon Black), z. T. magnetische Metalloxide. Industrieruße (Carbon Black) als krebserzeugend (MAK 3-III) eingestuft. k. A. Unbedenklich Zinn: Lungenreizstoff (anorganische Verbindung); Toxizität: 2 G, S, F Unbedenklich Allergen Bedenklich, wenn Cadmium unkontrolliert in die Umwelt gelangt

114

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

wie bei Mobiltelefonen kommen könnte, nämlich einem Austausch der Geräte in kurzen Abständen, ohne dass diese ihr Lebensende erreicht haben11). Stromverbrauch  Bei Nutzung der OLED-Technologie erscheinen Energieeinsparungen bis zu einem Faktor 3 bis 5 gegenüber klassischen Beleuchtungselementen möglich, so dass damit ausgestattete mobile Geräte deutlich länger mit einer Energiequelle durchhalten können. Die Leistungsaufnahme eines 20″ großen OLED-Displays liegt bei 25 W. Die E-Paper und E-Ink-Technologie kommt mit noch weniger Stromverbrauch aus, da der Bildschirminhalt auch ohne Versorgungsspannung erhalten bleibt. Der Energieverbrauch für die Darstellung ergibt sich hauptsächlich aus dem erstmaligen Erzeugen des Bildes, bei dem zuerst alle Pixel umgeladen werden müssen. Eine Zusammenstellung der Leistungsaufnahme verschiedener Flachdisplays findet sich in Abb. 5.5. Je nach Displaytechnologie und Häufigkeit der Neubeschreibung brauchen Bildschirme auf E-Ink-Basis größenordnungsmäßig ein Zehntel bis ein Zehntausendstel weniger Energie als vergleichbare LC-Displays. Der energetische Vorteil verringert sich, wenn der Bildaufbau häufig erfolgt, wie dies beispielsweise bei multimedialen Darstellungen oder bei einer Informationssuche im Internet der Fall wäre. Schnelle Bildänderungen, beispielsweise bei Videowiedergabe, wären deshalb recht energiehungrig. Abfall und Recycling  Angesichts des geringen Materialeinsatzes sowie (nach derzeitigem Wissensstand) dem Fehlen von wirksamen Mengen toxischer Stoffe, wie

Transmissives Farb-AMLCD

Reflexives Farb-STN

Reflexives Farb-AM-LCD Frontbeleuchtung Monochromes E-InkDisplay Aktualisierung alle 10 s Monochromes E-InkDisplay Aktualisierung alle 100 s 0,1

1

10

100

1000

10000

Abb. 5.5   Leistungsaufnahme (in Milliwatt) von E-Ink im Vergleich mit herkömmlichen LCDisplays. AM-LCD Active-matrix liquid crystal display, STN Super-Twisted-Nematic, s Sekunde. (Quelle: E-Ink in: Lemme 2004) 11  Besonders ausgeprägt ist der Rückgang der Nutzungsdauer bei mobilen Endgeräten im Telefonbereich. Die durchschnittliche Nutzungsdauer von Mobiltelefonen liegt heute bei unter 2 Jahren.

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

115

Tab. 5.6   Grobabschätzung der Umwelteffekte von Foliendisplay-Technologien gegenüber vergleichbaren LC-Displays. (Quellen: Firmeninformationen von E-Ink, Gyricon, Siemens, Canon sowie Deutsches Flachdisplay Forum (DFF)) Umweltfelder

Umweltbelastung

Erläuterungen

Ressourcenverbrauch



Produktionsbedingte Umweltbelastungen



Schadstoffgehalt



Lebensdauer



Stromverbrauch



Abfall/Recycling



30% geringerer Materialeinsatz bei E-Ink gegenüber heutigen vergleichbaren LC-Displays Höhere Materialausbeute gegenüber LCD-Produktion Quecksilberfrei, Zusammensetzung teilweise nicht bekannt 7.000 (OLED) bis 10.000 (E-Paper) Betriebsstunden; Nutzungsdauer kann auf 2 Jahre geschätzt werden 1/10 bis 1/10.000 geringerer Stromverbrauch als herkömmliche LC-Displays; abhängig von Displaytechnologie und Häufigkeit der Neubeschreibung bzw. des Bildaufbaus Verschmelzung von Display und Elektronik erschwert Stoff-Recycling

 abnehmende Umweltbelastung,  wenig veränderte Umweltbelastung,  höhere Umweltbelastung

z. B. Blei oder Quecksilber bei CRT- bzw. LCD-Bildschirmen, kann davon ausgegangen werden, dass die Entsorgung „einfacher“ als bei den herkömmlichen Bildschirmen oder anderen elektronischen Geräten sein wird. Wenig realistisch erscheint eine sortenreine Trennung der Displaywerkstoffe, da Foliendisplays sich aus mehreren Kunststofflagen zusammensetzen, die aus verschiedenen Kunststoffsorten bestehen und die miteinander laminiert werden. Erschwert wird das Recycling auch durch die zunehmende Verschmelzung von Display und Steuerelektronik. Eine Entwicklungsaufgabe ist deshalb der Einsatz möglichst recyclebarer Materialien in Massenstromverfahren. Beschichtungsverfahren mit denen dies möglich ist, werden derzeit (bei der OLED-Technologie) erprobt.

5.3.7.2  Zeitung auf elektronischem Papier im Vergleich mit anderen Medien Umweltauswirkungen einer Zeitung auf elektronischem Papier wurden von Kamburow (2004) im Rahmen einer Ökobilanz anhand des Primärenergieaufwands

116

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

abgeschätzt. Die Annahme und Modellierung eines Nutzungssystems für Zeitungsinhalte auf Basis von E-Paper diente als Grundlage für einen Vergleich mit herkömmlichen Print- und Online-Zeitungen. Die Varianten, die miteinander verglichen werden, sind durch folgende Eigenschaften charakterisiert: Print-Zeitung  Als Vergleichsgrundlage diente die Zeitung „Der Tagesspiegel“. Diese Zeitung hat auch eine elektronische Faksimile-Ausgabe, die auch als „E-Paper“ bezeichnet wird. „Der Tagesspiegel“ ist eine Tageszeitung, die mit einem durchschnittlichen Umfang von 28 bis 32 Seiten (ohne Werbe- und Sonderbeilagen) erscheint. Das Verbreitungsgebiet der Auflage ist der Großraum Berlin/Potsdam und die umliegenden Gebiete. Die durchschnittliche Auflage beträgt 150.000 Exemplare pro Tag. Es handelt sich also eher um eine Zeitung mit regionaler Verbreitung, auch wenn sie im gesamten Bundesgebiet (Deutschland) erhältlich ist. In die Berechnung fließt ein ganzes Zeitungsexemplar ein. Da der Erwerb nur einer bestimmten Anzahl von Artikel physisch nicht möglich ist, wird nicht allein die funktionelle Einheit „Lesen der Tagesnachrichten – acht Artikel“ zugrundegelegt, sondern ein ganzes Zeitungsexemplar. Da ein Zeitungsexemplar in Deutschland durchschnittlich von 2,2 Lesern gelesen (BDZV 2003) wird, wird von einer Nutzerquote von 45% pro Leser ausgegangen. Online-Zeitung  Als Vergleichsgrundlage dient die elektronische Faksimile-Ausgabe der Zeitung „Der Tagesspiegel“. Es handelt sich dabei um eine originalgetreue elektronische Wiedergabe der Print-Ausgabe, die auch als „E-Paper“ bezeichnet wird. Das Layout, die Größe und der Inhalt der Online-Zeitung sind mit denen der Print-Zeitung identisch – das bedeutet aber auch, dass der Informationsinhalt nicht tagesaktuell, sondern wie bei der Print-Zeitung einen Nachrichtenrückblick auf den vorherigen Tag bietet. Wie die Print-Ausgabe ist die Online-Zeitungsausgabe auch kostenpflichtig, im Gegensatz zum normalen Internet-Nachrichtenangebot. Der Leser hat die Möglichkeit, die Gesamtausgabe in Originalgröße im PDF-Dateiformat auf seinen PC herunterzuladen (Dateigröße ca. 10 MB) und ohne ständige Verbindung mit dem Internet (offline) zu lesen, jedoch nicht auszudrucken. Daneben besteht die Möglichkeit, die Zeitung auch im Original-Erscheinungsbild online im Internet zu lesen. Jede Zeitungsseite wird zur Übersicht in einem an das Bildschirmformat angepassten bzw. verkleinerten Format dargestellt. Der Leser hat dann die Möglichkeit, einzelne Artikel anzuwählen und in einer vergrößerten Ansicht zu lesen. Dabei steht zum einen eine reine HTML-Textversion des redaktionellen Beitrages zur Auswahl, zum anderen kann aber auch der gewählte Beitrag in seinem originalen Erscheinungsbild und entsprechender Größe als Bild (im JPEG-Format12) gelesen werden. Die einzelnen Zeitungsartikel können, im Gegensatz zur PDF-Gesamtausgabe, auch ausgedruckt werden. Zeitung auf elektronischem Papier  Da ein funktionierendes Wiedergabegerät auf Basis von Foliendisplays noch nicht existiert, wird ein mögliches Design und der JPEG: Joint Photographic Experts Group; gebräuchliches Dateiformat für grafische Darstellungen. 12 

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

117

Funktionsumfang eines zukünftigen E-Paper-Lesegerätes angenommen. In einem Kunststoffgehäuse befindet sich das zusammengerollte E-Paper-Display, das zum Lesen herausgezogen werden kann; in dem Gehäuse befinden sich zusätzlich die Energieversorgung in Form eines Lithium-Ionen-Akkus, ein Teil der (Steuer-) Elektronik für das Display, der Datenspeicher (z. B. Flash-Speichermodul) sowie ein Datenfunkmodul (nach dem Bluetooth-Standard) für den Datenempfang. Zum Betrieb des Gerätes wird noch ein Ladegerät benötigt sowie die Verpackung (Karton) für den Vertrieb. Diese Annahmen beruhen auf bereits existierenden Prototypen und auf Ankündigungen von Herstellern. Neben einer Festnetz-gebundenen, teilmobilen Übertragung via Internet bis zu einem Bluetooth-Sendemodul (das z. B. in einem PC oder Laptop integriert ist) kommt auch eine Übertragung über das Mobilfunksystem (z. B. über UMTS13) in Frage (Zinnbauer 2002; Karla 2004b). Als Dateiformat wird das PDF-Format angenommen, da viele andere faksimilierte Zeitungen im Internet bereits im PDF-Format vorliegen. Die zugrundegelegte Zeitung „Der Tagesspiegel“ ist im PDF-Format durchschnittlich 10 MB groß. Vergleicht man diese verschiedenen Mediennutzungsvarianten bezüglich der damit verbundenen Primärenergieaufwendungen ergibt sich folgendes Bild: Es wird deutlich, dass das Lesen der Zeitung auf elektronischem Papier den mit Abstand höchsten Primärenergieaufwand benötigt und dabei der Energieaufwand der mobilen Variante (Datenübertragung über das UMTS-Mobilfunknetz) noch einmal deutlich über den Energieaufwand für die teilmobile Lösung (Datenübertragung und Herunterladen über Internet und PC) liegt. Dies ist bei der mobilen Variante in erster Linie auf den hohen Primärenergieaufwand für die Datenübertragung über das UMTS-Mobilfunknetz zurückzuführen. Da zudem die gesamte Zeitungsausgabe und nicht nur einige Artikel (wie bei der Variante Online-Zeitung) übertragen werden, ist auch die übertragene Datenmenge ungleich größer als bei der Online-Zeitung. Die Print-Zeitung benötigt in diesem Vergleich den niedrigsten Primärenergieaufwand, obwohl auch hier ein ganzes Zeitungsexemplar (aufgeteilt auf alle Leser) in die Bilanz einfließt und nicht nur die Tagesnachrichten (entsprechend der funktionellen Einheit – acht Artikel). Selbst die selektive Nutzung der Online-Zeitung, bei der tatsächlich nur die acht Artikel gelesen werden, führt zu einem höheren Primärenergieaufwand als das Lesen der Print-Zeitung. Dies ist in erster Linie auf den Aufbau der Online-Ausgabe des „Tagesspiegels“, aber auch vieler anderer Zeitungen, die eine originalgetreue elektronische Ausgabe besitzen, zurückzuführen. Der Leser muss zuerst die Übersichtsseiten, die den größten Anteil an der gesamten Datenmenge besitzen, aufrufen, um die für ihn interessanten Artikel zu finden und zu lesen. Das Verhältnis von reinen Nutzdaten (Nachrichtentexte – 0,075 MB) zur restlichen übertragenen Datenmenge (Datenoverhead, Übersichtsseiten – 0,775 MB) ist in diesem Fall sehr ungünstig. Es fällt auf, dass bei fast allen Varianten ausschließlich ein einzelner Prozess das Gesamtergebnis dominiert. Während dies bei der Print-Zeitung der Herstellungsprozess des Zeitungsdruckpapiers ist, ist es bei der Zeitung auf elektronischem 13 

UMTS: Universal Mobile Telecommunication System.

118

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme Energieaufwand für das Lesen der Tagesnachrichten - acht Artikel 48,1

50 Herstellung

Distribution

Gebrauch

40

MJ

30

20 11,2 10

0

1,49

1,97

Print-Zeitung, anteilig

Online-Zeitung

ZeP (Internet)

ZeP (UMTS)

Abb. 5.6   Kumulierte Primärenergieaufwendungen der Zeitungsvarianten. (Quelle: Kamburow 2004)

Papier die Übertragung der Daten auf das Lesegerät. Nur bei der Online-Zeitung tragen die Datenübertragung und der PC-Gebrauch in etwa zu gleichen Teilen zum Gesamtergebnis bei. Entgegen früheren Erwartungen zeigt die ökologische Grobabschätzung, dass sich die günstigen Umwelteigenschaften von E-Paper (geringer Stromverbrauch, Materialeffizienz, Wiederverwendbarkeit etc.) nicht automatisch in einer Umweltentlastung niederschlagen. Vielmehr hängt die Nettobilanz von verschiedenen Einflussfaktoren (Nutzungsintensität, Endgeräte, Ausdruck von Nachrichten etc.) im Anwendungssystem ab. Mit Abstand der wichtigste Parameter ist der durch die elektronischen Übertragungswege verursachte Energieaufwand. Speziell das Beispiel einer Datenübertragung von Inhalten über das UMTS-Mobilfunksystem zeigt, dass einerseits E-Paper aufgrund seiner Eigenschaften für mobile Anwendungen prädestiniert ist und mit großer Wahrscheinlichkeit hier auch sein Hauptanwendungsgebiet finden wird, aber andererseits genau diese mobilen Dienste, durch die hohen Energieaufwendungen einer „Überall-Verfügbarkeit und -Inanspruchnahme“, die ökologischen Vorteile von E-Paper überkompensieren und aus ökologischer Sicht unvorteilhaft erscheinen lassen. Zwar ist von Effizienzsteigerungen bei den elektronischen Netzen auszugehen. Angesichts der Größenordnungen würde sich auf absehbare Zeit mit Internet und UMTS das Ergebnis kaum ändern. Daher ist der Blick auf alternative Übertragungswege zu richten. Neben den hier angesprochenen Übertragungsmöglichkeiten (Internet, UMTS) kommen prinzipiell auch andere Technologien für die schnelle drahtlose Datenübertragung in Betracht. Dies sind insbesondere DAB und DVB-T.14 DAB, Digital Audio Broadcasting – Digitaler Radiofunk; DVB-T, Digital Video Broadcasting Terrestrial – Terrestrisches Digitales Fernsehen. 14 

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

119

Es handelt sich dabei um Funkstandards und -Technologien für die Übertragung von digitalen Radio- (DAB) und Fernsehinhalten (DVB-T). Beide Funkstandards bieten, neben der Übertragung der normalen Inhalte (Radio, Fernsehen) auch Datenübertragung auf gesonderten Kanälen an. Ausgehend von den hohen Datenübertragungsraten von DAB und DVB-T wäre die Übertragung der Zeitungsinhalte (auch im PDF-Format) auf ein Lesegerät auf Basis von E-Paper mit einem integrierten Empfänger durchaus denkbar. Im Gegensatz zu Internet und Mobilfunk, werden die Signale bei DAB/DVB-T jedoch nicht zielgerichtet an einen Empfänger übertragen bzw. gesendet (Punkt-zu-Punkt-Datenübertragung), sondern großflächig in alle Richtungen über zentrale Sendeanlagen ausgestrahlt (Punkt-zu-Multipunkt-Versorgung). Dies hat den Vorteil, dass viele Empfänger gleichzeitig versorgt werden können, jedoch alle mit den identischen Inhalten. Bezüglich der Energieaufwendungen für die Ausstrahlung der Inhalte einer Zeitung auf elektronischem Papier über DAB oder DVB-T liegen keine Daten vor. Einen ersten Ansatz könnte das Verhältnis der Leistungsaufnahme der Sendeanlagen zur Menge aller gesendeten Daten (= digitale Rundfunkprogramme) liefern. Des weiteren ist zu beachten, dass es sich nicht um eine zielgerichtete Ausstrahlung von Inhalten handelt – die Übertragung erfolgt unabhängig von der Anzahl der Empfänger. Das kann u. U. dazu führen, dass in ländlichen Gebieten trotz der großflächigen Ausstrahlung nur sehr wenige Nutzer erreicht werden, während in Ballungsgebieten mit einer vergleichbaren Sendeleistung eine große Nutzerzahl bedient werden kann. Alternativ kann auch argumentiert werden, dass die Ausstrahlung der Inhalte der Zeitung auf elektronischem Papier nur einen vernachlässigbar geringen Teil der Gesamtdatenmenge ausmacht (einmalig 10–12 MB am Tag vs. ca. 3,5 Mbit/s für die permanente Ausstrahlung eines einzigen Fernsehprogramms oder 1,5 Mbit/s für die Ausstrahlung eines DAB-Ensembles). Die DAB/DVB-T-Infrastruktur wird hauptsächlich für die Ausstrahlung von Rundfunkinhalten genutzt, während der Datenfunk, insbesondere die Ausstrahlung der Inhalte einer Zeitung auf elektronischem Papier, einen sehr geringen Anteil am gesamten Datenaufkommen besitzt – mit der Folge, dass auch der Energieaufwand für die Ausstrahlung dieser geringen Datenmenge vernachlässigt werden könnte. Die Annahme einer Datenübertragung der Inhalte der Zeitung auf elektronischem Papier auf das Lesegerät via DAB oder DVB-T zeigt deshalb eine Möglichkeit auf, den niedrigen Primärenergieaufwand für die Herstellung und den Gebrauch eines Foliendisplay-Lesegerätes mit dem sehr niedrigen Primärenergieaufwand der Datenübertragung über die Infrastruktur des digitalen Rundfunks zu verknüpfen. Dies führt zu einer Umkehrung der Ergebnisse der Referenz-Berechnung – die Zeitung auf elektronischem Papier besitzt nicht mehr den höchsten, sondern von allen drei Zeitungs-Varianten den mit Abstand niedrigsten Primärenergieaufwand. In Abb. 5.7 sind noch einmal einige ausgewählte Ergebnisse der Sensitivitäts­analyse dargestellt.

120

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

60 55

48,1

50 45 40

MJ

35 30 25 20 15 10 5 0

10 1,49

1,97 0,1

Printzeitung ZDP

Online Zeitung (HTML)

Faksimile (pdf)

ZeP (UMTS)

ZeP (DVB-T)

Abb. 5.7   Ausgewählte Ergebnisse der Sensitivitätsanalyse zu den einzelnen Zeitungsvarianten. ZDP Zeitungsdruckpapier, ZeP Zeitung auf elektronischem Papier, DVB-T Digital Audio Broadcasting Terrestrial (Terrestrisches Digitales Fernsehen). (Quelle: Kamburow 2004)

5.3.8  Perspektiven Der technische Entwicklungsstand des elektronischen Papiers befindet sich heute auf einem Niveau, das vor einigen Jahren noch deutlich optimistischer gesehen wurde. Frühere Prognosen, wonach bereits 200515 Foliendisplays als Ersatz für Bücher, Zeitungen oder Zeitschriften in Betracht kommen, sind deutlich zu revidieren. Dies gilt erst recht für Prognosen, die davon ausgehen, dass es bereits mittelfristig (in wenigen Jahren) die gedruckte Zeitung nicht mehr geben wird. Wie die technologischen Entwicklungsstufen nach aktuellen Einschätzungen aussehen könnten, illustriert die folgende Abbildung. Eine ausgereifte Technologie für eine Zeitung auf elektronischem Papier, die annähernd papieraffine Eigenschaften aufweist, steht frühestens in drei bis fünf Jahren zur Verfügung. Die eigentliche Herausforderung besteht in der Herstellung einer flexiblen Backplane. Die derzeit gängigen Verfahren tragen die Steuermatrix (z. B. TFT-Thin Film Transistor – Dünnfilm-Transistor) auf Basis von amorphem Silizium in einem Hochtemperatur- und Reinstraumverfahren auf das Glassubstrat auf. Das Glassubstrat ist jedoch starr, sodass bei der anschließenden Laminierung einer flexiblen Frontplane auf das Substrat deren Flexibilität verloren geht. Erfolge auf dem Gebiet der flexiblen Elektronik können vor allem Philips (mit seiner Aus15 

So z. B. Tim Bajarin, Leiter des kalifornischen Marktforschungsinstitutes Creative Strategies.

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

121

gründung Polymervision) und Plastic Logic, einer Universitäts-Ausgründung im britischen Cambridge, vorweisen. Aufgrund des unreifen Technologiestandes ist die Einführung einer Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier für Verlagshäuser noch marktfern, mobile Geschäftsmodelle spielen aber bei strategischen Überlegungen zunehmend wichtiger werdende Rolle. Hinzu kommt die wirtschaftliche Krise vieler Tageszeitungen und Zeitschriften, in der sowohl nach Möglichkeiten für Kostenreduktionen als auch nach Produktinnovationen gesucht wird. Sollten die technologischen Herausforderungen gelöst werden und das E-Paper sich tatsächlich als komfortables Display erweisen, lassen sich für die Einführung von Zeitungen oder Zeitschriften auf elektronischem Papier einige erfolgskritische Faktoren identifizieren: • Die Akzeptanz von E-Paper-Lösungen für Zeitungen oder Zeitschriften hängt entscheidend vom Bedienkomfort, der Lesequalität und der Technologieverfügbarkeit ab. Die Zeitung oder Zeitschrift auf elektronischem Papier soll intuitiv bedienbar sein, möglichst etablierte mobile Technologien verwenden und sich optimal in den individuellen Tagesablauf integrieren lassen. • Voraussetzung für eine nutzerfreundliche Übertragung kompletter Zeitungsausgaben sind Verbindungs- und Übertragungstechnologien, die einen schnellen

Eigenschaften

Flexibel

Farbige und flexible Displays Elektronische Zeitung

Farbig

Kleinflächige Displays Hochauflösend

Displays für PDAs, Mobiltelefone, E-books, Laptops

Großflächige Displays Segmentiert

Anzeigetafeln, Werbetafeln, Verkehrsschilder, Aushänge

2003

2005

2012

Jahr

Abb. 5.8   Roadmap des elektronischen Papiers. (Quellen: in Anlehnung an Schryen/Karla 2002; eigene Aktualisierung)

122

•

•

•

•

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Empfang ermöglichen (z. B. breitbandige Verbindungen). Ansonsten wäre eine Nutzung der 10 bis 25 MB großen Zeitungen nicht komfortabel. Erfolgskritisch für die Markteinführung ist der Preis für das Endgerät, das vermutlich kein Multifunktionsgerät sein wird. Zeitungsleser dürften kaum bereit sein, teure Geräte speziell für das Lesen von Zeitungen anzuschaffen. TablettPCs, mit denen seit mehreren Jahren erste Erfahrungen mit einer tragbaren elektronischen Zeitung gesammelt werden, sind teurer als Laptops, was die Verbreitung entscheidend hemmt. Endgeräte für elektronische Zeitungen müssen sich im Low-cost-Segment (unter 100 €) bewegen, da ansonsten kaum von einer breiten Nachfrage auszugehen ist. Hohe Kosten für Telekommunikationsdienste stehen einer weiten Verbreitung entgegen, zumal Zeitungen oder Zeitschriften für Kleinbeträge zu bekommen sind. Angebote, wie sie derzeit für eine schnelle Übertragung großer Datenmengen auf mobile Rechner existieren, müssten deutlich günstiger werden, um nicht nur Geschäftskunden zu adressieren. Die Simulation des gewohnten Zeitungslesens, was Gestaltungsstandards und Nutzungsformen anbetrifft, ist ein weiterer wichtiger Erfolgsfaktor. Zeitungsleser wünschen sich eine standardisierte Zeitung, die ihren Gewohnheiten entspricht, und die sie um persönliche Interessengebiete erweitern können. Bei Komplementärlösungen zwischen Print- und Online-Ausgabe sind Substitutionseffekte wahrscheinlich, d. h. die Printauflage könnte abnehmen zugunsten von Online-Aktivitäten. Dies führt zu einem Bedarf der Neugestaltung von Redaktionsabläufen und der Wertschöpfungskette.

Ob und inwieweit die elektronische Zeitung herkömmliche Printmedien ablösen wird, ist ungewiss. Derzeit ist eine parallele Entwicklung verschiedener Formen der Mediennutzung zu beobachten. Die herkömmlichen Printmedien wachsen, allerdings in geringerem Maße als die elektronischen Medien. Neue und klassische Medien haben jeweils ihre spezifischen Vorteile und werden gemäß persönlicher Präferenzen selektiv genutzt. Dies geschieht weitgehend in Ergänzung zu den herkömmlichen Medien, teilweise aber auch in Konkurrenz. Die Einführung der E-Paper-Technologie im Zeitungs- und Zeitschriftenbereich könnte diese Entwicklung noch beschleunigen. Dabei kann an die seit einiger Zeit praktizierten Geschäfts- und Erlösmodelle für faksimilierte Zeitungen im Internet angeknüpft werden. Insoweit sind einige der datentechnischen Voraussetzungen schon gesetzt. Die Simulation des Zeitungslesens durch onlinebasierte Zeitungsfaksimiles gelingt derzeit allerdings aufgrund der unzureichenden technischen Leistungsmerkmale nur eingeschränkt. Der Vorteil der Komplementärausgabe ließe sich aber besser nutzen, wenn diese Zeitungsform in mobile Endgeräte mit Papieraffinität eingespeist werden könnte. Seriöse Abschätzungen des Marktpotenzials lassen sich derzeit aber kaum machen, da die Technologie sich erst in der Markteinführung befindet, Anwendungen im Zeitungsbereich noch nicht existieren und deshalb keine praktischen Erfahrungen vorliegen. Was die Umweltbilanz anbetrifft, so verringern E-Paper-Lösungen im Vergleich zu herkömmlichen Endgeräten wie PC und Laptop die Umweltbelastungen, nicht zwangsläufig. Zwar sind die E-Paper-Technologien aufgrund von geringem Mate-

5.3 E-Paper: Systemprodukte für eine Zeitung auf elektronischem Papier

123

rialeinsatz und niedrigem Stromverbrauch ökologisch vorteilhafter gegenüber konventionellen Bildschirmen. Betrachtet man aber E-Paper nicht losgelöst von möglichen Anwendungen und Produkten, sondern in Zusammenhang mit diesen und den damit verbundenen, zusätzlichen Prozessen, so kann sich das positive Bild ändern. Während das Lesen der Print- und Online-Zeitung zu vergleichbaren kumulierten Energieaufwendungen führt, zeigt die Sensitivitätsanalyse der E-Paper-Variante, dass hier noch deutlicher Klärungsbedarf besteht. Insbesondere die Art der Distribution (Digitalfunk, Mobilfunk, Internet) als auch das elektronische Format der Zeitung auf elektronischem Papier (PDF, HTML, andere) besitzen einen großen Einfluss auf die Höhe der Umweltbelastung. Aus den Ergebnissen der Fallstudie lassen sich folgende Gestaltungsfaktoren ableiten: • Angesichts des ökologisch schlechten Abschneidens der Internet- und UMTSbasierten Übertragungswege für eine Zeitung auf elektronischem Papier (als proprietären Reader) sollten bei der Entwicklung von E-Paper-Geschäftsmodellen alternative Übertragungswege und -technologien geprüft werden. In Frage kommen die digitalen Funkwege DAB oder DVB-T. Sie zeigen eine Möglichkeit auf, den niedrigen Primärenergieaufwand für die Herstellung und den Gebrauch eines Foliendisplay-Lesegerätes mit dem sehr niedrigen Primärenergieaufwand der Datenübertragung über die Infrastruktur des digitalen Rundfunks zu verknüpfen. • Internet und UMTS eignen sich in ökologischer Hinsicht eher für eine selektive Mediennutzung, d. h. der Suche oder dem Lesen spezifischer Informationen. Das vollständige Herunterladen einer Zeitung auf Foliendisplays schneidet ökologisch sehr viel schlechter ab. Optimierungspotenziale liegen z. B. in der effektiveren Nutzung der Netzinfrastruktur oder in schnelleren Übertragungstechniken. Breitbandanschlüsse und DSL-Verbindungen verbessern nicht nur den Komfort, sondern unterstützen eine nachhaltige Produktnutzung. • Um einen Mehrwert gegenüber der herkömmlichen Print-Zeitung zu bieten, könnte von der Zeitung auf elektronischem Papier nicht nur eine Ausgabe am Tag erscheinen, sondern im Verlauf des Tages auch ein Nachrichtenupdate erstellt und übermittelt werden. Dabei würden die wichtigsten und tagesaktuellen Meldungen auf den letzten Nachtrichtenstand gebracht. Dies würde sich in zusätzlich zu übertragenden Datenmengen niederschlagen, was die Ökobilanz verschlechtert. • Für (kleinformatige) Endgeräte, die das Lesen von Online-Zeitungen ermöglichen, sind E-Paper-Technologien interessant, da der Energieaufwand für das Lesen der Online-Zeitung deutlich niedriger ausfällt, als bei vergleichbaren mobilen Endgeräten wie herkömmlichen LCD-Laptops. Dies resultiert aus dem niedrigeren Stromverbrauch für die Nutzung und dem geringeren Materialeinsatz für die Herstellung des E-Papers. • Die Zeitung sollte nicht ausgedruckt werden. Mit jeder ausgedruckten DIN-A4Seite wird dieselbe Umweltbelastung verursacht wie mit 3,5 Seiten einer Zeitung (EMPA 2001). Aufgrund der Lesequalität und der Integration einer Zeitung auf elektronischem Papier in alltägliche Nutzungsgewohnheiten, dürfte das Re-Materialisierungspotenzial, wie es beispielsweise bei E-Mails und internetbasierten

124

5 Vertiefende Fallanalysen exemplarischer Produktnutzungssysteme

Downloads am PC durch Ausdruck der Texte bekannt ist, vergleichsweise gering sein. • Eine große umweltrelevante Rolle kommt der Wahl des Dateiformats zu, da der kumulierte Energieaufwand proportional von der Datenmenge abhängt. Wird bei faksimilierten Internetzeitungen nicht nur der reine Text der Meldungen gelesen, sondern auch etwaige dazugehörige Abbildungen oder die Meldungen im Zeitungslayout betrachtet, so steigt der Energieaufwand stark an. Noch höhere Energieaufwendungen verursacht das vollständige Herunterladen einer Zeitung im PDF-Format. Stellte sich bisher angesichts der Medienpluralität und des Mehrwertes der neuen elektronischen Medien vor allem die Frage, wie die Optimierungs- und Effizienzsteigerungsmöglichkeiten der einzelnen Medien genutzt werden können, könnte E-Paper (unter bestimmten Voraussetzungen) den Fokus auch auf ein „Entwederoder“ richten.

5.4  Fazit Aus den untersuchten Produktnutzungssystemen sind mehrere Einsichten abzuleiten: 1. Bei der Entwicklung und Gestaltung der Technologien und Anwendungen spielen sowohl bei E-Paper als auch bei RFID Umweltschutzerwägungen bislang keine nennenswerte Rolle. Dies hat folgende Gründe: (a) Für die handelnden Akteure gibt es bis dato kaum Anreize, Umweltschutzund Nachhaltigkeitsaspekte zu berücksichtigen. (b) Bislang mangelt es an Daten über die direkten oder indirekten Umweltauswirkungen. (c) Bislang werden Best Practice-Beispiele nicht systematisch gesammelt und bekannt gemacht. (d) RFID und E-Paper beziehen sich zumeist auf komplexe Nutzungssysteme. Mit Blick auf Umwelteffekte herrscht hier eine organisierte Verantwortungslosigkeit. 2. Die Frage nach der Substitution herkömmlicher Produkte und Dienstleistungen durch elektronische Alternativen stellt sich in der Praxis bisher sowohl für den Anbieter möglicher elektronischer Substitute als auch für den Nutzer nur in geringem Maße. Elektronische Alternativen (wie z. B. Online-Zeitungen, E-books, digitale Fotos) werden nicht aus Umweltschutzerwägungen eingesetzt oder gekauft, sondern aus Kosten-, Geschwindigkeits- und anderen Gründen. Sie stellen bisher eher eine Ergänzung zu den entsprechenden herkömmlichen Produkten dar, was den Umweltverbrauch tendenziell erhöht. Daher stellt sich in erster Linie die Frage, wie die einzelnen Optionen jeweils optimiert und effizienter gestaltet werden können.

5.4 Fazit

125

3. Bei der Einführung Pervasive Computing basierter Dienste bestehen hohe Unsicherheiten. Die Veränderungen bei Bedarfen und Mediennutzung vollziehen sich unterschiedlich schnell und ergeben ein differenziertes Bild des Adoptionsverhaltens. Dies hat nicht nur Folgen für die Strategie der Markteinführung neuer Angebote, die mit hoher Unsicherheit behaftet sind, sondern auch für die Marktforschung in den frühen Phasen des Innovationsprozesses. Gängige Marktforschungsmethoden, die auf Repräsentativität und bestehende Kunden ausgelegt sind, versprechen hier kaum verlässliche Aussagen über Zukunftsbedarfe. Vielmehr sind Innovationsprozesse auf ergänzende Formen des Innovationsmanagements angewiesen. Hier kommt es auf die Identifizierung und Integration fortschrittlicher Kunden in frühe Innovationsphasen (Ideengewinnung, Ideenbewertung, Konzeptausarbeitung) und einen hohen Interaktionsgrad mit Kunden, Stakeholdern und visionären Marktpartnern an. 4. Umweltentlastungspotenziale sind in den untersuchten Fällen durch Pervasive Computing mittel- und langfristig möglich. Die Erschließung von Umweltentlastungspotenzialen wird aber nicht durch das Vorhandensein der bloßen technischen Möglichkeit erreicht; es handelt sich lediglich um Potenziale. Damit sie sich realisieren, müssen eine Reihe von nicht-technischen Voraussetzungen erfüllt sein. Wichtige Hemmnisse liegen in der technischen Realisierung und wenig entwickelten Geschäftsmodellen. Durch eine nachhaltigkeitsorientierte, das heißt ökologische Aspekte beachtende und kundenorientierte Gestaltung nicht nur der Technologie, sondern der Produktnutzungssysteme (u. a. Datenübertragung, Lesequalität, Bedienkomfort, Format, Preis, Mehrwertdienste), könnte die Akzeptanz von Pervasive Computing-Lösungen gefördert und die aus der Technologie resultierenden Chancen zur Umweltentlastung genutzt werden.

Kapitel 6

Bedeutung von ökologischen Anforderungen   in frühen Innovationsphasen der  IKT – eine Bestandsaufnahme

Die vorangegangenen Analysen machen deutlich, dass der Trend zum Pervasive Computing ökologisch an Bedeutung gewinnt. Einerseits zeichnen sich höhere primäre Umweltbelastungen ab, andererseits bestehen erhebliche Potenziale zur Ressourcenschonung und zum Klimaschutz. Dies führt zu Fragen, welche Rolle bisher ökologische Anforderungen in Innovationsprozessen der Informationswirtschaft und Telekommunikation spielen, wie das Vorsorgeprinzip mit Blick auf Pervasive Computing bisher umgesetzt wird, welche Konzepte, Methoden und Organisationsformen der Früherkennung von Chancen und Risiken neuer Technologien und Anwendungsfelder von F&E-Abteilungen und Innovationsverantwortlichen der IKTBranche genutzt werden und wo Defizite bestehen?

6.1  Strategische Früherkennung von Chancen und Risiken Grundsätzlich ist die strategische Früherkennung von Chancen und Risiken in den Unternehmen sehr vielfältig organisiert und hängt von der Marktstellung ebenso ab wie von der Größe des Unternehmens. Bei großen Unternehmen der IKT ist die Technologiefrüherkennung vielfach auf drei verschiedenen organisatorischen Ebenen angesiedelt: auf der Unternehmensspitze, auf den Geschäftsbereichen und auf querliegenden Organisationsstrukturen und unterscheidet sich dadurch nicht von anderen technologiebasierten Branchen (vgl. Bürgel 2005). Auf Konzernebene wird die strategische Früherkennung von zentralen Innovationsbereichen wahrgenommen. Hier dominiert langfristiges und strategisches Denken. Insbesondere bei größeren Unternehmen der IKT gibt es spezielle Stabsstellen, die sich ausschließlich der Früherkennung von Chancen und Risiken neuer Technologien widmen. Ein Beispiel ist das Corporate Technology Modell von Siemens, das auf die Identifikation und Selektion neuer und aussichtsreicher Technologien bzw. Applikationen abzielt. Vielfach sind diese Stabsstellen bei der Innovationsleitung angesiedelt, berichten direkt an den Vorstand und unterstützen operative Einheiten. Auf der Ebene von Divisionen und Geschäftsbereichen findet Technologie-Früherkennung in weit geringerem Umfang statt. Hier ist die strategische S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_6, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

127

128

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Früherkennung von Chancen und Risiken deutlich kurzfristiger orientiert und weitgehend von operativen Geschäftsabläufen geprägt. Es geht vorwiegend um die Umsetzung von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen in neue Produkte und Verfahren. Defizite liegen vor allem in der unzureichenden Kooperation zwischen den Zentralbereichen, Divisionen und Geschäftsabteilungen. So wird teilweise die im Unternehmen verankerte Technologiefrüherkennung nicht genutzt, stattdessen werden externe Dienstleister herangezogen. Interessanterweise gilt dies auch für Umweltabteilungen, die sich in erster Linie auch mit dem Thema der Nachhaltigen Entwicklung befassen. Jedoch konzentrieren sich dort die Aktivitäten fast ausschließlich auf bereits bestehende Produkte, Dienstleistungen und Technologien, und befassen sich deutlich weniger mit strategischen Fragen der Technologie-Früherkennung, Selektion und Überführung in marktfähige Produkte. Die Tätigkeit der Umweltabteilungen bekommt dadurch einen eher reaktiven Charakter, was dem proaktiven nachhaltigkeitsorientierten Anspruch nicht gerecht wird. Erste Ansätze, dieses Defizit zu beseitigen, lässt beispielsweise die Deutsche Telekom mit der Einrichtung einer Abteilung Corporate Sustainability & Citizenship erkennen, die sich insbesondere mit der Frage der Integration des Vorsorgeprinzips in Innovationsprozessen beschäftigt. Jedoch gilt auch hier, dass es noch keine ausgeprägte Kooperationskultur zwischen Innovationsmanagement einerseits und Nachhaltigkeitsmanagement andererseits gibt. Eine noch zu bewältigende Aufgabe ist die Definition von Business Cases, an denen solche Kooperationen durchgeführt, weiterentwickelt und verstetigt werden können. Neben einem zentralen Innovationsmanagement bzw. den dort angesiedelten Stabsstellen sowie den Geschäftsbereichen gibt es bei großen Unternehmen der IKT vielfältige laterale Strukturen, die in besonderer Weise der gestiegenen Dynamik und Komplexität von Innovationsprozessen gerecht werden sollen. Diese Organisationsformen tragen Bezeichnungen wie Corporate Technology (Siemens), Kompetenzzentrum (Deutsche Telekom), Task Forces, Excellence Center (Deutsche Telekom) oder Technology Incubator (Philips). Ergänzt wird die interne organisatorische Verankerung durch Kooperationen mit externen Partnern. Das Spektrum reicht von Forschungskooperationen mit Universitäten über Teilnahme an öffentlich geförderten Forschungsprogrammen bis hin zu Beteiligungen an Venture Capital und Gründerfirmen (wie z. B. Polymer Vision, einem Joint Venture an dem Philips beteiligt ist und elektronische Tinte (E-Ink) für portable Informationsgeräte entwickelt). Durch diese lateralen Strukturen wird das Suchfeld erheblich erweitert. Gleichzeitig ermöglichen sie das konzentrierte Ausprobieren und Experimentieren mit möglichen neuen Technologien. Die Vorteile dieser Organisationsstrukturen liegen in der hohen Flexibilität, der (häufig) temporären Limitierung, der hohen Eigenverantwortung und in der reibungsfreieren Kooperation (Bürgel 2005). Mit der zunehmenden Dynamik und Komplexität von Innovationsprozessen wird die Interaktivität in Innovationsnetzwerken und die Kooperation mit außerbetrieblichen Anspruchsgruppen (Politik, Behörden, Verbände, Bürger etc.) zunehmend wichtiger und wirft die Frage nach Möglichkeiten zu ihrer Integration in frühe Innovationsphasen auf. Dieser Aspekt wird in Kap. 7 untersucht.

6.1 Strategische Früherkennung von Chancen und Risiken

129

6.1.1  Planungshorizonte Ein wichtiger Aspekt des Innovationsmanagements sind Planungshorizonte. Generell wird der Planungshorizont von der spezifischen Markt- und Technologiedynamik beeinflusst. So weisen große und umsatzstarke Unternehmen eher längere Planungszeiträume auf, kleinere Unternehmen, insbesondere Start-ups, hingegen eher kürzere Planungshorizonte. Unterschiede bestehen zwischen der strategischen Innovationsebene und den dort angesiedelten Stellen und den operativen Geschäftsbereichen der Unternehmen. Auf der Ebene der Geschäftsbereiche bewegen sich die Planungshorizonte der Unternehmen der Informations- und Telekommunikationswirtschaft überwiegend zwischen 1 und 3 Jahren. Die Produktentwicklung orientiert sich an eher kurzfristigen Innovations- und Produktzyklen. Sie liegen teilweise unter 6 Monaten. Dies hängt insbesondere mit der hohen Innovationsdynamik zusammen. So führen die Fortschritte der Mikroelektronik zu permanenten Leistungszuwächsen und gleichzeitigem Preisverfall von PCs und peripheren Geräten sowie von Telekommunikations-Endgeräten. Diese Kurzfristigkeit von Innovations- und Produktzyklen und der damit zusammenhängende Wettbewerbsdruck (möglichst früh auf dem Markt zu sein) führt zu der Problematik, dass nicht unmittelbar marktrelevante Nachhaltigkeitsinnovationen wenig Beachtung finden. Dies ist auch daran zu sehen, dass teilweise im Rahmen öffentlicher Förderung geplante Forschungsvorhaben deswegen nicht zustande kommen, weil die Laufzeiten mit bis zu drei Jahren nicht mit den Innovations- und Produktzyklen synchronisiert sind. Ziele und Maßnahmen für einen Zeitraum von etwa drei Jahren können konkret und teilweise auch quantitativ gefasst werden. Jenseits des mittelfristigen Planungshorizontes von 3 Jahren steigt die Unsicherheit rapide an. Längere Planungshorizonte konzentrieren sich deshalb auf jene Forschungs- und Entwicklungsbereiche, die eher strategische Aufgaben wahrnehmen oder in unternehmensexternen Netzwerken organisiert sind. Hier sind auch Planungshorizonte zwischen 3 und 7 Jahren zu finden. Im Mittelpunkt steht hier die Identifikation und Selektion neuer Technologien sowie das Portfolio-Management für Technologien. Noch längere Betrachtungszeiträume, wie sie beispielsweise in der Energiewirtschaft oder Automobilindustrie mit bis 20 Jahren vorkommen, sind in der Informations- und Telekommunikationswirtschaft eher selten. Sie finden sich vereinzelt in Szenarien, die in der Regel aber außerhalb von konkreten Entscheidungsprozessen stehen. Ein Beispiel ist Horizons 2020 von Siemens, das im Gegensatz zu strategischen technologiebezogenen Szenarien, die in der Regel auf Handlungsanweisungen abzielen, als Grundlage für einen öffentlichen Dialog über die Zukunft dienen soll.

6.1.2  B  eispiel: Innovationsmanagement der  Deutschen Telekom AG Die Deutsche Telekom ist in den verschiedenen Bereichen des sogenannten TIMESMarktes positioniert, das heißt Telekommunikation, Informationstechnologie und

130

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Internet, Mobilkommunikation und Multimedia, Entertainment und E-Commerce sowie Systemlösungen und Sicherheits-Dienstleistungen. Die Aufgabe des Innovationsmanagements der Deutschen Telekom besteht in der Identifikation und Entwicklung von neuen Geschäftsmodellen. Diese Aufgabe nimmt das Innovationsmanagement von zwei Seiten wahr. Zum einen geht es um das Verstehen, Beobachten und Beeinflussen des zukünftigen Kundenverhaltens, zum anderen steht die Früherkennung zukünftiger technologischer Entwicklungen im Mittelpunkt. In diesem Spannungsfeld konzentriert sich die Deutsche Telekom bei der Suche nach neuen Geschäftsmodellen, Wertschöpfungen und Produkten auf drei Felder. Es sind dies: • „Ubiquitous access“, • „embedded addressability“ und • „low-cost production“. Den Suchfeldern liegen folgende Anforderungen zugrunde: Ubiquitous access: problemloser Zugang von überall zu hochqualitativen Inhalten und Anwendungen • Personalisierter Zugang über unterschiedliche Technologien mit einem Endgerät • Zugang von überall zu einem definierten Angebot an Anwendungen • Billiger Breitbandzugang Embedded addressability: Effiziente Interaktion mit einer Vielzahl von anwendungsorientierten Endsystemen • Zunahme der direkt adressierbaren Systeme ins Netz • Kosteneffiziente Endsysteme • Billige Liefer- und Leistungssysteme Low-cost production: Reduzierung der Produktionskosten • Senkung der Netztransportkosten • Senkung der Rechenkosten • Senkung der Prozesskosten des Kundendienstes Im Zuge der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle stützt sich das Innovationsmanagement auf globale Partnerschaften. Dies umfasst Kooperationen mit Marktforschungsinstituten, Universitäten, Industrie und Politik, ausgewählten Kunden und Lieferanten mit deren „Labs“ und F&E-Abteilungen. Eine Kooperation ist das „Deutsche Telekom Innovation Center“, das an der TU Berlin angesiedelt ist. Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Innovationsprogramms der Deutschen Telekom und soll die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten mit der TU Berlin und anderen Partneruniversitäten bündeln. Die TU Berlin mit ihrer starken Telekommunikationsforschung ist für die Deutsche Telekom AG ein Fokus, von dem aus sie das weltweite wissenschaftliche Netzwerk der Universität nutzen kann. Das Forschungszentrum soll „effektive, intelligente und kostengünstigere Lösungen für Nutzer von Informationsdiensten entwickeln. Dabei geht es beispielsweise um die Integration von Chips in Kleidung oder um so genannte intelligente Zugänge, die

6.1 Strategische Früherkennung von Chancen und Risiken 12 Monate

12–24 Monate

131 2–5 Jahre

Produkt-Roadmap - Weiterentwicklungen existierender Produktportfolios - Zusätzliche Leistungen für Breitband-Anschlüsse - Verstärkung des ContentAngebots - Verstärkung des Angebots für mobile Endgeräte

Innovation Pipeline - Rich-Media-Portale - Nahtloser mobiler Übergang über unterschiedliche Netze - Telekommunikationslösungen für Haus und Auto

Innovation Outlook - Breitbandanschlüsse zu optimalen Bedingungen an allen Orten - Dienste für direkt adressierbare Systeme - Erweiterung des ContentAngebots durch Einbeziehung Dritter und zusätzlicher Sicherheitsfunktionalitäten

Abb. 6.1   Zeitfenster der Innovationsaktivitäten der Deutschen Telekom. (Quelle: Aukes, H. A.: Berlin’s 3G Testbed and Serviceware Framework, Deutsche Telekom, Berlin, 15. Mai 2003)

von fast jedem Ort aus möglich sein sollen. Einfacher und schneller soll der künftige Nutzer mit Telekommunikationsgeräten und -diensten umgehen können. Auch Spracherkennung und -steuerung wird ein Thema sein“ (berlinews 2004). Der Planungshorizont der Innovationsaktivitäten des Innovationsmanagements der Deutschen Telekom reicht von 12 Monaten bis zu 5 Jahren. Bis zu 12 Monaten werden Produkt-Roadmaps entwickelt. Diese umfassen hauptsächlich inkrementelle Weiterentwicklungen existierender Produktportfolios, zusätzliche Leistungen für Breitband-Anschlüsse, Verstärkung des Content-Angebots und Verstärkung der Angebote für mobile Endgeräte. Der Innovationshorizont zwischen 12 und 24 Monaten beinhaltet weitergehende Innovationen, die sich auf Vorrat im Entwicklungsstadium befinden, wobei deren Umsetzung noch nicht festgelegt ist. Entsprechend wird von einer „Innovation Pipeline“ gesprochen. Mit einem „Innovation Outlook“, der zwischen 2 und 5 Jahren liegt, werden mittelfristige Perspektiven der Innovationsaktivitäten der Deutschen Telekom dargestellt. Innovationsschwerpunkte sind hier beispielsweise Breitbandanschlüsse zu optimalen Bedingungen an allen Orten, Dienste für direkt adressierbare Systeme (z. B. im Haus oder im Auto mittels RFIDTechnologie) und die Erweiterung des Content-Angebots durch Einbeziehung dritter und zusätzlicher Sicherheitsfunktionalitäten.

6.1.3  Instrumente Bei der Früherkennung von Chancen und Risiken sowie der Identifikation, Bewertung und Selektion von Technologien bedienen sich die Unternehmen der Infor-

132

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Tab. 6.1   Instrumente im Innovationsprozess Innovations- Sensibilisierung prozess

Generierung

Selektion

Realisierung

Merkmale

Ideengewinnung

Bewertung Auswahl

Gesprächszirkel Brainstorming Mind map Delphi-Methode Leaduser-Workshop Kundenbefragung Roadmap

Expertenbefragung Portfolioanalyse Ökobilanz ÖkoeffizienzAnalyse Nutzwertanalyse Risk-Assessment Product Sustainable Assessment Roadmap

Projektpläne Prototypen Tests Proliferation Kosten-NutzenAnalyse Ökobilanz Produkttests Sustainable Benchmarking Roadmap

Instrumente

Auslöser z. B. Umfeldveränderungen, Schocks Gesprächszirkel Szenariotechniken Trendanalyse Sustainable value Roadmap

mations- und Telekommunikationswirtschaft (je nach Fragestellung) eines breiten Spektrums unterschiedlicher Instrumente. Verbreitete Methoden und Instrumente sind Gesprächszirkel, Brainstorming, Expertenbefragungen, Trendextrapolation, Szenariotechniken, Portfolioanalyse und Roadmaps. Weitere Instrumente, die eingesetzt werden, sind beispielsweise Mindmapping, Delphi-Methode, Kosten-Nutzen-Analysen, Nutzwertanalyse, Risikoanalyse und Risk Assessment. Im Bereich der Marktbeobachtung reicht das Spektrum von gängigen Kundenbefragungen, Produkttests bis hin zu Formen der Kundenintegration, etwa auf der Basis von Lead-user-Workshops. Speziell zur Klärung ökologischer Fragen kommen vielfach Ökobilanzen oder ähnliche Methoden (zum Beispiel Kumulierter Primärenergieaufwand (KEA)) zum Einsatz. Mit Blick auf ein Nachhaltigkeitsmanagement, das auf Unternehmenserfolg, umfassenden Umwelt- und Ressourcenschutz und soziale Verantwortung zum integralen Bestandteil der wirtschaftlichen Tätigkeiten (triple sustainability) abzielt, wurde in den letzten Jahren eine erhebliche Anzahl neuer Instrumente und strategischer Innovationsansätze entwickelt. Dazu gehören beispielsweise die Instrumente Product Sustainability Assessment (PROSA) oder Sustainable Value. PROSA, das vom Öko-Institut entwickelt wurde, fokussiert auf System-Innovationen, zielt auf die Optimierung der Wertschöpfungskette von Produkten und Dienstleistungen. Zudem werden Zukunftsmärkte identifiziert und Verbraucherfragen miteinbezogen. Hierzu wird ein Instrumentenmix eingesetzt, darunter Megatrend-Szenarien, Konsumforschung, Ökobilanz und Lebenszykluskostenrechnung. Wesentliche Kennzeichen sind die Betrachtung der gesamten Produktlinie, die Analyse von Nutzen und Bedürfnissen, die integrierte und gleichgewichtige Betrachtung der Dimensionen Ökologie, Soziales und Ökonomie sowie die Dialogorientierung. Hauptsächliche Anwendungsfelder von PROSA sind die Strategieplanung, die Produktportfolio-Analyse sowie die kooperative Produktentwicklung und Produktvermarktung.   Das Konzept des Sustainable Value (SV) ist ein neuer Ansatz zur Messung der Nachhaltigkeitsleistung von Unternehmen. Es wurde von Hahn und Figge entwickelt (Figge/Hahn 2004). Im  

6.2 Welche Rolle spielen Umweltanforderungen in frühen Innovationsphasen?

133

In Tab. 6.2 werden Instrumente und Methoden aufgelistet, nach ihren Einsatzgebieten beschrieben und ihrer Relevanz in aktueller unternehmerischer Praxis der IKT-Branche bewertet. Die Aufstellung erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit, sondern basiert auf nicht repräsentativen Gesprächen mit Unternehmen und Verbänden.

6.2  W  elche Rolle spielen Umweltanforderungen  in frühen Innovationsphasen? Bezüglich dieser Frage liefern empirische Untersuchungen verschiedener Innovationsprozesse ein heterogenes Bild: Einerseits werden Umweltinnovationen mit Pervasive Computing gezielt verfolgt. Dies ist beispielhaft bei dem Einsatz von IKT in der Energiewirtschaft der Fall, wo es unter dem Stichwort E-Energy darum geht, die Energieversorgung, -verteilung und -nutzung intelligenter zu machen und damit explizit einen Beitrag für eine effiziente Energiewirtschaft zu leisten. Auch bei der Technologieentwicklung und Markteinführung von OLED-Lichtquellen spielt das Stromeinsparpotenzial und die Möglichkeit einen Beitrag zur Ressourcenschonung und zum Klimaschutz leisten zu können, eine zentrale Rolle. Nachhaltigkeitsaspekte treten hier als explizites Ziel auf, entsprechend gehört dieser Fall zum Typ der „gezielten Integration von Nachhaltigkeit“ (vgl. Fichter 2006). Andererseits ist festzustellen, dass Umweltschutzgesichtspunkte und gesellschaftliche Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung von den Innovationsakteuren in frühen Phasen nicht gezielt verfolgt werden oder aus deren Sicht eine nur untergeordnete Bedeutung haben. So zeigen Fallanalysen zur Display-Industrie, dass Innovationsprozesse dominant technologie- und marktgetrieben (Technology Push, Market pull) sind (Behrendt 2008). Wenn hier soziale, gesundheitliche und ökologische Kriterien berücksichtigt werden, geschieht dies selektiv (z. B. nur Recyclingfähigkeit oder nur Aspekte der Energieeffizienz), nicht aber umfassend. Nachhaltigkeitsaspekte und Umweltanforderungen werden in den untersuchten Fällen verhältnismäßig spät in den Innovationsprozess eingebracht. Vielfach sind UmGegensatz zu bestehenden Bewertungsverfahren ist SV nicht belastungs-, sondern wertorientiert. Der Sustainable Value-Ansatz basiert auf einer Opportunitätskostenbetrachtung und erlaubt daher, das Problem der Monetarisierung externer Effekte oder der Vermeidungskosten von belastungsorientierten Ansätzen zu umgehen. Die Gewichtung der verschiedenen Umweltbelastungen wird nicht durch die Bewertung ihrer absoluten oder relativen Schadwirkung vorgenommen, sondern anhand des geschaffenen ökonomischen Wertes. Der Sustainable Value-Ansatz ist effizienzorientiert, berücksichtigt darüber hinaus aber auch die Öko- und Sozial-Effektivität, also das absolute Niveau ökologischer und sozialer Problembeiträge. Er bewertet die Nachhaltigkeitsleistung von Unternehmen bei einer insgesamt unveränderten ökologischen und sozialen Effektivität. Der Ansatz ermöglicht eine integrierte Bewertung und zeigt den Nachhaltigkeitsbeitrag eines Unternehmens in einer einzigen monetären Kennzahl. Da das Konzept auf der Bestimmung der Opportunitätskosten ökologischer und sozialer Ressourcen beruht, folgt er einer gängigen Finanzmarktlogik und erreicht dadurch die Aufmerksamkeit des Finanzmanagements in besonderer Weise. Das Konzept wird derzeit von verschiedenen Seiten erprobt und weiterentwickelt.

Erfahrungsaustausch, Wissenstransfer und Ideenvorstellung durch regelmäßige Gruppengespräche Brainstorming ist eine Gruppenaktivität, die die üblichen gruppendynamischen Zwänge ausschalten soll. Es basiert also auf Gruppenarbeit und freier Assoziation Schriftliche oder mündliche Befragung von Experten außerhalb des Unternehmens Identifikation, Fortschreibung (Trendextrapolation) und Bewertung von Einzelentwicklungen und ihrer Wechselwirkungen (z. B. Cross-Impact-Analyse) Spektrum möglicher zukünftiger Entwicklungen in Form von integrierten und in sich stimmigen Szenarien Portfolioanalyse ist ein Management-Tool, mit dem die verschiedenen strategischen Geschäftsbereiche eines Unternehmens identifiziert und evaluiert werden Systematisierte Erfassung, Bündelung von Expertenwissen über zukünftige Entwicklungsverläufe mit Blick auf Technologie, Produkte, Verfahren etc. und Überführung in Meilensteine und Aktivitäten Gedankenlandkarte, die sprachlich-logisches Denken mit intuitiv-bildhaftem Denken verbindet Die Delphi-Methode ist eine Informationsgewinnungsmethode durch strukturierte Mehrfachbefragung Die Kosten-Nutzen-Analyse soll Aufwendungen und Erträge von Projekten bzw. Maßnahmen vergleichbar machen. Dies geschieht durch die Quantifizierung der Kosten und Nutzen über einen bestimmten Zeitraum in Geldeinheiten, die mit Blick auf die Vergleichbarkeit auf einen festgelegten Stichtag abgezinst (diskontiert) werden Zweck ist es, herauszufinden, wie groß der Wert einer bestimmten Maßnahme oder eines Projekts ist. Dazu werden Alternativen oder Varianten verglichen; der Nutzwert ist ein relativer Wert, d. h. er wird nicht monetär angegeben Abschätzung der mit Produkten, Verfahren, verbundenen Risiken für Unternehmen, ggf. für Mensch und Natur Analyse der Risiken, Handlungsoptionen zur Risikominderung Bei der Ökobilanz werden Produkte oder Dienstleistungen hinsichtlich der damit verbundenen Stoffund Energieflüsse bewertet Bei der Ökoeffizienzanalyse werden die ökologischen und die ökonomischen Aspekte eines Produktes quantifiziert. Diese Daten werden in einem Ökoeffizienzportfolio aufgetragen Betrachtung der gesamten Produktlinie, Analyse von Nutzen und Bedürfnissen, integrierte und gleichgewichtige Betrachtung der Dimensionen Ökologie, Soziales und Ökonomie, dialogorientiert

Gesprächszirkel Brainstorming

Product Sustainable Assessment

Öko-Effizienz-Analyse

Risk-assessment Ökobilanzen

Risikoanalyse

Nutzwertanalyse

Mind mapping Delphi-Methode Kosten-Nutzen-Analyse

Roadmap

Szenariotechniken Portfolioanalyse

Expertenbefragung Trendanalyse

Beschreibung

Instrument

Tab. 6.2   Instrumente und ihre Verbreitung bei IKT-Unternehmen

+

+

+ ++

+

+

+++ + +

+++

+++ +++

+++ +++

+++ +++

Verbreitung

134 6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Beschreibung

Entwicklung, Optimierung und Bewertung von Geschäftsprozessen nach dem Sustainable Excellence Ansatz. Die Bewertung ist Grundlage für ein prozessbezogenes und branchenübergreifendes Benchmarking Ansatz zur Messung der Nachhaltigkeitsleistung von Unternehmen. Im Gegensatz zu bestehenden Bewertungsverfahren ist Sustainable Value nicht belastungs-, sondern wertorientiert Marktprognosen, Kundenbefragungen oder Produkttests bis hin zu internetbasierten Methoden wie OnlineBefragungen, Kundenforen auf Firmen-Websites sowie Fokusgruppen mit Leitkunden (Leadusern) +++

+

+

Verbreitung

a

Grobabschätzung: +++ groß, ++ mittel, + gering Das Konzept der Balanced Scorecard geht auf Kaplan zurück, der das Konzept Anfang der 90er Jahre entwickelt hat. Hintergrund war die zunehmende Kritik an der Dominanz rein finanzieller Kennzahlensysteme sowie die einseitige Finanz- und Vergangenheitsorientierung von Managementkonzepten. Der Grundgedanke der Balanced Scorecard besteht darin, die finanziellen Ziele eines Unternehmens in Kombination mit verschiedenen Leistungsperspektiven zu stellen. Es geht also nicht um eine Anreicherung des traditionellen finanzorientierten Kennzahlensystems um nichtfinanzielle Aspekte, sondern um die Überwindung der Umsetzungslücke zwischen Strategiefindung und -umsetzung. Dazu werden die Leistungen aus verschiedenen Perspektiven (finanzielle Perspektive, Kundenperspektive, interne Prozessperspektive, Lern- und Entwicklungsperspektive) als Gleichgewicht (Balance) betrachtet und auf einer überschaubaren Übersicht (Scorecard) abgebildet. Mit Blick auf das Innovationsmanagement liegt die Bedeutung der nachhaltigkeitsorientierten BSC hauptsächlich darin, durch Zusammenarbeit verschiedener Unternehmensbereiche Visionen und Strategien zu finden, zu kommunizieren und anhand strategischer Zielsetzungen und Messgrößen überprüfbar zu machen. Was die BSC nicht leisten kann, ist die Analyse von Chancen und Risiken bzw. Stärken und Schwächen von neuen Technologien, Produkten und Dienstleistungen und der kritischen Erfolgsfaktoren. Hier bedarf es anderer Instrumente. Die BSC stellt aber ein wichtiges Bindeglied verschiedener Managementebenen her, wozu insbesondere auch das Innovationsmanagement gehört.

Methoden der Kundenintegration

Sustainable Benchmarkinga Sustainable Value

Tab. 6.2  (Fortsetzung) Instrument

6.2 Welche Rolle spielen Umweltanforderungen in frühen Innovationsphasen? 135

Nachhaltigkeit als dominantes Ausgangsziel …als integrales Innovationsziel

Nachhaltigkeitsinnovationen

Nachhaltigkeit als explizites Ziel oder Thema

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Nachhaltigkeit nicht als explizites Ziel oder Thema

Nachhaltigkeit in der Wahrnehmung und Auseinandersetzung von Innovationsakteuren

136

…als „zufällige“ Entdeckung …als Korrektiv …als nachträgliche Entdeckung …als „unsichtbare Hand“

Generierung

Entwicklung

Realisierung

Diffusion

Innovationsprozess

Abb. 6.2   Entstehungspfade von Nachhaltigkeitsinnovationen. (Quelle: Fichter 2007c)

weltentlastungen hier also nicht-intendierte, zufällige Nebeneffekte, da die Innovationen zur Erschließung von neuen Anwendungen und Märkten genutzt werden. Sofern ökologische Leistungen marktrelevant sind, werden sie vielfach nachträglich als „nachhaltig“ attribuiert (vgl. Abb. 6.2).

6.2.1  E  influssfaktoren zur Integration von  ökologischen Anforderungen Mit Blick auf die Durchsetzungsfähigkeit von Neuerungen kann davon ausgegangen werden, dass Klimaschutz und Ressourcenschonung in zunehmendem Maße zum Erfolgskriterium wird. Dabei spielen neben der Markt- und Nutzerakzeptanz auch institutionalisierte Umweltanforderungen (z. B. gesetzliche Regelungen zur umweltgerechten Produktgestaltung) und der Einfluss zivilgesellschaftlicher Stakeholder auf Meinungsbildungsprozesse, Medienberichterstattung und gesellschaftliche Akzeptanz eine wesentliche Rolle. Als zentraler Einflussfaktor haben sich insbesondere die umweltpolitischen Rahmenbedingungen erwiesen. In den letzten Jahren ist eine Reihe verschiedener rechtlicher Umweltregelungen zum Recycling, der Energieeffizienz und der umweltgerechten Konstruktion für elektronische und elektrotechnische Produkte geschaffen worden. Dazu zählt insbesondere die EU-Richtlinie zu Waste Electric and Electronic Equipment (WEEE). Relevant ist die europäische RoHS-Direktive (EU-Richtlinie zur Beschränkung und Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten). Von weitreichender Bedeutung könnte

6.2 Welche Rolle spielen Umweltanforderungen in frühen Innovationsphasen?

137

sich künftig die Eco-Design-Direktive der EU-Kommission erweisen, die unter der Abkürzung EuP (Energy using products) 2005 als Rahmenrichtlinie verabschiedet wurde. Die Richtlinie steht für die Strategie der EU (im Rahmen der Integrierten Produktpolitik (IPP)), einen umweltgerechten Umgang mit energiebetriebenen Produkten von deren Entwicklung bis zur Entsorgung vorzugeben. Erfasst werden mit den „energiebetriebenen Produkten“ auch Bürogeräte und Unterhaltungselektro­nik. Besonderheit der Richtlinie ist, dass die Richtlinie selbst keine Anforderungen vorschreibt. Vielmehr bestimmt sie nur das Verfahren für die Formulierung konkreter Anforderungen und die in diesem Verfahren zu beachtenden prozeduralen und materiellen Gesichtspunkte. Näheres sollen sogenannte Durchführungsmaßnahmen bestimmen. Auch wenn derzeit noch nicht genau abgeschätzt werden kann, wie die Detailregelungen aussehen werden, zeichnet sich ab, dass die EcoDesign-Richtlinie einen wesentlichen Rahmen für die umweltgerechte Gestaltung schaffen wird. Ebenfalls bedeutsam ist REACH. Die Europäische Kommission hat die Einführung einer neuen Chemikalienmanagement-Strategie beschlossen, die ein einheitliches Rechtssystem namens REACH (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals – Erfassung, Bewertung und Zulassung von Chemikalien) für alle Chemikalien vorsieht. REACH ist gedacht als integrierter Ansatz für die Kontrolle über Produktion, Import und Anwendung von (rund 30.000) Chemikalien in Europa. Dabei ist ein System vorgesehen, welches auf Informationen über die bereits vorhandenen Chemikalien aufbaut und welches eine Informationsweitergabe an die Chemikalienanwender bis hin zu den Endverbrauchern vorsieht. In der Diskussion stehen vor allem kontroverse Kosten- und Nutzeneinschätzungen gegenüber. REACH hat jedoch das Potenzial, die Rahmenbedingungen der Verwendung von Chemikalien nachhaltig zu verändern. Mit Blick auf Pervasive Computing ist noch unklar, welche Auswirkungen dies haben wird. Es ist anzunehmen, dass die großen Firmen auf REACH vorbereitet sind, während für kleine und mittlere Anwender sich noch ungelöste Fragen nach dem Aufwand (Registrierungspflicht, Chemical Safety Reports etc.) stellen. Tendenziell sind vergleichbare Entwicklungen in Japan und in den USA zu verzeichnen, teilweise sind diese anspruchsvoller und dynamischer (z. B. Top-Runner-Modell), sodass von dort aus weitergehende Impulse für Ressourcenschonung und Klimaschutz für den IKT-Sektor ausgehen. Auf Promotorenebene zeigen empirische Befunde (Behrendt 2008) deutlich, dass die Promotoren ökologische Anforderungen sehr wohl registrieren, diesen jedoch bei der praktischen Gestaltung kaum Bedeutung beimessen. Deshalb sind Suchraum und Suchfilter selten auf die Früherkennung ökologischer Chancen und Risiken ausgerichtet. Sensibilität, Bedeutungseinschätzung und ökologische Vorinformationen der Beteiligten in Innovationsprozessen erwiesen sich dabei als wichtige Einflussfaktoren bei der Berücksichtigung von ökologischen Anforderungen. Die Befunde von Fallanalysen (Behrendt 2008) zeigen weiterhin, dass bei den meisten Akteuren eine grundsätzliche Bereitschaft zur Integration von Nachhaltigkeitsaspekten vorhanden ist. Daher kommt es darauf an, relevante NachhaltigWorkshop: Nachhaltigkeit als Chance und Herausforderung für Unternehmen im Flachdisplaymarkt, VDMA Berlin, 12. Mai 2004.

 

138

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Tab. 6.3   Umweltrechtliche Regulierungen mit Relevanz für Pervasive Computing Ansatz

Regulierung

Land

Beschreibung

Recycling

WEEE: Directive on Waste Electrical and Electronic Equipment Law for Recycling of Specified Kinds of Home Appliances RoHS: Directive on the Restriction of the Use of certain harzardous Substances in Electrical and Electronic Equipment REACH: Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals Law Concerning the Examination and Regulation of Manufacture of Chemical Substances Pollutant Release and Transfer Register Kyoto Protokoll

EU

Rücknahme und Recycling von Elektronik- und Elektro-Altgeräten Sammlung und Recycling u. a. von TV, Haushaltsgeräten Verbot und Beschränkung von Stoffen: u. a. Cadmium, Blei, Quecksilber

Chemikalien

Klimaerwärmung

Law Concerning the Promotion of the Measures to Cope with Global Warming Ozone-Layer Depletion Countermeasure

Japan EU

EU

Überprüfung, Registrierung von Chemikalien

Japan

Verbot des Gebrauchs bestimmter Chemikalien

Japan

Bericht über Material- und Herstellungsprozesse Weltweit Verringerung von klimawirksamen Gasen Japan Verringerung von klimawirksamen Gasen Japan

Herstellung und Emission von Chlorofluorocarbon

keitsfelder mit Relevanz für potentielle Zukunftsmärkte bei der Früherkennung mitlaufen zu lassen, das heißt situativ in passenden Stellen zu integrieren. Bei der Entwicklung und Anwendung von Schlüsseltechnologien der Display-Industrie erhöht der Einsatz ganzheitlicher Methoden in frühen Innovationsphasen wie z. B. umfassende Roadmapping-Ansätze oder Methoden der Nutzerintegration die Wahrscheinlichkeit sowohl des Markterfolgs als auch der Nachhaltigkeit von Innovationsvorhaben (s. Kap. 7).

6.3  Netzwerke und Akteurskooperationen Angesichts von Klimawandel und der öffentlichen Debatte darüber, welchen Beitrag sowohl Verbraucher als auch Unternehmen zum Klimaschutz und zum schonenden Umgang mit Ressourcen leisten können, stellen sich auch für Unternehmen der IKT über umweltrechtliche Anforderungen hinausgehende neue wettbewerbsstrategische Fragen und ergeben sich neue Geschäftschancen. Die Ausweitung des Gesamtmarktes, die Verschiebung von Marktanteilen und die Entwicklung neuer Technologien und Märkte eröffnen neue Gestaltungsmöglichkeiten („windows of opportunity“).

Alliance for a Sustainable Information Society Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V., u. a. AG Umwelt und Nachhaltigkeit, Jahreskonferenzen zu Ressourceneffizienz und Klimaschutz, Green-IT-Büro D21 e. V./Initiative zur Förderung der Informationsgesellschaft Digital Futures/Nachhaltigkeitsorientiertes Projekt Econsense/Forum nachhaltige Entwicklung der deutschen Wirtschaft e. V. eEurope/Initiative zur Förderung der Informationsgesellschaft European Information, Communications and Consumer Electronics Technology Industry Associations Forum Informationsgesellschaft – Arbeitsgruppe Nachhaltige Entwicklung im BMWi Global eSustainability Initiative Arbeitsausschuss „Nachhaltige Informationsgesellschaft“ in der Gesellschaft für Informatik Zusammenschluss von Konferenzen zu Green Electronics Global Reporting Initiative/Nachhaltigkeitsberichterstattung International Electronics Manufacturing Initiative IT and Environment Initiative Japan Sustainable Information Society Project (SIS) Knowledge Management in Ambient Intelligence Infrastructures/FuE Roadmapping New Partnerships for Sustainable development in a Knowledge Economy/FuE Roadmapping Nachhaltigkeit in der Informations- und Kommunikationstechnik/Projekt Organisation for Economic Co-Operation and Development Strategic Action for a Sustainable Knowledge & Information Age/FuE Roadmapping The World Information Technology and Services Alliance World Semiconductor Council UN World Summit on the Information Society World Wildlife Fund und European Telecommunications Network Operators/Klimaschutz-Initiative Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.

ASIS BITKOM

D21 Digital Futures Econsense eEurope EICTA Forum BMWi GeSI GI Going Green Initiative GRI iNEMI IT&Environment Japan SIS Project KM in AmI Neskey NIK OECD Saskia WITSA WSC WSIS WWF ETNO Initiative ZVEI

Erläuterung

Tab. 6.4   Ausgewählte Projekte, Initiativen und Organisationen zu nachhaltiger IKT. (Quelle: Erdmann 2004b; Behrendt 2006)

Kürzel

Aktiv Inaktiv Aktiv Aktiv Aktiv Inaktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Inaktiv Inaktiv Aktiv Inaktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv Aktiv

Inaktiv Aktiv

Status

6.3 Netzwerke und Akteurskooperationen 139

140

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

In diesem Kontext formieren sich Kooperationen, Netzwerke und Allianzen neu und gewinnen für die gezielte Förderung umweltentlastender Lösungen durch Pervasive Computing eine zentrale Bedeutung. Einzelne Unternehmen sind vielfach alleine nicht dazu in der Lage, den neuartigen Herausforderungen der Informationsgesellschaft insbesondere im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung gerecht zu werden. Deshalb ist eine Fülle von neuen institutionellen Arrangements und Akteurskooperationen entstanden, die die erforderlichen Such-, Lern- und Gestaltungsprozesse anstoßen und voranbringen. Ein weit gefächertes Spektrum von Projekten, Initiativen und Organisationen widmet sich inzwischen der Thematik nachhaltiger Informations- und Kommunikationstechnik auf nationaler, europäischer und globaler Ebene. Organisationen zur Förderung der Informationsgesellschaft greifen den Nachhaltigkeitsgedanken auf, Nachhaltigkeitsinitiativen rücken die Schlüsselrolle der Informations- und Kommunikationstechnik in den Vordergrund und integrative Projekte zu nachhaltiger Informationsgesellschaft haben seit der Jahrtausendwende einen festen Platz im Diskurs. Bisher von der Innovations- und Nachhaltigkeitsforschung wenig beachtet, ist die Rolle von Wirtschaftsverbänden in Innovationsprozessen hochdynamischer Technologiefelder. Die Befunde aus Falluntersuchungen (Behrendt 2008; Fichter 2007a) zeigen, dass Verbände zunehmend als neue „Intermediäre“ und „Prozess- bzw. Beziehungspromotoren“ fungieren. Sie können eine zentrale Bedeutung für eine kooperative Technologiefrüherkennung spielen, indem sie eine Plattform für einen moderierten und strukturierten Suchprozess sowie einen Erfahrungs- und Ergebnisaustausch schaffen.

6.4  Fazit Technisch verkürzte Innovationsprozesse  Produktinnovationen und Strategien zu ihrer Umsetzung orientieren sich maßgeblich am technisch Machbaren entlang von technologischen Zukunftsbildern. Prognosen für Produkte oder Dienstleistungen im Sektor Information und Kommunikation waren oft überoptimistisch (z. B. wie im Falle HDTV oder UMTS) oder sie krankten daran, dass die Chancen scheinbar rückständiger Produkte unterschätzt wurden (wie im Falle von Fax oder Internet). Neben einem dezidierten Zweckoptimismus, der der Durchsetzung von bestimmten Produkten dienen sollte, ist eine weitere Ursache für Fehlprognosen in einer Überschätzung des Technology push bei gleichzeitiger Unterschätzung der weichen, sozialen, politischen und ökologischen Faktoren, von kulturellen und sozialen Rahmenbedingungen und Trends zu sehen. Die hohe Unsicherheit wird auch aus den weit differierenden Angaben unterschiedlicher Abschätzungen für ein und denselben Sektor deutlich. Die Einbeziehung sozialer Kontexte in Innovationsprozessen findet erst langsam statt und noch selten wird die Frage aufgeworfen, für welche gesellschaftlichen Aufgaben und sozioökonomischen Trends die zur Verfügung stehenden Technologieoptionen einen Beitrag leisten können und sollen.

6.4 Fazit

141

Innovationsprozesse zwischen Beschleunigungsfalle und Langfristorientierung  Die deutliche Verkürzung der Marktlebenszyklen vieler Produkte der IKT erhöht den Innovationsdruck, zwingt zur Beschleunigung von Produktvariationen und Neuentwicklungen und verkleinert das Zeitfenster zur Erzielung von Innovationsgewinnen (Fichter 2002a). Verstärkt wird dieser Druck durch das Phänomen des „leapfrogging“, der Tatsache, dass infolge der immer kürzeren Innovationszyklen ganze Produkt- und Leistungsgenerationen übersprungen werden, also keinen Absatz finden, weil die nächste Generation schon unmittelbar vor der Markteinführung steht. Unter den Bedingungen globaler Märkte, zunehmender Arbeitsdifferenzierung, sich verkürzender Innovationszyklen bei gleichzeitig steigenden Aufwendungen für Forschung und Entwicklung sowie der hohen Komplexität sozialer, ökonomischer und ökologischer Prozesse ist Innovationsfähigkeit vor allem auch dadurch charakterisiert, dass die Unternehmen in der Lage sind, langfristige Ziele zu formulieren und über längere Zeiträume hinweg durchzusetzen. Bedeutungszuwachs dialogischer und interaktionsbezogener Methoden  Während bis heute zur strategischen Frühaufklärung vorrangig Methoden der Umfeldanalyse angewendet werden, werden angesichts von wachsender Komplexität und Dynamik in den vergangenen Jahren verstärkt dialogische und interaktionsbezogene Methoden thematisiert und erprobt. Diese umfassen Stakeholderdialoge, Expertendelphis im Rahmen des Trendmonitoring, den Aufbau von Expertennetzwerken, unternehmensübergreifende Roadmapping-Ansätze (Behrendt 2006), Ansätze der Kundenintegration in den Innovationsprozess (User-Based-Innovation. Lead-User-Methodik, Community-Based Innovation vgl. Fichter 2005a), präventives Risikomanagement, Technologiebeiräte oder auch Kompetenznetze. Fehlende Aufbereitung und Anwendbarkeit von Best Practice-Lösungen für einen breiteren Kreis von Unternehmen  In der Industrie besteht bereits umfangreiches Wissen über Hintergründe und Zusammenhänge nachhaltigen Wirtschaftens und zukunftsfähiger IKT-Lösungen. Allerdings fehlt zumeist deren geeignete Aufbereitung und Anwendbarkeit für einen breiteren Kreis von Unternehmen. Durch den mangelnden Wissenstransfer bleiben innovative Ideen und Best Practice-Lösungen häufig ungenutzt. Die Diffusion nachhaltiger IKT-Lösungen wird damit erheblich gebremst oder mitunter gänzlich verhindert. Strategische Allianzen und Kooperationen als Erfolgsfaktor für innovative Systemlösungen  Im Bereich der IKT-Branche handelt es sich bei Innovationen, die zu Nachhaltigkeitszielsetzungen beitragen, vielfach nicht nur um einzelne technologische Komponenten oder Geräte, sondern um neue komplexe Systemlösungen (z. B. RFID-Lösungen), die nur in einem Verbund von Unternehmen und Knowhow-Trägern erfolgreich initiiert, entwickelt und am Markt durchgesetzt werden können. Gerade für KMUs besteht hier der Bedarf, in frühen Innovationsphasen leistungsfähige Kooperationspartner zu identifizieren und die notwendige Netzwerkbildung zu betreiben, um konkrete Innovationsprojekte anzustoßen. Hier sind neue kooperative Initiierungsstrukturen erforderlich, wie sie ein Kompetenznetzwerk leisten kann.

142

6 Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen Innovationsphasen

Fehlender Brückenschlag zwischen den Nachhaltigkeitsabteilungen und dem Innovationsmanagement  Viele Unternehmen der Informationswirtschaft und der Telekommunikation messen der Nachhaltigkeit eine hohe Bedeutung bei (Behrendt/ Tobias 2005). Die Behandlung von Nachhaltigkeitsanforderungen ist bis dato aber weitgehend auf Umwelt- und Nachhaltigkeitsabteilungen beschränkt und nicht Bestandteil von frühen Innovationsphasen. Es fehlt der Brückenschlag zwischen den Nachhaltigkeitsabteilungen und dem Innovationsmanagement. Obwohl eine Vielzahl von Unternehmen der IKT zahlreiche Aktivitäten im Bereich eines nachhaltigen Wirtschaftens verfolgen, besteht ein zentraler Bedarf darin, das FachKnow-how der Umwelt- und Nachhaltigkeitsbeauftragten und -abteilungen der betreffenden Unternehmen systematisch gerade in frühe Phasen des Innovationsprozesses einzubringen. Integration des Nachhaltigkeitspostulats in die Unternehmenspolitik  Die Übernahme des Nachhaltigkeitspostulats in die Unternehmenspolitik und das Innovationsmanagement verläuft höchst unterschiedlich. Ein Rating der Telekommunikationsbranche zeigt, dass sich die Unternehmen ihrer ökologischen und sozialen Verantwortung in stark unterschiedlichem Maße stellen. Während die überwiegende Mehrzahl der großen IKT-Unternehmen Nachhaltigkeit auf Umweltprogramme anwendet, ist es für andere Unternehmen inzwischen selbstverständlich, das Ziel einer Nachhaltigen Entwicklung als strategischen Bestandteil ihrer Unternehmenspolitik (z. B. Deutsche Telekom) zu begreifen. Während etablierte Unternehmen Umweltschutzaufgaben in das Unternehmen in der Regel integriert haben, trifft dies auf neue Unternehmen der IKT selten zu. Ein Umweltmonitoring, was Umwelteffekte von Pervasive Computing-Anwendungen aufspürt, fehlt bisher weitgehend. Vielen Unternehmen ist auch noch gar nicht richtig klar, was das Konzept einer Nachhaltigen Entwicklung eigentlich strategisch wie operativ für das Unternehmen bedeutet. Nachhaltigkeitsindikatoren, die Status quo und Richtung widerspiegeln, fehlen noch weitestgehend. Außerdem fehlt bis dato ein „Brückenschlag“ zwischen den (diskutierten) Strategien für einen nachhaltigen Konsum und der Frage, wie Unternehmen schon frühzeitig Nachhaltigkeitsanforderungen aufgreifen und mögliche Nachhaltigkeitseffekte berücksichtigen können. Dominanz technischzentrierter Visionen, Szenarien und Zukunftsbilder  Die Visionen, Szenarien und Zukunftsbilder sind stark technologieorientiert (Ambient Intelligence, Ubiquitous Computing, Smart Home, Verschmelzung von Bio-, Nanotechnologie und Informationstechnik etc.). Die Unternehmen tun sich schwer, weiche Faktoren kultureller und sozialer Rahmenbedingungen instrumentell einzubinden und zu unterzusetzen. Konzepte zur Umsetzung des Vorsorgeprinzips neuer Visionen wie des Pervasive Computing fehlen. Instrumente zur Abschätzung ökologischer Auswirkungen werden in der Regel ex ante eingesetzt, d. h. wenn das Produkt oder die Dienstleistung bereits entwickelt und/oder am Markt ist. Ihre Anwendung erfolgt deshalb meistens in Umwelt- und Nachhaltigkeitsabteilungen. In frühen Innovationsprozessen kommen ökologische Analyse- und Bewertungsinstrumente (Ökobilanz, Ökoeffizienzanalyse etc.) bis dato kaum zum Einsatz. Integrative Instrumente, die die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit, als Ökologie,

6.4 Fazit

143

Soziales und Ökonomie miteinander verknüpfen, befinden sich im Erprobungsstadium und sind bisher auf einzelne Projekte beschränkt. Fehlen leistungsfähiger Dialog-/Diskursstrukturen  Schließlich fehlt es an einer umfassenden und leistungsfähigen Dialog-/Diskurs-Struktur, welche es den Unternehmen und relevanten Stakeholder-Gruppen ermöglicht, gemeinsam eine aktive Kommunikation über konkrete Nachhaltigkeitsanforderungen für Innovationsprozesse der IKT-Industrie zu führen. Die mit dem Pervasive Computing einhergehenden systemischen Risiken werden sich in wichtigen Bereichen bisherigen Vorgaben des Rechtssystems (z. B. Verursacherprinzip, Datenschutz) entziehen. Risikodialoge und Dialoge mit Stakeholdern sind diesbezüglich leistungsfähige Instrumente, um dem Vorsorgeprinzip gerecht zu werden und werden zu Erfolgsfaktoren für Pervasive Computing-Anwendungen. Die Positionierung der Unternehmen der Informations- und Telekommunikationswirtschaft als mitverantwortliche und mitgestaltende Akteure nachhaltiger Entwicklung ist bei weitem nicht ausgeschöpft. Auch die Chance, aus Dialogen mit Stakeholdern Wettbewerbsvorteile zu erzielen, wird erst ansatzweise genutzt und hat bisher kaum das Innovationsmanagement erreicht. Gerade hier liegt aber eine wichtige Schnittstelle für eine nachhaltige Unternehmensentwicklung. Vielmehr ergibt sich erst aus dem Zusammenwirken unterschiedlichster Akteure eine Pfadentwicklung der Technologie, die gestaltend begleitet werden kann, u. a. durch Kooperationen mit staatlichen Einrichtungen, Wissenschaft, Verbraucherorganisationen, Umweltverbänden, Entwicklungsinitiativen und anderen NGOs. Auf diese Weise können frühzeitig ökologische und soziale Chancenpotenziale identifiziert und nicht-intendierte Nebenfolgen erfasst werden. Ein solches proaktives Chancen- und Risikenmanagement erhöht die Orientierungssicherheit und die spätere Durchsetzungsfähigkeit der angestrebten Produkte oder Dienstleistungen am Markt.

Kapitel 7

Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen

Nicht geklärte Folgen für Umwelt und Gesundheit sind neue, bisher wenig berücksichtigte Herausforderungen für das Innovationsmanagement in Unternehmen der IKT-Wirtschaft. Vor diesem Hintergrund stellt sich für Unternehmen der Informationstechnik und Telekommunikation die Frage nach geeigneten Instrumenten, Methoden und Akteurskooperationen zur Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in ihre technologie-, produkt- und systembezogenen Innovationsprozesse. Angesichts der gestiegenen Dynamik und Komplexität der Umfeldbedingungen für Unternehmen kommt der Früherkennung und dem Monitoring technologischer, marktlicher, politischer und gesellschaftlicher Entwicklungen eine immer größere Bedeutung für den Innovationserfolg zu. Für eine erfolgreiche Früherkennung von Innovationschancen und Risiken, neuen Geschäftsfeldern und Märkten sind folgende Kernfragen zu beantworten: • • • • •

Welche Veränderungen sind zu erwarten (Trends, Szenarien)? Welche Chancen und Herausforderungen erwachsen daraus? Welche Zukunft ist wünschenswert? Welche Störereignisse können auftreten? Welche erfolgreichen Zukunftsstrategien können abgeleitet werden?

Ein leistungsfähiges Instrument zur Beantwortung dieser Kernfragen sind Roadmaps. Sie sind eine Art Landkarte im erweiterten Sinne, die viele Einzelthemen bündeln, Handlungsoptionen identifizieren und Prioritäten benennen. Ausgehend vom Stand der Technik liefern Roadmaps Aussagen über Art, Geschwindigkeit und Richtung möglicher Technologieentwicklungen in einem Innovationskontext. Allerdings greift angesichts der hohen Veränderungsdynamik der marktlichen, gesellschaftlichen und ökologischen Entwicklungen eine Verengung des Roadmappings auf eine Technologievorausschau (s. Kap. 6) zunehmend zu kurz. Innovationen entziehen sich immer deutlicher einer nur technologischen Sichtweise und einem zu eng verstandenen unternehmerischen Kontext. Es geht nicht nur darum, Technikbilder eines Pervasive Computing zu produzieren, die das technisch Machbare fortschreiben, sondern vielmehr um eine Erweiterung der Perspektive durch sozioökonomische Aspekte und – besonders wichtig – einen frühen Einbezug von Kundenanforderungen. Das Kapitel fokussiert auf das Roadmapping und geht der S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_7, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

145

146

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Frage nach, wie das weit verbreitete Instrument für eine Nachhaltigkeitsorientierung in frühen Phasen von Innovationsprozessen speziell für den Bereich der IKT fruchtbar gemacht werden kann. Im Folgenden wird daher erläutert, was Roadmapping kennzeichnet, welche Roadmapping-Typen es gibt und wie sich die Forschung zum Foresight-Instrument des Roadmapping darstellt.

7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping? Roadmaps sind ein Instrument der Forschungs- und Entwicklungsplanung und können dort den intuitiv-strukturierten Suchverfahren zugeordnet werden (Specht/ Behrens 2002; Möhrle/Isenmann 2007). Die Bedeutung des Roadmapping besteht in der Bündelung vieler Einzelthemen, dem Identifizieren von Handlungsoptionen und dem Setzen von Prioritäten. Der Hauptnutzen liegt in der Bereitstellung mittelbzw. langfristigen Orientierungswissens für unternehmerische und/oder politische Akteure. Mit der Weiterentwicklung des Konzeptes seit Mitte der 80er Jahre findet das Konzept immer stärkere Anwendung bei Unternehmen bis hin zu Industriezweigen, für gemeinsame, unternehmensübergreifende Technologie-Ziele und bei der Bereitstellung von Orientierungen für die Forschungs- und Entwicklungspolitik. Es wurden verschiedene Definitionen für Roadmapping vorgelegt (da Costa 2002; Kostoff 2002). Sie sind teilweise wenig präzise, teilweise wird der Begriff sehr spezifisch verwendet. Zur Präzisierung und Abgrenzung lassen sich einige besondere Merkmale identifizieren, die für das Roadmapping charakteristisch sind und es von anderen Instrumenten und Methoden (Delphi, Szenario-Technik, Innovations- und Technikanalyse etc.) unterscheiden. • Systematische Erfassung, Bündelung und Bewertung von Entwicklungspfaden durch Abstimmung divergierender Meinungen und Erwartungen in gruppendynamischen Prozessen. • Roadmaps liefern Darstellungen über den Stand der Produkte, der Technik oder Technologien in einem Innovationskontext zu einem bestimmten Zeitpunkt und über die Art, Geschwindigkeit und Richtung möglicher Forschungs- und Technologieentwicklungen. Somit sind Roadmaps ein Vorausschauinstrument (Foresight). • Ausgeprägter Anwendungsbezug: Das Roadmapping soll die Identifikation konkreter Handlungsoptionen in einem spezifischen Handlungskontext ermöglichen. Eine Roadmap (wörtlich Straßenkarte) ist ein Planungswerkzeug für die Gestaltung von Innovationsprozessen: „ein Reisebegleiter, der essentielle Kenntnisse, Nähe, Richtung und einen gewissen Grad an Sicherheit bei der Reiseplanung bietet“ (Kostoff 2002). • Roadmaps sind durch einen Instrumentenmix gekennzeichnet. Um zukünftige Entwicklungen beschreiben und bewerten zu können, wird auf verschiedene andere bewährte Instrumente zurückgegriffen, darunter die Szenario-Technik und die Delphi-Methode. Dies erlaubt die Bündelung verschiedener Zugänge zu komplexen Handlungsfeldern.

7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping?

147

• Schließlich ist der Erstellung von Roadmaps die Form der Visualisierung gemeinsam. In der Regel visualisiert eine Roadmap einen zweidimensionalen Suchraum, der durch eine horizontale Objekt-Achse (Technologien, Produkte, Dienstleistungen) und eine vertikale Zeit-Achse dargestellt wird (Specht 2002). Vor diesem Hintergrund wird Roadmap wie folgt definiert. Roadmapping bezeichnet einen Suchprozess, der Darstellungen über den Stand der Produkte, der Technik oder der Technologien in einem Innovationskontext zu einem bestimmten Zeitpunkt und über die Art, Geschwindigkeit und Richtung möglicher Forschungs- und Technologieentwicklungen liefert, mögliche Herausforderungen bündelt und in Aktivitäten, Anforderungen und Meilensteine überführt.

7.1.1  Roadmap-Typen In Anlehnung an da Costa (2002) lassen sich vier verschiedene Typen des Roadmappings unterscheiden: • • • •

Unternehmensspezifische Roadmaps, Branchenbezogene Roadmaps, Problemorientierte Roadmaps und Forschungs- und Entwicklungs-Roadmaps für die Politik.

Die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Typen lassen sich anhand von sieben Aspekten (da Costa 2002) festmachen: • • • • •

Gegenstand und Umfang des Suchfeldes, Initiative und Durchführung des Roadmappings, Nutzerkreis: Zielgruppe und Nutzer der Roadmap, Ziele, die mit dem Roadmapping verfolgt werden, Methoden: der Methodenmix für das Identifizieren, Analysieren und Bewerten von Entwicklungsverläufen, • Dominante Orientierungslogik: technologie- oder problemorientiert; eine oder mehrere Zukünfte, deskriptive oder normative Zukunftsbilder etc., • Zeithorizont: Zeitraum zwischen Status quo und den zugrunde gelegten Visionen bzw. Zukunftsbildern. Die folgende Tabelle fasst die Typologie zusammen. Wie bei allen Typologien gibt es Überschneidungen zwischen den verschiedenen Typen, anhand der Aspekte lassen sich aber hinreichende Differenzierungen vornehmen. 7.1.1.1 Unternehmensspezifisches Roadmapping Beim unternehmensspezifischen Roadmapping steht ein bedarfsgesteuerter Pla­nungsprozess für eine bessere Bestimmung, Auswahl und Entwicklung techno­ logischer Optionen zur Deckung bestimmter Produkt- oder Technologiebedarfe

Optimierung von F&E-Entscheidungen, strategische Planung für die Entwicklung neuer Produkte Zusammenstellen technischer Dokumentationen, Extra­ polation, Szenariotechniken, interne Workshops Technologiegetrieben/markt­ induziert deskriptiv oder normativ

Nutzung

Ziele

Zeithori­zont

Orientierungslogik

Methoden

Kurzfristig, normalerweise bis 5 Jahre

Innerhalb des Unternehmens

Suchraum

Initiative

Unternehmensspezifisches Roadmapping Produkt, Produktfamilie, Technologien Einzelnes Unternehmen

Technologiegetrieben, Vorher­sage und normativ: Was wird passieren? Was soll getan werden? Mittelfristig, normalerweise 5 bis 10 Jahre

Höhere Wettbewerbsfähigkeit durch gemeinsame Technologiefrüherkennung in der Vorwettbewerbsphase Workshops mit Industriefachleu­ten/wissenschaftlichen Exper­ten, Expertenbefragungen

Konsortium von Unternehmen, nationale Industrien bis hin zu internationalen Industriezweigen, staatliche Stellen, private Beratungsfirmen Im Konsortium, andere Stakeholder

Branchenbezogenes Roadmapping Technologischer Sektor

Workshops mit Experten und Stakeholdern, fachöffentliche Konferenzen, Internet Chats Technologie-, problemgetrieben, mehrere mögliche Zukünfte, F&E-Gestaltung

Workshops mit Experten und Sta­keholdern, Szenariotechniken, teilweise Delphi-Methode Problemorientiert, voraus-­ schauend mit Blick auf gesellschaftliche Herausforderungen Normalerweise längerfristig bis zu 20 Jahre, kann aber je nach Problemstellung auch kurz­fristig sein

Normalerweise 10 bis 20 Jahre

Politische Entscheidungsträger, andere Stakeholder, Unternehmen

Breite F&E-Bereiche z. B. IKT, Ambient Intelligence Think tanks, staatliche Einrich­ tungen, fachöffentliche Foren

Unterstützung von Forschungsprogrammen, Gewährleistung ihrer gesellschaftlichen Relevanz

Forschungspolitische Roadmaps

Problemorientiertes Roadmapping Ermöglichung von Technologien für ein bestimmtes Ziel Staatliche Stellen, wissenschaft­liche Einrichtungen, die initiativ oder unterstützend innerhalb von Akteurskoope­ rationen agieren Unternehmen teilweise aus verschiedenen Branchen, die gemeinsames Interesse an Problemlösungen haben, andere Stakeholder Begegnung von gesellschaftlichen und marktlichen Herausforderungen

Tab. 7.1   Typologisierung des Roadmappings. (Quelle: in Anlehnung an da Costa 2002)

Aspekte

148 7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping?

149

im Mittelpunkt. Die Roadmap identifiziert (für eine Anzahl von Produkten und Technologieoptionen) die entscheidenden Systemanforderungen, Sollwerte für die Produkt- und Prozessleistung sowie die technologischen Optionen und Meilensteine zum Erreichen dieser Werte (da Costa 2002). Unternehmensspezifische Roadmaps führen zu Darstellungen der Zukunft für Produkte, Produktfamilien oder Technologien, wobei ökonomisch relevante Ebenen integriert und die technologischen Kompetenzen mit den Geschäftszielen verknüpft werden. Der Zeithorizont ist bei unternehmensspezifischen Roadmaps in der Regel eher kurzfristig und reicht normalerweise von 2 bis 4 Jahre. Die Vorausschau und die Identifikation von Meilensteinen basiert üblicherweise auf einer Extrapolation von gegenwärtigen, meist technologischen Trends. Verschiedene mögliche Zukünfte werden in der Regel nicht betrachtet. Die Roadmap-Ergebnisse werden normalerweise unternehmensintern verwendet und werden nicht veröffentlicht. Vereinfachte Roadmaps werden nicht selten im Rahmen des Marketing eingesetzt, so beispielsweise um auf künftige neue Technologien (z. B. elektronisches Papier oder Smart Label) aufmerksam zu machen. 7.1.1.2 Branchenbezogene Roadmaps Auf industrieller Ebene werden seit den 90er Jahren verstärkt branchenbezogene Roadmaps entwickelt. Die Kernmotivation ist, dass eine Branche „langfristig wettbewerbsfähiger wird, wenn F&E-Investitionen und -ergebnisse in der Vor­wettbewerbsphase geteilt und gemeinsame Technologiestandards und -plattformen geschaffen werden“ (da Costa 2002). Für die beteiligten Unternehmen dient sie sowohl als ein Informations- als auch als ein Strategieplanungsinstrument zur Entwicklung, Organisation und Präsentation von Informationen mehrerer über Anforderungen, Herausforderungen und Meilensteine entlang eines oder mehrer technologischer Entwicklungspfade. Branchenbezogene Roadmaps werden durch Firmenkonsortien erstellt. Häufig sind Unternehmensberatungen beteiligt, die als neutrale Moderatoren, den Prozess steuern. Teilweise sind staatliche Einrichtungen beteiligt, mit dem Ziel, die nationale Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu stärken. Technologie-Forschungseinrichtungen sind insbesondere involviert, wenn es um längerfristige technologische Entwicklungen (emerging technologies) geht. In der Regel sind für die Erstellung branchenbezogener Roadmaps erhebliche Mittel notwendig, die von einer größeren Anzahl von Firmen geteilt oder einem Unternehmensverband zur Verfügung gestellt werden. Gegenüber dem unternehmensspezifischen Roadmapping sind die Zeithorizonte bei branchenbezogenen Roadmaps normalerweise größer und liegen zwischen 5 und 10 Jahren. Es können aber auch längere Zeithorizonte vorkommen. Ein bekanntes Beispiel für eine branchenbezogene Industrie-Roadmap ist die erstmals 1992 in den USA entwickelte „National Technology Roadmap for Semiconductors“ (NTRS). Sie dient als weltweiter Bezugsrahmen für die Halbleiterindus­ trie. Seit 1999 wird die Roadmap als „The International Technology Roadmap for Semiconductors“ (IRTS) veröffentlicht. Die Funktion dieser Roadmap ist es, techni­ sche Hürden und Herausforderungen aufzuzeigen, mit denen die Halbleiterindustrie

150

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

in den folgenden 15 Jahren konfrontiert ist. Vergleichbare Roadmaps wurden von dem europäischen Verband „European Design and Automation Association“ (EDAA 1998) und „Micro-Electronics Development for European Applications“ (MEDEA 2000) erstellt, die verschiedene Technologien umfassen und auf Produktionsverfahren für bestimmte Industriebereiche ausgerichtet sind (da Costa 2002). 7.1.1.3 Problemorientierte Roadmaps Problemorientierte Roadmaps zielen darauf, technologieübergreifende Probleme oder Herausforderungen und ihre Konsequenzen für Unternehmen zu identifizieren. Der Grundgedanke ist hier, dass Innovationen zunehmend einen multidisziplinären und multisektoralen Charakter (da Costa 2002) aufweisen und in einem sozio-ökonomischen Kontext stehen. Der methodische Ansatz setzt bei einer Herausforderung oder bei einem Ziel an und richtet sich auf die Identifikation und Rückverfolgung der Entwicklungspfade. Bei den Zielen kann es sich um Objekte oder Applikationen (z. B. smartes Haus), funktionale Ziele (z. B. Verringerung von Umweltbelastungen, Erhöhung von Qualitätsansprüchen) oder Wettbewerbsziele handeln (da Costa 2002). Der Zeithorizont ist normalerweise vergleichsweise lang und umfasst bis zu 20 Jahre. Oftmals sind an diesem Roadmap-Typ staatliche Stellen beteiligt. Häufig werden sie auch von staatlichen Einrichtungen initiiert und koordiniert (da Costa 2002). Als Beispiel lässt sich die DOE Environmental Restoration and Waste Management in Revised Roadmap (1993) anführen, auch die verschiedenen Roadmaps der Microelectronics and Computer Technology Corporation (MCC) lassen sich diesem Typ zuordnen. Die „Embedded Systems Roadmap 2002“ ist ein weiteres Beispiel. Sie bezieht verschiedene andere Technologie-Roadmaps (s. oben ITRS, MEDEA, ITEA etc.) mit ein und verknüpft verschiedene wissenschaftliche Zugänge und Expertenmeinungen zur Darstellung technologischer Entwicklungslinien für eingebettete Systeme. 7.1.1.4 Forschungs- und Entwicklungs-Roadmaps für die Politik Seit Mitte der 90er Jahre haben verschiedene Wissenschafts- und Beratungseinrichtungen versucht, die Roadmapping-Methode für die Gestaltung und Ausrichtung der Forschungs- und Technologiepolitik anzupassen und nutzbar zu machen. Dieser Ansatz fokussiert darauf, technologische Entwicklungen in den Kontext politischer, gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Herausforderungen zu stellen, um daraus langfristige Forschungsbedarfe zu identifizieren und Prioritäten ableiten zu können. Beispielhaft sind die Roadmap-Aktivitäten des Institute for Prospective Technological Studies (IPTS) der EU-Commission, das in Kooperation mit dem European Science and Technology Observatory (ESTO) eine Roadmap zur „Ambient Intelligence“ im Alltag (AmI@Life) entwickelt hat. Die Roadmap zielt auf Vertrauen genießende und universelle Zugänge zu neuen Technologien der Ambient Intelligence

7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping? National/ branchenübergreifend

151

Mittelfristig 5–10 Jahre

Mittelfristig 10–20 Jahre

Anwendungsgebiet

BranchenRoadmaps Industrie Forschungspolitische Roadmaps Unternehmen/ Organisation

Langfristig bis zu 20 Jahren Problemorientiertes Roadmapping

Kurzfristig bis zu 5 Jahren Unternehmensspezifische Roadmaps

Produkt/ Projekt Forschung

Technologieentwicklung

Administration

Bezugsobjekte / Ziele

Abb. 7.1   Roadmap-Typen. (Quelle: Geschka 2007)

im Kontext von Alltagshandlungen. Eine andere Roadmap des IPTS bezieht sich auf die „Gesundheitsvorsorge im Kontext einer alternden Gesellschaft“. Untersucht werden wahrscheinliche Technologiepfade zur wirksamen Gesundheitsversorgung in einer alternden und pluralen europäischen Gesellschaft. Ein weiteres Beispiel ist das von der EU finanzierte Projekt „Enabling users for Distance-working & Organisational Mobility using Ambient Intelligence Networks“ (eu-DOMAIN). Ziel ist es, Menschen, Geräte, Gebäude und Informationsinhalte in einem offenen, flexiblen und „intelligenten“ Netzwerk zu verbinden. Die Abb. 7.1 illustriert die verschiedenen Roadmap-Typen.

7.1.2  Forschung zum Roadmapping als Foresight-Instrument Die Forschung zum Roadmapping entwickelt sich seit einigen Jahren national und international sehr dynamisch (Erdmann 2006a). Es gibt inzwischen eine Fülle an Fachartikeln, die das Verfahren und die Ergebnisse einzelner Roadmaps dokumentieren. Nur selten werden die Erfolgsbedingungen und alternative Möglichkeiten im Roadmapping-Prozess reflektiert. In der Regel haben die Fachartikel deshalb eher idiografischen Charakter, als dass sie verallgemeinerbare Rückschlüsse in Bezug auf ein erfolgreiches nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping ermöglichten. In der jüngeren Forschungsliteratur sind jedoch einige Forschungszweige erkennbar, die

152

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

für die Entwicklung einer Methodologie für ein integriertes nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping wichtige Aufschlüsse geben: Empirische Untersuchungen zu den Erfolgsbedingungen und Effekten von Roadmapping  Die in den letzten Jahren sprunghaft gestiegene Zahl an dokumentierten Roadmapping-Prozessen bietet inzwischen einen hinreichend großen Fundus an Material, um die Erfolgsbedingungen von Roadmapping-Prozessen identifizieren und ansatzweise auch ihre Effekte abschätzen zu können. Insbesondere zu den hier vorrangig interessierenden Unternehmens – und Branchenroadmaps gibt es erste breitere empirische Untersuchungen. Bürgel et al. (2005) haben Verfahren zur Technologie-Früherkennung, darunter auch Roadmapping, in 21 Unternehmen der drei Sektoren Telekommunikation/Netzbetreiber, Computer/Elektronik/Energie/Luftfahrt sowie Chemie/Pharma untersucht. Zu den übergreifenden Motiven für die Technologiefrüherkennung gehören insbesondere das Entdecken, Verstehen und Realisieren von Gebieten, die für das Unternehmen neu sind. Dazu sind sowohl unternehmensintern als auch extern in Netzwerken Lernprozesse erforderlich. Schlüsselfaktor ist die Verbesserung der Kommunikation zwischen Konzernforschung und Geschäftsbereichen zur Generierung einer konsistenten Forschungsstrategie. Bemängelt wird u. a., dass die Firmen „stand alone Lösungen“ entwickeln müssten, anstatt über geeignete Schnittstellen auf nationale Basisdaten zurückgreifen zu können, wie dies z. B. in Japan durch das Ministry of International Trade and Industry (MITI) ermöglicht wird. De Laat (2004) untersucht in seiner Abhandlung die Wirksamkeit von BranchenRoadmaps anhand einer vergleichenden Analyse von 80 Branchen-Roadmaps aus den USA, Kanada und Japan. Im Gegensatz zu Europa liegen hier viel längere Erfahrungszeiträume vor. Folgende kritische Faktoren hat de Laat vor, während und nach dem Technologie-Roadmapping ausgemacht: Vorbereitungsphase:  • Die Roadmap muss in eine breitere Strategie eingebettet werden. • Auf vorhandene soziale Infrastruktur, z. B. Unternehmensverbände und Netzwerke ist aufzubauen. • Über die Dringlichkeit des Roadmappings muss bei den Beteiligten Einvernehmen herrschen. • Commitment und Einbindung hochrangiger Entscheidungsträger ist zwingend erforderlich. • Die Durchführenden des Roadmapping-Prozesses sollten in der Lage sein, die strategischen Herausforderungen der Industrie oder des Gebietes frühzeitig identifizieren zu können. • Industry Leadership und Ownership maximieren in der Regel den Effekt der Branchen-Roadmap auf die Branche selbst. Klare Schnittstellen zu anderen Entscheidungsträgern sind zu definieren. Implementierungsphase:  • Ein fixes Format ist für eine strategische Roadmap nicht zielführend. Wichtig ist jedoch, dass es einen grob definierten Prozess mit klaren Meilensteinen und

7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping?

153

Ergebnissen gibt. Allerdings sollte hinreichend Flexibilität zur Änderung der Ziele, z. B. während eines Workshops, vorhanden sein. • Ein guter Prozessmoderator sollte eingebunden werden, da ein zügiges Roadmapping die wichtigen Akteure eher am Projekt interessiert halten kann. • Die Finanzierung ist zu regeln. Follow-up Prozess:  • Die Möglichkeit für Iterationsschritte, im Sinne von kontinuierlicher Fortschreibung, sollte untersucht werden. • Das Monitoring der Implementierung und die Evaluation der Ergebnisse sollte verpflichtend sein. • Auch wenn die Erfolgsfaktoren teilweise durchaus kontrovers gesehen werden, z. B. Industry Leadership, so spiegeln sie zumindest wichtige zu beachtende Punkte im Design von Roadmapping Prozessen wider. Fortentwicklung des Roadmappings hin zu komplexeren und offeneren Verfahren  Das klassische Technologie-Roadmapping mit seiner dominierenden Technologieperspektive hat in stark technologiegetriebenen Gebieten wie z. B. der Halbleitertechnik weiterhin seinen Platz. Die aus der Technikfolgenabschätzung stammenden Diskussionen über Chancen und Risiken neuer Technologien sowie die wachsende Bedeutung problemzentrierter Suchprozesse im Innovationsgeschehen erfordern jedoch neue Sichtweisen. Folgende drei Forschungslinien sind hier von vorrangigem Interesse. Die Notwendigkeit nach integrierten Sichtweisen wird zunehmend erkannt. Im Vordergrund steht die komplementäre Sichtweise von Technologien und Produkten. Behrens und Specht (2002) schlagen zwei zunächst unabhängige Roadmapanalysen vor. Die Produkt-Roadmap soll den Marktsog abbilden, die Technologie-Roadmap den Technologie-Push. Anschließend sollen mittels einer Produkt/Technologie-Verknüpfung die Technologie- und Produkt-Roadmaps auf Vollständigkeit und Konsistenz untersucht werden. Die Produkt/Technologie-Verknüpfung erfolgt durch eine Aufspaltung des Produktes in seine Funktionen, die Zuordnung der Technologien zu Funktionen im Produkt und ihre anschließende graphische Repräsentation. Auch Nippa und Labriola (2005) stellen ein Verfahren vor, bei dem parallel eine Technologieund eine Produkt-Roadmap erstellt und anschließend synthetisiert und synchronisiert werden. Sie rücken die zeitliche Perspektive in den Vordergrund, was Anpassungen, z. B. die Beschleunigung einer Technologieentwicklung, nach sich ziehen kann. In der internationalen Forschungsliteratur wird der Wissensintegration im Roadmapping-Prozess breiter Platz gewidmet. Phaal et al. (2004) zum Beispiel konzeptualisieren den Roadmapping Prozess als Integrationsaufgabe, die technologische Wissensbestände und Marktwissen zusammenzuführen hat. Im Unternehmen selbst erfordert das Roadmapping den Wissensaustausch zwischen verschiedenen Abteilungen, deren Vernetzung und die Erarbeitung gemeinsamer Visionen. Die Multiorganisationsperspektive liefert in der Regel eher einen gemeinsamen Rahmen für den Sektor, was entweder zu übergeordneten unkritischen oder aber zu hart verhandelten konkreteren Aussagen führt. Petrick und Echols (2004) führen die Fallstudie Motorola aus. Innerhalb des Unternehmens erarbeiten einzelne Unternehmensbereiche

154

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

individuell Roadmaps, die mit Software-Unterstützung zu einer Art Meta-Roadmap zur Kommunikation mit Lieferanten und Kunden überführt werden. Die Informationsflüsse laufen auch anders herum: So werden die Roadmap-Informationen der Supply Chain direkt in die interne softwaregestützte Technologie- und Produktentwicklungsroadmap integriert. Etablierte Roadmaps suggerieren meist ein deterministisches Zukunftsbild. Aus dem Gebiet der Zukunftsforschung heraus wird das Instrument des Roadmappings zunehmend im Hinblick auf multiple Zukunftsperspektiven geöffnet. Lizaso und Reger (2004) z. B. verbinden das Roadmapping mit dem Szenarioansatz. Verschiedene Visionen und Leitbilder können mit Hilfe eines grafischen Verfahrens in die Ausgestaltung der Roadmap eingebunden werden. Geschka et al. (2007) heben die Bedeutung verschiedener Umfeldszenarien für die Technologieentwicklung hervor, wobei auch gravierende Trendbrüche („Wild Cards“) im Hinblick auf Konsequenzen für die Technologieentwicklung untersucht werden. Zwischenfazit  Das klassische Technologie-Roadmapping entwickelt sich von einem linearen Technologieplanungsinstrument hin zu einem komplexeren, offeneren strategischen Instrument für einzelne Unternehmen und Branchen. Die dazu erforderlichen Integrationsansätze sind allerdings meist auf die Technologie- und Produktsicht verengt, die zudem erst nach separater Erstellung synthetisiert werden. Aus Sicht einer nachhaltigen Entwicklung ist es jedoch erforderlich, gesellschaftliche Zukunftsbedarfe und mögliche Risiken selbst zum Ausgangspunkt des Roadmappings zu machen und von Anfang des Roadmapping Prozesses an in die Roadmap-Generierung zu integrieren. Die spezifische Stärke des Roadmappings ist die grafische Repräsentierung auf der Zeitskala und die damit verbundene einfache Kommunizierbarkeit. Die Rolle der Prozessmoderation und die spezifischen Anforderungen an interdisziplinäre Projektarbeit werden jedoch zu wenig thematisiert und in ihrer Bedeutung unterschätzt. Ein integriertes Roadmapping ist ein sozialer Prozess, bei dem im Gegensatz zum klassischen Technologie-Roadmapping weiche Faktoren wie kommunikative Kompetenz, Vertrauen und Offenheit an Bedeutung gewinnen. Zusammenfassend ist weiterhin festzustellen, dass das methodische Vorgehen beim Roadmapping bisher kaum formalisiert ist. Abgesehen von einigen wenigen generalisierbaren Schritten überwiegen anwendungsspezifische Lösungen für die Erstellung der Roadmap. Auch für die Einbeziehung weiterer methodischer Hilfsmittel gibt es keine allgemeingültigen Lösungen, jedoch ist hier der Szenariotechnik, der Expertenbefragung und der Durchführung von moderierten Gruppendiskussionen besondere Bedeutung zuzumessen.

7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug Roadmaps, die die Umweltprobleme oder Nachhaltigkeitsaspekte in den Mittelpunkt rücken, gibt es bisher nur wenige. In den USA wurde die Methode des Roadmapping erstmals zu Beginn der 1990 Jahre auf Umweltfragen angewendet. Ein

7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug

155

„Vorreiter“ ist hier die Microelectronics and Computer Technology Corporation (MCC), die eine Roadmap zum Thema „Environmental Consciousness: A Strategic Competitiveness Issue for the Electronics and Computer Industry“ vorlegte. Inzwischen existieren in den USA zahlreiche Technologieroadmaps, die neben ihren technologischen Kernthemen auch Umweltaspekte behandeln. In Japan hat das MITI Roadmaps für innovative Elektronikkonzepte angestoßen, deren Ziel ist, technologische Optionen zu bleifreien Loten, halogenfreien Schaltungen und der Wiederverwendung von Elektronikkomponenten zu eröffnen. Auf Weltebene hat u.  a. der internationale Industrieverband der Halbleiterhersteller (World Council of Semiconductors) im Rahmen seiner Roadmap zur Entwicklung der Halbleitertechnologien auch langfristige Ziele zur Senkung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (PFCs) und zur Senkung des Energieverbrauchs formuliert. Vereinzelt wurden verschiedene Roadmaps im Bereich der IKT entwickelt, die sich über reine Umweltfragen hinaus breiter an sozio-ökonomischen Anforderungen orientieren oder sich mit dem Leitbild Nachhaltiger Entwicklung auseinandersetzen. Hervorzuheben sind insbesondere: • „New Partnerships for Sustainable Development in a Knowledge Economy“ (Neskey): Die Roadmap entwirft eine Agenda für Forschung und Aktivitäten mit Blick auf eine nachhaltige Entwicklung in der Wissensgesellschaft. • „Strategic Action for a Sustainable & Information Age“ (SASKIA): Im Mittelpunkt steht eine Forschungs- und Entwicklungspolitik auf EU-Ebene zur nachhaltigkeitsorientierten Gestaltung der Informationsgesellschaft (SASKIA 2003). • „Japan Sustainable Information Society Project“ (SIS): Es handelt sich um eine strategisch ausgerichtete Roadmap (IKT bis 2015) mit dem Ziel, die Teilnahme Japans an internationalen Initiativen zur nachhaltigen Informationsgesellschaft zu fördern (SIS 2005). • „Nachhaltigkeit in der Informations- und Kommunikationstechnik“ (NIK): Es handelt sich um eine Innovationsinitiative. Der Schwerpunkt lag auf der Erstellung einer Roadmap für eine nachhaltige Informations- und Kommunikationstechnik (Kreibich 2003). • International Electronics Manufacturing Initiative iNEMI unternimmt regelmäßig Roadmapping-Aktivitäten mit Umweltbezug. Einerseits nehmen Vertreter von Unternehmen aus Bereichen Environment, Health und Safety teil, andererseits werden Umweltthemen bei Antizipation zukünftiger Technologien und von Geschäftsanforderungen regelmäßig aufgegriffen (Behrendt 2006). Im Folgenden werden NIK, SIS und iNEMI vorgestellt.

7.2.1  NIK Wie lassen sich die Entwicklungen zur Informationsgesellschaft mit den Herausforderungen des nachhaltigen Wirtschaftens verknüpfen – sowohl strategisch für die gesamte Branche als auch ganz praktisch im Einzelnen Unternehmen? Unter

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7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

dieser ambitionierten Fragestellung begann 2001 ein Dialogprozess zwischen Vertretern aus Wirtschaft, Politik und Forschung, der von der Bundesregierung über das Bundesministerium für Bildung und Forschung initiiert wurde und 2003 in eine Roadmap mündete. Die Ergebnisse der Initiative stießen auf eine große Resonanz. Dies ist nicht nur daran festzumachen, dass sich eine Vielzahl von Unternehmen aktiv am Dia‑ logprojekt beteiligt hat. Vielmehr konnten für ausgewählte Innovationsfelder (Mobilkommunikation, Displays etc.) Innovationskorridore und Maßnahmen gemeinsam mit der Wirtschaft erarbeitet und darüber hinaus eine Reihe von konkreten Initiativen (z. B. Weiterentwicklung der Greenbook-Initiative der Telekommunikationsbranche) angestoßen werden. Ein besonderer Erfolg ist die Aktivierung der für die Branche wichtigen Industrieverbände. So erweiterte der Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und Neue Medien seine Aktivitäten im Umweltbereich. Damit will der Verband den zunehmend wichtiger werdenden Themen „Internationale Umweltpolitik“ und „Nachhaltigkeit“ Rechnung tragen. Erstmals versteht das Deutsche Flachdisplay Forum Nachhaltigkeit als Chance und Herausforderung für Unternehmen im Flachdisplaymarkt. Exemplarisch illustriert Abb. 7.2 für das Innovationsfeld Displays die Gestaltungsziele, die im Rahmen einer begleitenden Fokusgruppe entwickelt und mit Maßnahmen untersetzt wurden. In der Fokusgruppe „Displays“ waren neben dem Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT), das den RoadmapProzess moderiert und wissenschaftlich unterstützt hat, die Firmen Schott Glas, LG Philips Displays, Sharp, Sony und Merck sowie das mittelständische Recycling-

Handlungsfeld

Gestaltungsziele

Roadmap

Verdopplung des Altglasanteils in der Konusglasschmelze 10.000 Mischglas, 20.000 t Konusglas, 50.000 t Schirmglas

CRT

Open-loop-Pfade gemäß modifizierter LAGA Kennzeichnung Hg-haltiger Komponenten Verringerung von Hg auf 3mg/Leuchtröhre

LCD

Anschub:F+E zum LCD-Recycling Kommunikation der Umweltvorteile

Neue Flachdisplaytechnologien Zeitraum

Design for Environment im F+EProzess 2003 2004 2005 2006 2007

2012

Abb. 7.2   Gestaltungsziele der Roadmap Displays. LAGA Länderarbeitsgemeinschaft Abfall, Hg Quecksilber, CRT Cathode Ray Tube, LCD Liquid Crystal Displays. (Quelle: Behrendt 2004b)

7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug

157

unternehmen Griag vertreten. Temporär beteiligt waren der Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V. (BITKOM), das Deutsche Flachdisplay-Forum (DFF), das Umweltbundesamt sowie die Recyclingfirmen Vicor und Mirec. 7.2.1.1 Was lässt sich aus dem NIK-Projekt lernen? Die Ergebnisse des NIK-Projektes lassen keinen Zweifel, dass das Innovationsinstrument Roadmap zu positiven Ergebnissen führen kann. Neben der Ingangsetzung eines intensiven Dialogprozesses über die Chancen und Risiken nachhaltiger Unternehmensstrategien, ist vor allem die Motivation der beteiligten Unternehmen zu nennen, die mittel- und langfristigen Möglichkeiten zu nutzen, frühzeitig in Kooperation mit der Wissenschaft einen Orientierungsrahmen für Innovationen in Richtung Nachhaltigkeit zu schaffen. Weiterhin ist für die Unternehmen wichtig, frühzeitig mit der Politik und den Interessenverbänden Forderungen zur Nachhaltigkeit von Produkten, Verfahren und Dienstleistungen zu erörtern und abzustimmen. Wichtig ist auch die Bündelung bisher isoliert angegangener Einzelthemen und das Setzen von Prioritäten gemeinsam mit Unternehmen verschiedener Branchen und Akteuren aus Politik und Verbänden. Auf diese Weise wird ein Klima des Vertrauens geschaffen, ohne das ein solches kooperatives Vorgehen nicht denkbar ist. Eine Gefahr ist, sich in endlosen Debatten über die Dimensionen von Nachhal­ tigkeit und deren Gewichtung zu verlieren. Um diese zu vermeiden, verständigte man sich im NIK-Projekt auf ein breites Nachhaltigkeitsverständnis, das sowohl ökologische als auch ökonomische und soziale Anforderungen berücksichtigt („triple sustainability“). Gleichwohl wurde die Arena durch die „ökologische Tür“ betreten, nach und nach wurden aber weitere Dimensionen problemorientiert hinzugenommen. Relevant für den Erfolg ist außerdem, dass mit einer solchen Roadmap nicht nur nachhaltigkeitsbezogene Herausforderungen und strategische Leitlinien, sondern besonders auch konkrete Ziele und Maßnahmen entwickelt werden, die perspektivisch für alle Beteiligten nachvollziehbare Zeithorizonte zur Umsetzung konkreter Zukunftsperspektiven bieten. Die Grenzen sind dort, wo Zuständigkeiten von Unternehmen aufgrund der internationalen Märkte und Verflechtungen der IKTIndustrie nicht in Deutschland liegen, sondern in anderen Ländern. Dies macht Abstimmungsprozesse schwieriger und schränkt mögliche Handlungsspielräume ein. So hat die Fokusgruppe Displays eine Initiative zum Recycling von Flachdisplays (LCD) angestoßen. Auf diese Weise sollte dem Trend wachsender Verkaufszahlen für LCDs, die zeitversetzt zunehmende Abfallströme erwarten lassen, frühzeitig Rechnung getragen werden. Dabei ist die Bereitschaft der Unternehmen zur Bereitstellung von Finanzmitteln und Infrastruktur für proaktive Maßnahmen deutlich geworden, die der Gesetzgeber so eng nicht fordert. Trotz dieses Engagements der Unternehmen konnte die Initiative nicht starten, was auf die Konzentration der Aktivitäten einiger Mutterkonzerne auf Ostasien zurückzuführen ist. Grenzen sind auch beim Zeithorizont zu sehen. Die Ziele und Maßnahmen konnten für einen Zeitraum

158

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

von etwa drei Jahren konkret und teilweise auch quantitativ gefasst werden. Jenseits des mittelfristigen Planungshorizontes von ca. 3–5 Jahren steigt die Unsicherheit rapide an, womit auch die Möglichkeit der Verständigung auf Ziele und Maßnahmen sinkt. Der Langfristperspektive wird in der NIK-Roadmap deshalb eher als Langfristoption Rechnung getragen. Nach dem der Dialogprozess erfolgreich angestoßen und in erste Initiativen und Projekte überführt werden konnte, stellt sich die Aufgabe, diesen Prozess auf nationaler und internationaler Ebene weiterzuführen.

7.2.2  Japan SIS Project Das Japan Sustainable Information Society (SIS) Project wurde 2004 begonnen. Das zweiphasige Projekt wird von führenden japanischen IKT-Unternehmen getragen. Das Sekretariat liegt bei E-Square, einem nachhaltigkeitsorientierten Consulting-Unternehmen. In der ersten Projektphase (1. April 2004–31. März 2005) nahmen die zehn Unternehmen Fujitsu, Fuji Xerox, Hitachi, Media-Tec Isshin, Mitsubishi Electric, NEC, Nihon Unisys, NTT, Panasonic und Toshiba sowie das Ministry for Economy, Trade and Industry (METI) teil. Die anschließende zweite Projektphase fand ohne das METI statt und wurde von den sechs Unternehmen Fujitsu, Fuji Xerox, Media-Tec Isshin, Mitsubishi Electric, Nihon Unisys und NTT getragen. In der ersten Phase steuerten die Unternehmen und das METI Projektmittel bei, in der zweiten Phase nur die verbliebenen Unternehmen. Hauptziel des Projektes ist die Erstellung, Veröffentlichung und Empfehlung einer strategischen Roadmap 2015 in einem kooperativen Verfahren. Neben der Untersuchung von Geschäftsmöglichkeiten durch nachhaltige IKT gehört auch die Förderung der Teilnahme Japans an internationalen Initiativen zu nachhaltiger IKT (global, Asien, andere Länder) zu den Kernanliegen des Projektes. 7.2.2.1 Der Roadmapping – Prozess Der Roadmapping Prozess begann mit einer Bestandsaufnahme und Auswertung anderer Roadmapping-Aktivitäten, darunter auch des Projektes Nachhaltigkeit in der Informations- und Kommunikationstechnik (NIK). Darauf aufbauend wurde ein dichter Roadmapping-Zeitplan entworfen, der insbesondere auch die Einbindung internationaler Experten vorsah. Im Zentrum der ersten Phase stand neben der Information, die Entwicklung von gemeinsamen Visionen. Die konkreten Visionen, wie IKT zu nachhaltiger Entwicklung beitragen kann, wurden in vier potenziellen Bereichen verortet. Das Formulieren gemeinsamer Visionen, wie IKT 2015 zu nachhaltiger Entwicklung betragen kann, nahm mehr Projektressourcen als erwartet in Anspruch. Die Abstimmungsprozesse erwiesen sich als zeitaufwändig und angesichts unterschiedlicher Interessenlagen auch als schwierig. Insgesamt traf sich die Gruppe zehn Mal. Die Kooperation zwischen METI und den Unternehmen in der ersten Phase ist nach

7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug

159

Tab. 7.2   Vision 2015 des Japan SIS Projects. (Quelle: SIS 2005) Visionsbereiche Globale Gemeinschaft Leben & Lebensstile Arbeit & Geschäftsmodelle Gesellschaft & Infrastruktur

Themen Globale E-Waste Initiative IKT Initiativen für nachhaltige Entwicklung in Asien Globale Nachhaltigkeitserziehung Lokale Produzenten-Konsumenten Netzwerke Telearbeit und E-Learning Hochleistungsdesign für Gebäudemanagement und Stadtplanung Öko-Innovationen in der IKT-Industrie Nachhaltiges Supply Chain Management und Resource Pooling Innovative Geschäftsmodelle Nationales Ressourcen-Managementsystem Erneuerbare Energien Austauschsystem Zukunfts-Community Entwicklungsmodelle durch IKT

europäischen Maßstäben gering ausgeprägt. Aber auch die Repräsentierung der KMU gelang angesichts des Fehlens eines entsprechenden IKT-Unternehmensverbandes nicht. Eine japanische Besonderheit ist die große Resonanz auch des Japan SIS Projektes auf Umweltmessen. Die zweite Phase diente der strategischen Szenario-Planung und weiteren Spezifizierung der Visionen. • Die konkreter gefasste Rolle der IKT in den Visionen dient als Ausgangspunkt für die Erarbeitung unternehmerischer Kommunikationsstrategien. Der RoadmapEntwurf wurde in Stakeholder-Dialogen mit IKT-Nutzern und NGOs diskutiert. • Trotz des Fehlens von METI sind Empfehlungen erarbeitet worden. Diese zielen darauf ab, eine „Ubiquitous Network Society“ zu realisieren. • In der strategischen Szenario-Planung sind Treiber sowie erforderliche Aktivitäten und Policies ermittelt worden. Insgesamt lassen sich die Roadmapping Aktivitäten im Japan SIS Project nur schwer bewerten. Zum einen liegt dies an der mangelnden Auskunftsfreude der direkt Beteiligten, zum anderen werden die Ergebnisse nur auf Japanisch in rudimentärer Form veröffentlicht. Dies gilt insbesondere für die nur exklusiv von den Unternehmen genutzten Ergebnisse der zweiten Phase. 7.2.2.2 Die Nachhaltigkeitsorientierung Eine Roadmap im engeren Sinne mit konkreten Zielmarken und Meilensteinen ist zwar nicht gelungen, der Fokus auf die Ausarbeitung von nachhaltigkeitsorientierten Visionen ist jedoch herausragend. Viele andere Roadmapping-Prozesse tun sich schwer in der Formulierung von ambitionierten Visionen und verharren meist bei vorsichtiger Trendextrapolation. Hier sind zwölf nachhaltigkeitsrelevante Themen mit einem hohen Lösungsbeitragspotential durch IKT ausgearbeitet worden, die ein breites Spektrum abdecken. Eine Untersetzung mit Indikatoren bleibt allerdings einer potenziellen dritten Phase vorbehalten.

160

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

7.2.2.3 Fazit Der qualitativ hochwertige Roadmapping-Ansatz leidet ein wenig unter seiner limitierten Kommunikation. Nichtsdestotrotz ist die Bereitschaft japanischer Unternehmen, proaktiv an der Ausgestaltung von Visionen für eine nachhaltige IKT mitzuwirken, hervorzuheben.

7.2.3  iNEMI Die International Electronics Manufacturing Initiative (iNEMI) ging 2005 aus der seit 1994 in den USA aktiven National Electronics Manufacturing Initiative (NEMI) hervor. Die Initiative hat den Charakter eines mitgliederfinanzierten Verbandes der Elektronik-herstellenden Unternehmen. Rund 300 Vertreter aus 200 Unternehmen, darunter aus den wichtigsten Unternehmen der Elektronikbranche aus den USA, und Vertreter aus Wissenschaft, Politik und Verbänden gehören iNEMI an. Das Ziel der Initiative ist die Sicherung und der Ausbau der globalen Führerschaft der US-basierten Elektronikindustrie einschließlich der Unternehmen der vorgelagerten Supply Chain, wie z. B. Bauelemente-Hersteller. Zu den Hauptaktivitäten von iNEMI gehört die gemeinsame Antizipation zukünftiger Technologien und von Geschäftsanforderungen sowie die Entwicklung von Handlungsstrategien. 7.2.3.1 Der Roadmapping – Prozess Die erste Roadmap im Rahmen von NEMI entstand auf Initiative der Regierung und zwar für das Gebiet der Verteidigungsforschung mit Mitteln der National Science Foundation (NSF). Wichtige Maßgabe war die zukünftige Bedarfsseite als Ausgangspunkt für die gemeinsame Antizipation zukünftiger Technologien zu nehmen. iNEMI unternimmt regelmäßig Roadmapping-Aktivitäten im Turnus von zwei bis drei Jahren (u.  a. 2002, 2004, 2007). Am Roadmapping-Prozess 2007 selbst nahmen rund 70 Personen teil. Viele davon stammen aus den Unternehmensbereichen Environment, Health und Safety (EHS), da die EU-Richtlinie on Energy Using Products (EuP) zahlreiche neue Umweltanforderungen an die Technologieentwicklung in der Elektronikindustrie mit sich bringen wird. Darüber hinaus sind insbesondere die Wissenschaft und Handelsorganisationen vertreten. Das Roadmapping Verfahren von iNEMI basiert auf einem fruchtbaren Wechselspiel von derzeit fünf sogenannten Product Emulator Groups (PEGs) und neunzehn Technology Working Groups (TWGs). Die Product Emulator Groups (PEGs) formulieren zunächst zukünftige Anforderungen für Produkte in verschiedenen Produktgruppen aus ökonomischer und funktionaler Perspektive. Diese werden in Innovationsworkshops generiert, ohne die  

http://www7.nationalacademies.org/nmab/Pfahl.pdf, 10.12.2007.

7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug

161

Tab. 7.3   iNEMI 2007 Product Emulator Groups (PEGs). (Quelle: iNEMI) Emulatoren

Merkmale

Raumfahrt/Verteidigung Automotive Consumer/Portable

Produkte, die in extremer Umwelt betrieben werden Produkte, die in einer Automobilumgebung betrieben werden Konsumentenprodukte für den Massenmarkt, bei denen der Preis der wichtigste Treiber ist Produkte, die in einer hochgradig zuverlässigen Umgebung arbeiten müssen Produkte, die oft auf maximale Leistungsfähigkeit zielen

Medizinische Produkte Bürosysteme/Große Businesssysteme/Kommunikationssysteme

technische Machbarkeit zu berücksichtigen. In den Technology Working Groups (TWGs) wird dann versucht, die technische Machbarkeit zu prüfen und Entwicklungsbedarfe darzustellen. Die von konkreten Technologien möglichst losgelöste Arbeit der PEGs soll damit in den TWGs auch visionäre Technologiewechsel als Zielsetzung auslösen können. Der Zeithorizont ist 10 Jahre. 19 TWGs, darunter z. B. Produktlebenszyklus-Informationsmanagement, umweltbewusste Elektronik und Sensoren, sind im iNEMI 2007 Roadmapping Prozess aktiv. Die Roadmap selbst beinhaltet die klassischen Komponenten Defizitanalyse, Priorisierung und Ableitung von Strategien. Eher untypisch ist die Durchführung von ein bis zwei konkreten Projekten, deren Notwendigkeit in der Roadmap ergründet wurde. Beispiele sind die Forcierung der Entwicklung von bromfreien Leiterplatten, Training von KMUs oder Vorarbeiten in Richtung Standardisierung. Der gesamte Roadmap-Zyklus von iNEMI bzw. NEMI ist in folgender Abbildung veranschaulicht. Zu den Besonderheiten des iNEMI-Roadmapping-Prozesses gehören die kombinierte Bedarfsanalyse und Technologieentwicklung, die Regelmäßigkeit sowie die Breite hinsichtlich der Anwendungsfelder und Technologien. Das Verfahren kann als etabliert und professionell bezeichnet werden. Insbesondere Unvereinbarkeiten und fehlendes Anfangsverständnis im Zusammenspiel zwischen PEGs und TWGs stellen sich im Roadmapping-Prozess meist als sehr inspirierend heraus. Ein praktisches Problem ist des Öfteren die Besetzung der PEGs und TWGs. So fand sich für die iNEMI 2007 Roadmap im Gegensatz zur iNEMI 2004 Roadmap bislang kein Verantwortlicher für eine TWG Displays. 7.2.3.2 Die Nachhaltigkeitsorientierung Bei den Umweltthemen stand in der iNEMI Roadmap 2004 die Frage der WEEE/ ROHS-Kompatibilität im Vordergrund. Die Sinnhaftigkeit einzelner Strategien wird aber von iNEMI teilweise als kritisch angesehen: z. B. beim Einsatz von Recyclingkunststoffen mit bromierten Flammhemmern oder die Senkung des Bleigehaltes im Lot auf „Null“.  

http://www7.nationalacademies.org/nmab/Pfahl.pdf, 1.12.2008.

162

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Technologieentwicklung Projektfertigstellung

M A R K T

Konkurrenzfähige Lösungen

Produktanforderungen

Roadmap

Forschung

Breite Industriebeteiligung

GapAnalyse

Projekte Anwenderintegration

Benötigte Industrielösungen

Abb. 7.3   NEMI Roadmap Cycle. (Quelle: nach iNemi)

Andere, noch wichtigere Themen mussten deshalb aufgeschoben werden, darunter – freiwillige Initiativen zur Reduktion des Energieverbrauchs, Life Cycle Assessment (LCA) für Mobilfunk der 2. und 3. Generation, auch I-Pods, Eco-Design und die ökologisch-ökonomische Bewertung der Datenübertragung mittels Kupferkabel, Funk oder Glasfaseroptik. Die aus Umweltsicht brisantesten Themen Supply Chain Management, Energie und Zukunftsmärkte sind aus Sicht von iNEMI bis heute ebenfalls nur unzureichend adressiert. Forschungs- und Handlungsbedarf wird insbesondere auch in mehr belastbaren LCAs gesehen, um nicht voreilige Schlüsse für die Regulierung zu ziehen. Das Roadmapping-Verfahren ist insgesamt weit ausgereift. Trotz breiter Stakeholder-Orientierung bedarf es eher neuer Impulse, um neue Sichtweisen und innovative Ansätze zu generieren. Auch das Zusammenspiel zwischen ökonomischen, technischen, individuellen und gesellschaftlichen Faktoren ist aus Nachhaltigkeitssicht nicht ausreichend.

7.2.3.3 Internationalisierung Die Elektronikindustrie und ihre Zulieferer sind bereits in hohem Maße in die Weltwirtschaft integriert. Die Kernaufgabe von iNEMI, die gemeinsame Antizipation zukünftiger Technologien und von Geschäftsanforderungen sowie die Entwicklung

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

163

von Handlungsstrategien, kann deshalb nur in internationaler Perspektive bewerkstelligt werden. Entwicklungs- und Produktionsschwerpunkte der Elektronikindustrie liegen vorwiegend in der Triade USA, Europa und Japan, erweitert um Südkorea, Taiwan und China. iNEMI betreibt neuerdings eine Internationalisierung seiner Aktivitäten. In der ersten Stufe sollen Mitglieder aus der EU und der japanische Dachverband akquiriert werden. Später sollen auch Südkorea, Taiwan und China anvisiert werden. Als Schlüsselfrage für ein globales Roadmapping schält sich immer mehr die Überwindung konzeptioneller und mentaler Barrieren heraus. Dazu zählen z. B. unterschiedliche Arbeitsweisen, in Japan haben Roadmaps z.  B. vorwiegend den Charakter von Extrapolationen der Unternehmenspläne, es stellen sich aber insbesondere auch Fragen des Vertrauens.

7.2.4  Fazit Insgesamt sind die Ergebnisse der bisher vorliegenden nachhaltigkeitsorientierten Roadmaps sehr unterschiedlicher Qualität. Teilweise liegen sehr allgemeine Ergebnisse vor. Andererseits konnten konkrete Zielmarken definiert werden, die praktisch relevant wurden. Bisher ist es erst in Ansätzen gelungen dem integrativen Anspruch des Nachhaltigkeitspostulates (Triple Sustainability) gerecht zu werden und gleichzeitig das Interesse des Innovationsmanagements in den Firmen der IKT zu finden. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe nach einer geeigneten Erweiterung bzw. Modifikation der Roadmap-Methode für eine Unterstützung von nachhaltigkeitsorientierten Innovationsprozessen im Bereich der IKT.

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept Soll über eine technikzentrierte, mehr oder weniger eindimensionale Betrachtung hinausgegangen werden und sollen darüber hinaus konkrete und praktische Ergebnisse erbracht werden, muss eine Roadmap mehrere Anforderungen erfüllen. Erstens muss die Roadmap bezüglich des Umfangs der betrachteten Bereiche einen genügend großen Rahmen bieten, der die Komplexität übergeordneter Trends und Entwicklungen in ihrem Wirkungsgefüge abbildet und eine Orientierung (Auslöser, Triebkräfte, Veränderungsdynamik bei Märkten, Lebensstilen und Technologien etc.) bietet. Zweitens ist den komplexen Umwelten, der Unsicherheit von Trendaussagen und ungewissen Handlungsfolgen durch eine Komplexitätsreduktion entsprechend Rechnung zu tragen. Hierzu müssen Schwerpunkte gesetzt werden, um konkrete und über ohnehin bekannte Herausforderungen der IKT hinausgehende Einsichten gewinnen zu können. Auf diese Fokusthemen, die wichtige Teilbereiche abdecken, müssen die verfügbaren Ressourcen mit Priorität konzentriert werden, weil dort konkrete Umsetzungen am ehesten erreichbar sind.

164

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Drittens stellt ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping besondere Anforderungen an die Komplexität von Systembetrachtungen, an die Abschätzung ökologischer und sozialer Wirkungen und den Umgang mit auftretenden Konflikten zwischen ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Zielsetzungen. Da unter Bedingungen hoher Unsicherheit möglichst konkrete Aktivitäten aus Roadmaps abzuleiten sind, sind Expertenbefragungen (Unternehmen, Kunden, Wissenschaft), Szenario- und Modellierungstechniken als Strategien des „(Nicht)Wissensmanagements“ zu nutzen, um Zukunftsbilder und Korridore möglicher Entwicklungen identifizieren zu können. Viertens stellt die Integration von Kunden und anderen Stakeholdern besondere Anforderungen an leistungsfähige Dialogstrukturen. Dies betrifft auch die Frage, welche künftigen Bedarfe und Bedürfnisse existieren könnten, die sich naturgemäß nicht vorhersehen lassen. Fünftens muss der unmittelbare und spätere Nutzen eines erweiterten Roadmapping deutlich und praxisnah vermittelbar sein. Sozio-ökonomische Zukunftsbilder müssen konkrete, neue Geschäftsmöglichkeiten oder Forschungsfelder sichtbar machen oder in Meilensteine, Aktivitäten und Maßnahmen für unternehmerisches bzw. politisches Handeln überführt werden können. Es geht um die Klärung der Frage: Welche Innovationen können eine Schlüsselposition auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit in der Wirtschaft einnehmen?

7.3.1  Ansätze für ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping Die Integration von Nachhaltigkeitsanforderungen, gesellschaftlichen Bedarfen und Kundenbedürfnissen im Roadmapping kann über verschiedene Zugänge erfolgen. Dabei kann auf bereits bestehende und teilweise etablierte Methoden zurückgegriffen werden. 7.3.1.1 Fokus auf sozio-ökonomische bzw. sozial-ökologische Trends und Herausforderungen   Das Roadmapping fokussiert auf sozio-ökonomische bzw. sozialökologische Trends und Herausforderungen (z. B. Klimawandel, soziale Disparitäten in Entwicklungsländern, Zunahme der Weltbevölkerung, Ressourcennutzung) und fragt nach Lösungsbeiträgen durch IKT. Eine Masterversion, wie sozioökonomische Trends als Filter zur Identifikation von neuen Geschäftsmodellen, Wertschöpfung und Produkten eingesetzt werden können, illustriert Abb. 7.4. 7.3.1.2 Leitbild Assessment Das Leitbild Assessment geht – in Anlehnung an die Technikgeneseforschung – von der Annahme aus, dass die längerfristige Technologieentwicklung weniger aus vorhandenen Technologietrends extrapoliert werden kann, sondern (im Rah-

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

Mobile Arbeitsplätz

Smarte Geräte Sichere Dienste/ Anwendungen „intelligentes“ Büro ComputerGestützte Gruppenarbeit mobile computing

165

Lebenlanges Lernen

Höheres Lebensalter

Umweltbelastung

Zunehmende Weltbevölkerung

Inhalte

Smarte Lösungen für Zuhause

IT-gestütztes

Intelligente

E-Business

Filtern

Umwelt-

Modelle für

Übertragungs-

Personalisieren

Monitoring

Ressourcen-

bandbreite

Strukturieren

Effiziente

einsatz/

Allgegenwärtige von

Umwelt-

Ressourcen-

Netzzugänge

Technologien

nutzung

BenutzungsSchnittstelle Usability Infrastruktur

Angepasste Kommunikationsmittel

Globalisierung

Informations-/ Wissensgesellschaft

Informationen

KlimaschutzZertifikateHandel Virtuelle Kraftwerke

Herausforderungen für die Wirtschaft

Abb. 7.4   Sozioökonomische Trends als Filter zur Identifikation von neuen Geschäftsmodellen, Wertschöpfungen und Produkten der ITK. (Quelle: in Anlehnung an Theis 2003)

men des grundsätzlich Machbaren) sehr stark durch heute vorhandene Leitbilder bestimmt wird. Leitbilder sind „Visionen, die so allgemein gehalten sind, dass sie einer inhomogenen Gruppe als Motivation und Verständigungsbasis dienen können. Sie sind aber wiederum so konkret, dass sie der Gruppe Denk- und Verhaltensrichtungen nahelegen. Die Synchronisationseffekte der Leitbilder werden durch die Bildwirkung und die Leitwirkung der Leitbilder gewährleistet. Leitbilder dienen als Denkzeug, sie mobilisieren Kräfte, sie erleichtern die Selbstbeschränkung, sie bündeln die Machbarkeits- und Wünschbarkeitsvorstellungen, lenken die Wahrnehmung und stellen übergangsweise notwendige Diskursregeln bereit“ (Eulenhöfer 1996, S. 108). Für Dierkes/Hoffmann/Marz besitzt das Leitbild zwei Funktionen, die semantisch bereits im Begriff angelegt sind: Die Leit- und die Bild-Funktion. In den Leitbildern drücken sich zum einen die soziokulturellen Grundströmungen (Akzeptanz, Wünschbarkeit) und zum anderen der technische Gestaltungsanspruch von Wirtschaft und Gesellschaft aus (Dierkes 1992). Im Prinzip beruhen auch Technologie-Delphistudien auf der Bewertung von „Mikro-Leitbildern (den Fragebogen-Items). Im Gegensatz zu Delphistudien wird beim Leitbild-Assessment ein Screening der einschlägigen Literatur hinsichtlich vorhandener (latent oder explizit formulierten) Leitbilder durchgeführt. Demzufolge wird bei diesem Ansatz systematisch eine analytische Verengung der Untersuchungsperspektive auf Leitbilder (und deren Verdichtung zu Zukunftsbildern) vorgenommen. Mit Blick darauf geht es bei diesem Zugang im Roadmapping darum, gegenüber der bisher dominanten Orientierung an Technikleitbildern, sozial-ökologische Leitbilder gegenüberzustellen und einen Perspektivenwechsel vorzunehmen. Neben dem „Meta“-Leitbild Nachhaltige Entwicklung werden eine Reihe von sozialen und ökologischen Leitbildern seit längerem diskutiert. Dabei geht es vor allem um Prinzipien der traditionellen Ethik, wie soziale Gerechtigkeit,

166

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Tab. 7.4   Technikleitbilder und sozial-ökologische Leitbilder mit Blick auf Informationsgesellschaft und Nachhaltige Entwicklung Technikleitbilder

Sozial-ökologische Leitbilder

Ubiquitous Computing Grid-Computing Selbstorganisierende Netze Wissens- und Informationsmanagement Electronic Commerce Bioengineering Individualisierung des Verkehrs Vernetzte Fahrzeuge für mehr Sicherheit Maßgeschneiderte Ersatzteile für den menschlichen Körper E-Health E-Learning Schulen ans Netz …

Sozial Digital equity Lebenslanges Lernen Gender mainstreaming Gesundheitsprävention Leben in der vernetzten Welt: individuell und sicher Den offenen Zugang zu den Lernwelten von morgen schaffena … Ökologisch Dematerialisierung Faktor 4/10 Kreislaufwirtschaft Zero-Emission Zero Waste Null-Watt-Standby Industrial Ecology Klimaneutrale Produkte Grüne Rechenzentren …

Leitvision des „Deutschen Forschungsdialogs“ Futur. Gegenüber anderen Forschungsdialogen ist hier die breite Partizipation von Experten und Bevölkerung kennzeichnend. Im Zentrum des Prozesses stand der intensive Austausch zwischen Expertinnen und Experten aus verschiedenen Gruppen der Gesellschaft. Es geht dabei um die Fragen: Wie werden wir leben? Was erwarten wir? Was müssen wir tun? Szenarien illustrieren die Leitvisionen. Die Grundlagen dafür erarbeiteten die Futur-Teilnehmer in Zukunftswerkstätten und Szenario-Workshops. Gerade weil Futur auf der Partizipation verschiedener gesellschaftlicher Gruppen beruht und auf den gesellschaftlichen Bedarf und den „lebensweltlichen“ Bezug von Forschung abhebt, sind die in diesem Forschungsdialog entwickelten Leitvisionen ein wichtiger Orientierungspool für ein bedarfs- und bedürfnisorientiertes Roadmapping.

a

gesellschaftliche Verantwortung (Global Compact, Corporate Social Responsibility), Digital Equity und des ökologischen Wirtschaftens. Ökologische Leitbilder sind insbesondere die Dematerialisierung um den Faktor 4 /10, „grüne“ Rechenzentren oder „klimaneutrale“ Produkte und Telekommunikationsdienste. 7.3.1.3 Bedürfnisfeldbezogener Ansatz Kerngedanke dieses Ansatzes ist es, Grundbedürfnisse, die in verschiedenen Lebensbereichen eine Rolle spielen, zusammenzufassen und damit Fragen der Bedarfs- und Bedürfnisentwicklung in ihrem Kontext zu erfassen und mit Blick auf mögliche neue Anwendungen der ITK analysieren zu können. Dieser Zugang fokussiert auf die menschliche Bedürfnisbefriedigung, die mit unterschiedlichen Mitteln der IKT unterstützt werden kann. Die Aufteilung in Bedürfnisfelder (z. B. Wohnen, Ernährung) erlaubt es, Anwendungen, bei denen sich ähnliche Anforderungen stellen, besser zusammenzufassen ohne die Betrachtung zu sehr von der Seite der Technologie auf deren Push zu konzentrieren.

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

167

Tab. 7.5   Bedürfnisfelder als Suchfeld für neue IKT-bezogene Produkte und Applikationen Bedürfnisfelder

IKT-Suchfelder

Wohnen • Wunschvorstellungen vom Wohnen/ Motivationen für Wohneigentum/ Mietwohnen • Entwicklung des Wohnmarktes (Neubautä­ tigkeit, Sanierungsbedarf, Privatisierung, Wohnraumversorgung für einkommens­ schwache Haushalte, Modernisierung im Bestand, etc. • Wohnformen (betreutes Wohnen, gemeinschaftliches Wohnen etc.) • Stadt- und Raumentwicklung (Flächennutzung etc.) Mobilität •  Mobilitätsverhalten und -motivationen •  Motorisierung der Bevölkerung •  Wachstum des Straßen- und Luftverkehrs • Raumstrukturelle Entwicklungen (z. B. Suburbanisierung) •  Verkehrsträgerwahl

•  Facility Management •  Energiesparendes Bauen und Wohnen • Ressourcensparsame Nutzung von Haushaltsgeräten

Arbeiten •  Strukturwandel der Arbeitswelt •  Ausdifferenzierung der Erwerbsarbeit •  Gender mainstreaming • Bedeutung der Erwerbsarbeit/informellen Arbeit Gesundheit •  Bevölkerungsentwicklung •  Entwicklung der Gesundheit/Public health •  Entwicklung der Gesundheitssysteme •  Trends bei Behandlungsmethoden •  Zukunft der Prävention •  Verbraucher-/Patientenerwartungen

• Straßenverkehr: z. B. Navigationssysteme, Fahrerassistenzsysteme, Verringerung von Energieverbrauch, Schadstoffemissionen durch adaptives Antriebsmanagement • Schienenverkehr: Automatisierung des Zugbetriebes; Fernüberwachung, Ferndiagnose von Fahrzeug und Strecke • Öffentlicher Verkehr: Zahlungskonzepte, etwa auf der Basis kontaktloser Smart Cards, energiesparender oder automatischer Betrieb • Luftfahrt: zustandsbezogene Fernwartung, Dispositionssysteme zur Flugsicherung usw. • See- und Binnenschifffahrt: Tracking von gefährlichen Gütern, Schiffsidentifikation, Hafenlogistik und Verkehrsleitung • Logistik: GPS, Objektidentifikation mittels Smart Labels •  Intermodale Verkehre •  „Intelligentes“ Büro •  Mobiles Arbeiten •  Computergestützte kooperative Arbeit

• „Digitales Krankenhaus“ und „elektronische Patientenakte“ •  Augmented Reality in der Chirurgie •  Virtuelle Biopsien •  Operationsroboter •  Haptische Ausgabegeräte •  Überwachung des Gesundheitszustandes •  Prothetik •  Schrittmacher •  Implantierte Transponder •  Nanorobotik

168

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Tab. 7.5  (Fortsetzung) Bedürfnisfelder Information und Unterhaltung •  Mediennutzungsverhalten •  Medienwahl •  Internetverbreitung, Onlineangebote Ernährung •  Lebens-, Konsum- und Ernährungsstile • Soziale Verteilung von Nahrungsmitteln („Armut und Hunger“) • Öffentliche Fortschrittsdiskurse (z. B. Gentechnik) •  Umweltbelastungen der Landwirtschaft •  Entwicklung der Lebensmittelbranche •  Internationalisierung der Ernährungsmärkte • Neuartige Produkte functional food, convienience Produkte • Neue Produktionstechniken (Gentechnik, physikalische Konservierungsverfahren) Freizeit/Reisen • Freizeitverhalten (rastlose „Erlebniskonsument“, „Cocooning“ etc.) •  Entwicklungen im Tourismus •  Einflussfaktoren der Tourismusnachfrage • Werthaltungen des zukünftigen Touristen (multioptionale Konsumenten etc.) •  Freizeit-/Reisemotivation •  Kundenanforderungen

IKT-Suchfelder •  Mobile Multimediandienste •  Online-Zeitung •  E-Paper •  E-Books •  Unterhaltungssoftware •  RFID-gestützte Lebensmittelüberwachung •  Rinder-Tracking (z. B. BSE-Überwachung) •  „Smarte“ Kühlkette

• Telekommunikationsdienstleistungen für die Tourismuswirtschaft •  Electronic Commerce • Multifunktionelle Chipkarten (Ticketless Travel etc.) •  Telearbeit und Telelernen im Tourismus • Bündelung touristischer Leistungen mittels neuer Medien (virtuelle touristische Büros etc.) •  Virtuelle Realitäten

Die unten stehende Tabelle gibt eine Übersicht und beschreibt die genannten Bedürfnisfelder, die als Filter für ein bedarfs- und bedürfnisorientiertes Roadmapping in Frage kommen. Die analyseleitende Frage im Zuge des Roadmappings wäre dann: Welche Ansatzpunkte für Innovationen ergeben sich für die IKT, welche neuen Geschäftsoptionen sind möglich, wie sind diese im Kontext des Bedürfnisfeldwandels zu bewerten und welche Herausforderungen sind damit für die verschiedenen Akteure verbunden? 7.3.1.4 Integration von Stakeholdern Zur Wissensgenerierung werden bisher vor allem Technologieexperten in Roadmappingprozesse eingebunden. Dies geschieht in erster Linie durch Expertenworkshops, selten in Form von systematischen Expertenbefragungen. Teilweise werden auch Delphi-Befragungen durchgeführt. Hier stellt sich die Frage, ob weitere Personengruppen oder Institutionen zur Ermittlung zukünftiger Bedarfe und Bedürfnisse

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

169

in das Roadmapping zielführend eingebunden werden können. Dabei kann an das von Freeman eingeführte „Stakeholder“-Konzept angeknüpft werden. Ein Unternehmen fungiert demnach als eine „multifunktionale und dementsprechend pluralistisch legitimierte Wertschöpfungseinheit, die sozio-ökonomische Funktionen für verschiedene Anspruchsgruppen“ erfüllt (Ulrich/Fluri 1995, 60). Das Konzept beruht auf der Vorstellung, dass interne Anspruchsgruppen (Mitarbeiter, Führungskräfte, Eigentümer, Management etc.) und externe Anspruchsgruppen (Lieferanten, Kunden, Gewerkschaften, Wirtschaftsverbände, Medien, Nichtregierungsorganisationen etc.) sowohl von den Handlungen des Unternehmens betroffen sind als auch diese beeinflussen können. Auch nicht marktliche Beziehungen und Ziele werden in diesem Zusammenhang als betriebswirtschaftlich relevant für das Unternehmen erachtet (Kreibich 2002). Für das Roadmapping bedeutet die Kommunikation mit inner- und außerbetrieblichen Anspruchsgruppen einerseits eine Horizonterweiterung, andererseits können direkt Betroffene, wie beispielsweise Kunden, authentisch in frühe Phasen von Innovationsprozessen eingebunden werden. Die Methodik zeichnet sich im Vergleich zu herkömmlichen Formen der Technologiefrüherkennung durch eine hohe Interaktionsdichte aus und ergänzt das traditionelle Methodenrepertoire des Innovationsmanagements in Fällen, in denen analytisch-statistische Erhebungsverfahren nicht mehr greifen (vgl. Fichter 2004c). Aber auch ein anderes Argument spricht für die Einbindung von Stakeholdern: „Sowohl im Prozess der Wissensproduktion als auch bei der Einführung von neuen Technologien […] kann eine breite Beteiligung zivilgesellschaftlicher Akteure risikomindernd wirken“ (WBGU 1999, S. 315). Dabei können internetgestützte Diskurse, die sich mit der Ideengenerierung und Lösungsfindung befassen, ein probates Mittel sein. Diese finden meist in kleineren und homogenen Gruppen statt. Mit Blick auf Roadmapping ist das EU-Projekt „Enabling users for Distance-working & Organisational Mobility using Ambient Intelligence Networks (EU-SOMAIN)“ ein Beispiel für ein internetbasiertes Verfahren zur Entwicklung einer Roadmap für Ambient Intelligence. 7.3.1.5 Innovative Technikfolgenabschätzung und -bewertung Eine innovative Technikbewertung wird von Hilty et al. zur interdisziplinären Abschätzung der Chancen und Risiken des Einsatzes ubiquitärer Produkte mit fokussierten Blick auf die Bereiche IT-Sicherheit, Gesundheit und Umwelt gefordert (Hilty 2003). So könnten echte oder vermeintliche Probleme der wirtschaftlichen Nutzung von Ambient Intelligence frühzeitig erkannt und so weit als möglich auch vermieden werden. In diesem Zusammenhang kann an das inbesondere auf Kreibich und Ropohl zurückgehende Konzept der „innovativen Technikbewertung“ (Kreibich 1995, Ropohl 1996) angeknüpft werden. Die Grundidee besteht darin, möglichst von der ersten Erfindungsidee bis zur Vorbereitung einer technischen Neuerung die Ergebnisse der Technikfolgenforschung einzuspeisen. Somit bietet es sich an, möglichst frühzeitig, bevor die Projekte eine Eigendynamik erlangen und später (insbesondere aus Kostengründen) nicht mehr oder kaum noch revidiert oder modifiziert werden können, negative Ef­fekte als Vermeidungsziele in das

170

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Roadmapping mit aufzunehmen. Dies hätte den Vorteil, dass sie „schon in frühen Stadien der technischen Entwicklung wirksam werden können und zudem am Ort des umfangreichsten technologischen Wissens erfolgen“ (Mehl 2001, S. 112 f.). Die Schwierigkeit besteht darin, dass sich die Folgen noch unscharfer Technologien und der späteren Nutzungskontexte einer fundierten Bewertung weitestgehend entziehen, insbesondere dann, wenn es sich um breite Suchfelder zur Identifikation und Selektion von Technologien und damit verbundenen Herausforderungen handelt. Eine enge Verknüpfung mit den (bisher teilweise von Unternehmen wenig zur Kenntnis genommenen) Ergebnissen der internationalen „Foresight“-Forschung (und deren Datenbanken) ist deshalb eine wesentliche Voraussetzung, um überhaupt ansatzweise auf das dazu notwendige Wissen zugreifen zu können. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass diese unterschiedlichen Ansätze verschiedene Möglichkeiten zur Integration von gesellschaftlichen Bedarfen und Kundenbedürfnissen bieten. Sie überlappen sich, schließen sich aber nicht aus, sondern eröffnen verschiedene Zugänge. Die Vor- und Nachteile der Ansätze sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Tab. 7.6   Ansätze für ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping im Vergleich. (Quelle: eigene Darstellung) Ansatz

Vorteile

Nachteile

Sozio-ökonomische und sozial-ökologische Trend- und Bedarfsanalyse

Anknüpfung an bestehende Vorgehensweisen im Innovationsmanagement

Leitbild Assessment

Synchronisation von technischen Machbarkeits- und soziokulturellen Wünschbarkeitsvorstellungen Erfassung zusammenhängender Entwicklungsprozesse mit Bezug auf Nutzungskontexte, Anforderungen etc. Ideengenerierung und -bewertung Risikominimierung

Inhärente Unsicherheit von Trendaussagen Selektivität der ausgewählten Trends Ambivalenz von Trends bezüglich ihrer Nachhaltigkeitspotenziale Selektion sozial-ökologischer/ soziokultureller Leitbilder Operationalisierbarkeit von Leitbildern Selektivität von Trends Erfassbarkeit von Kundenanforderungen

Bedürfnisfeldanalyse

Anwender-/StakeholderIntegration Innovative Technikfolgenabschätzung und -bewertung

Frühzeitige Problemerkennung

Hoher Aufwand Auswahl der Stakeholder selektiv Anreize zur Teilnahme Bewertung noch unscharfer Technologien und Nutzungskontexte

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

171

7.3.2  Das Grundkonzept Das methodische Grundgerüst für ein nachhaltigkeitsorientiertes Roadmapping kann auf etablierte Vorgehensweisen des Technologie-Roadmappings aufbauen: Zum einen werden Trends identifiziert und analysiert. Zum anderen versucht man komplementär mittels der Szenariotechnik über Trends hinausgehende mögliche Entwicklungsverläufe darzustellen. Aus den Szenarien werden durch Rückprojektion in die Gegenwart die Technologiebedarfe identifiziert. Dabei ergänzen sich die verschiedenen Sichtweisen wechselseitig: Während die Trendanalyse bekannte Entwicklungen in die Zukunft fortschreibt, können aus den Zukunftsentwürfen Aufgaben und Problemstellungen für die heutige Innovationsplanung abgeleitet werden. Aus der Kombination von Trendanalyse (Forecasting) und Zukunftsbildern (Backcasting) lassen sich mögliche Innovationsoptionen bündeln und in Aktivitäten, Anforderungen und Meilensteine (also in eine Roadmap) überführen (vgl. Abb. 7.5). Mit Blick auf die Identifizierung von technologischen, marktlichen und gesellschaftlichen Veränderungspotenzialen und Herausforderungen zeichnet sich das Konzept der integrierten Technologie-Roadmap durch mehrere Besonderheiten aus: • Mehrdimensionalität: Mehrere Dimensionen zukunftsfähigen Wirtschaftens werden simultan in das Blickfeld von Innovationsprozessen gestellt. • Blickwechsel: Das Suchfeld richtet sich nicht mehr nur auf die Eigendynamik technologischer und marktlicher Entwicklungen, sondern auch auf Lösungsbeiträge von Technologien zur Bewältigung sozioökonomischer Trends und gesellschaftlicher Herausforderungen. Heute

Zukunft

Einflussfaktoren

Veränderungspotentiale Herausforderungen

Gesellschaft Wirtschaft Politik

Technologien Anwendungen Produkte

Umwelt Technologie

Retropolation

Extrapolation

Branchen

Trendanalyse

Zukunftsbilder

Märkte Roadmap Quelle: IZT 2006

Abb. 7.5   Das Grundkonzept für ein integriertes Technologie-Roadmapping

172

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Zukunftsradar

Annahmenanalyse

Die wahrscheinliche Zukunft: Annahmen

Die geplante Zukunft: Strategie

Chancen-Identifikation Zukünfte

Visions-Entwicklung

Diskontinuitäten-Analyse

Strategie-Entwicklung

Institutionalisierung

Die überraschende Zukunft: Diskontinuitäten

Die gestaltbare Zukunft: Chancen

Die angestrebte Zukunft: Vision

Abb. 7.6   Unterschiedliche Zukunftsbilder. (Quelle: nach FutureMangementGroup AG, o. J.)

• Anwenderintegration: Von hohem Stellenwert ist die gezielte Einbeziehung von externen Experten, Kunden und Anwendern. • Nebenfolgen: Einbindung der Frage nach den Nebenfolgen und Risiken technologischer Entwicklungen für Unternehmen, Anwender und Gesellschaft. • Unterschiedliche Zukunftsbilder: Entwicklung mehrerer Zukunftsszenarien aus unterschiedlichen Perspektiven (wahrscheinliche, mögliche, gewünschte, unerwartete und geschaffene Entwicklungen, vgl. Abb. 7.6) und Berücksichtigung von Störereignissen (Wild Cards), um das Variationsspektrum kennen zu lernen und um auf mögliche unerwartete Entwicklungsverläufe aufmerksam zu machen.

7.3.3  F  ünf Schritte für ein Integriertes Technologie-Roadmapping Mit Blick auf die Erweiterung der Technologie-Roadmap um eine Nachhaltigkeitsorientierung wird im folgenden ein Ansatz vorgestellt, mit dessen Hilfe gesellschaftliche Bedarfe und Kundenbedürfnisse frühzeitig einbezogen werden können. Die Roadmap wird in einem mehrstufigen Prozess entwickelt, der mit der Eingrenzung des Suchraums beginnt und mit der Identifikation von Wertschöpfungsmöglichkeiten und Herausforderungen sowie mit verschiedenen Aktivitäten zu Transfer und Kommunikation der Ergebnisse endet. Die notwendigen Schritte zur Erstellung der Roadmap sind in der folgenden Abbildung zusammengefasst.

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept Scoping Schritt 1: Bestimmung des Suchraums

Forecasting Schritt 2: Trend-, Bedarfs-/ Potenzialanalyse

Definition der Roadmap-Ziele

Auswertung: Literatur, Datenbanken

Auswahl von Suchfeldern

Ist-, Trend-, und Wirkungsanalyse

Festelegung des Filters

Qualitative Interviews

Skalierung der Zeitachse Eingrenzung des geografischen Raums

Backcasting Schritt 3:

173 Roadmap Schritt 4:

„Runterbrechen“ multipler Zukünfte

Erstellung der Roadmap

Entwicklung von Zukunftsbildern und Wild Cards

Überführung der Ergebnisse in Meilensteine mit Zeithorizonten

Quantitative Befragung

Identifikation neuer Technologien, Applikationen und Dienstleistungen

Profile: Trends, Visionen, Herausforderungen

Interpretation: -Zeitliche Relevanz -Treiber und Hemmnisse

Visualisierung

Transfer Schritt 5: Transfer

Zielgruppenspezifische Aufbereitung Transfer und Kommunikation

Ableitung von Empfehlungen Festlegung von Aktivitäten Vollständigkeits- und Konsistenzanalyse

Abb. 7.7   Schritte zur Erstellung der Roadmap. (Quelle: eigene Darstellung)

7.3.3.1 Scoping: Bestimmung des Suchraums – Zielbestimmung und Systemabgrenzung Zu Beginn muss der Suchraum vernünftig eingegrenzt werden. Er bestimmt die Referenzpunkte für die Betrachtung und Bewertung von Innovationsrichtungen und Technologien. Dazu müssen zuerst die Aufgabenstellung und die Ziele der Roadmap bestimmt werden sowie weitere Festlegungen bezüglich zeitlicher Perspektive, geographischer Bezugsräume, technologischer Bandbreite und zu berücksichtigender Marktsegmente getroffen werden. Roadmaps können sehr eng geführt werden, in dem sie sich auf einen kurzen Zeithorizont, einzelne Technologien oder Marktsegmente konzentrieren (als Suchfilter), können aber auch sehr breit und langfristig angelegt werden. Die Frage der optimalen Abgrenzung des Suchraumes kann nicht allgemeingültig beantwortet werden, sondern ist immer in engem Zusammenhang mit der Zielsetzung einerseits und den verfügbaren Kapazitäten und Ressourcen zu bestimmen. Dabei sind folgende Dimensionen festzulegen: • • • •

Zeithorizont: kurz-, mittel- bzw. langfristige Betrachtung Geographischer Bezug: Deutschland, Europa, andere Regionen, weltweit Technologische Bandbreite: Einzeltechnologie, Technologiefelder Marktsegmente: heutige Marktrelevanz, potentielle Zukunftsmärkte, Leitmärkte und Nischenmärkte, konsumentennahe und -ferne Bereiche, TechnologieVorreiter und Nachzügler, stark und wenig regulierte Märkte, Bereiche mit kurzen und langen Investitionszyklen.

Ein weiterer wichtiger Teil der Suchraumabgrenzung betrifft die Vorgehensweise zur Identifizierung und Beurteilung der Bedarfe für neue Technologien und Anwendungen sowie deren Potenziale. In der Regel werden die bedarfsseitigen Anforderungen durch Marktanalysen identifiziert und die Veränderungspotenziale durch die Analyse von Forschung und Entwicklung in Technologie-Roadmaps

174

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

eingebracht (Möhrle 2002). Mit Blick auf eine frühzeitige Steuerung von Nachhaltigkeitseffekten reicht die Analyse von Marktsog und Technologiedruck nicht aus, vielmehr ist die Einbeziehung weiterer Push- und Pull-Faktoren notwendig, um frühzeitig nicht-intendierte gesundheitliche, ökologische oder soziale Nebenfolgen sowie nutzerbedingte Nachhaltigkeitseffekte identifizieren und steuern zu können. Dazu gehört insbesondere (Fichter 2004b) • die Beachtung rechtlicher Entwicklungen, gesellschaftlicher Leitbilder und von Visionen proaktiver Unternehmen. • die Frage nach Lösungsbeiträgen von Technologien zur Bewältigung sozio-ökonomischer Trends und gesellschaftlicher Herausforderungen. • das Suchfeld nicht nur auf Technologien oder Produkte zu begrenzen, sondern die Frage nach Nutzungs- und Funktionssystemen in den Vordergrund zu rücken. • neue Technologien und Applikationen über ihren Lebensweg zu analysieren und zu bewerten. 7.3.3.2 Forecasting: Trend-, Bedarfs- und Potenzialanalyse Die Vorausschau möglicher Entwicklungen (Forecasting) hat die Aufgabe relevante Veränderungspotenziale zu identifizieren. Dies ist mit einer bloßen Analyse und Fortschreibung von Trends, wie sie häufig bei Technologie-Roadmaps zu finden ist, weder belastbar zu bewältigen noch hinsichtlich neuer Herausforderungen und Möglichkeiten der Technologie- und Produktentwicklung angemessen zu befruchten. Um zu tragfähigen Ergebnissen zu gelangen, müssen Methoden eingesetzt und miteinander verknüpft werden, die dreierlei erlauben • erstens die Analyse der Ausgangsbedingungen, • die Identifizierung relevanter Trends und deren Wirksamkeit im Zeitverlauf und • drittens die Exploration von Veränderungspotenzialen. Zur Erfüllung dieser Anforderungen ist ein mehrstufiges Vorgehen zweckmäßig. Dabei gibt es keine Patentlösungen, vielmehr wird der Methodenmix (z. B. Experteninterviews, Delphi-Befragung) situativ jeweils den spezifischen Anforderungen an die Roadmap angepasst werden müssen. Von besonderer Bedeutung ist jedoch die Einbeziehung von Experten, Anwendern und Stakeholdern an dieser Stelle. Deren Suche und Integration ist keineswegs trivial, sondern stellt für das Roadmapping eine Herausforderung dar. Die Auswahl muss gewissen Kriterien genügen (z. B. Themenabdeckung, Fachkompetenz, Visionskompetenz, strategische Bedeutung), ansonsten besteht die Gefahr, dass nicht richtungssichere, sondern eher beliebige Aussagen und Beurteilungen generiert werden. 7.3.3.3 Backcasting: Rückprojektion möglicher Zukunftsbilder Während das Forecasting bekannte Entwicklungen in die Zukunft fortschreibt, deren Zusammenhänge analysiert und bewertet, lassen sich aus Zukunftsbildern durch

7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept

175

Rückprojektion in die Gegenwart die Aufgaben und Problemstellungen für die Befriedigung möglicher künftiger Markt- und Kundenanforderungen identifizieren. Dieser Schritt zielt deshalb darauf, neue Technologien, Anwendungen und Märkte und damit verbundene Chancen und Anforderungen zu ermitteln. Dabei nimmt die Sensibilisierung, Inspiration, reflexive Selektion der am Roadmapping-Prozess beteiligten Akteure und die Frage nach der Richtungssicherheit einen breiten Raum ein. Mit Blick auf Push- und Pull-Faktoren (rechtliche Entwicklungen, individuelle Bedürfnisse, gesellschaftliche Bedarfe etc.) sind technologische Antworten und Lösungsbeiträge zu identifizieren („Anforderungsroadmap“). Dazu ist es zweckmäßig verschiedene Zukunftsbilder auf der Basis der Bedarfs- und Potenzialanalyse zu generieren. Zukunftsbilder stellen eine kohärente Bündelung von Trends, Visionen und Leitbildern dar. Zukunftsbilder sind etablierte Werkzeuge der Zukunftsforschung und Technikfolgenabschätzung. Bilder der Zukunft können mit Hilfe von Szenarien dargestellt werden. Szenarien unterstützen die diskursive Klärung von Gestaltungs- und Handlungsmöglichkeiten und bilden ein besseres Verständnis ihrer strategischen Implikationen heraus. Mit Blick auf gesellschaftliche Herausforderungen und Bedarfe etwa des Klimaund Ressourcenschutzes, der demografischen Entwicklung, der Nachfrage nach medizinischen Leistungen oder der wachsenden Mobilitäts- und Logistikanforderungen kommt es nicht nur auf die Darstellung wahrscheinlicher Entwicklungen (im Sinne der Vorhersage) an. Von Bedeutung ist vielmehr die Formulierung möglicher, wünschenswerter oder auch unerwünschter Zukunftsbilder. Dabei ist großer Wert auf die Gestaltbarkeit der Entwicklungen zu legen. Mit alternativen Szenarien lassen sich durch die besondere Betonung einzelner Zieldeterminanten Zukunftsbilder entwickeln, die in verschiedenen Szenarien jeweils spezifische Chancen und Risiken besonders herausarbeiten und alternative Handlungskorridore aufzeigen. Ebenfalls hilfreich ist die Betrachtung möglicher „Wild Cards“. Das sind gravierende Störereignisse, die durchdachte Planungen und Alltagsroutinen durcheinanderbringen. Wild Cards sind zwar wenig wahrscheinlich, hätten aber weit reichende Wirkungen, wenn sie eintreten würden. Um praktisch relevante Herausforderungen identifizieren zu können, ist die enge Kopplung von Szenario und Diskurs mit relevanten Akteuren von entscheidender Bedeutung. Szenarien, Zukunftsbilder und Wild Cards sind im Rahmen des Backcasting mit Herstellern, Anwendern und weiteren Experten einer Auswirkungsanalyse zu unterziehen. Dies geschieht am besten mit Hilfe von gruppenbasierten Methoden wie moderierten Experten-Workshops, Anwender-Workshops und Zukunftswerkstätten. Daraus ergeben sich Chancen für effektivere Austauschbeziehungen, die weit über Marktsignale und Technologieprognosen hinausgehen und Risiken identifizieren helfen können. 7.3.3.4 Erstellung der Roadmap Im vierten Schritt des Roadmapping-Prozesses werden die Ergebnisse der Analyse und Bewertung verdichtet und in Meilensteine, Aktivitäten und Empfehlungen

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7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

überführt. Die Entwicklung von Produkten, Technologien und Nutzungssystemen ist auf einem Zeitstrahl übersichtlich darzustellen. An die Roadmap-Generierung sollte sich ein Review des Prozesses anschließen. In der Regel genügt ein internes Review durch eine Begleit- oder Steuerungsgruppe der Roadmap, die sich aus den beteiligten Unternehmen, Verbandsvertretern und Moderatoren zusammensetzt. Die Aufgabe des Reviews (Möhrle 2002) ist es • zu überprüfen, ob alle relevanten Entwicklungsverläufe berücksichtigt werden konnten, • festzustellen, ob die Einschätzung von Technologien und Zukunftsmärkten in sachlicher und zeitlicher Hinsicht plausibel begründet ist, • die Robustheit von Trendaussagen zu bewerten, und • Annahmen und Bewertungen transparent und nachvollziehbar für interne und externe Nutzer der Roadmap zu machen. Im Rahmen des Reviews werden Unsicherheiten identifiziert und transparent gemacht. Dabei müssen die Datenbasis, die Datenqualität, die Arbeitsschritte und Aussagefähigkeit der Ergebnisse (z. B. in Bandbreiten) überprüft werden. Auf diese Weise soll vor allem Fehlnutzungen bei der Anwendung begegnet werden, wie sie vielfach von der Prognostik her bekannt sind (Kreibich 2006). Insbesondere ist zu verhindern, dass Genauigkeit und Relevanz von Zukunftsaussagen nur vorgetäuscht wird. 7.3.3.5 Transfer Roadmaps sind ein Instrument zur aktiven Gestaltung von Zukunftsentwicklungen. Sollen sie nicht ohne Folgen bleiben, sondern in Innovationspolitik und -management wirksam werden, müssen sie mit operativen Aktivitäten der Unternehmen und Akteurskooperationen verknüpft werden (Vinkemeier 2002). Dabei sind besondere Transferaktivitäten einzuplanen, die sich an den Zielgruppen orientieren.

7.4 Quellen und Software-Tools zur Unterstützung des Roadmapping Die Daten- und Informationslandschaft ist für die spezifischen Wissensanforderungen bei der Generierung von Roadmaps weitgehend unstrukturiert und verteilt. Dies macht einen grundsätzlichen Bedarf für eine Zusammenführung immer wieder benötigter Daten und Informationen deutlich. In den letzten Jahren ist eine Reihe von Informationsangeboten entstanden, die immer wiederkehrende Datenbedarfe im Rahmen von Trendanalysen und Szenariotechniken unterstützen sollen. Das Leistungsspektrum reicht von Trenddatenbanken wirtschaftlicher, technologischer, politisch-rechtlicher und ökologischer Entwicklungen im Umfeld von Branchen, Produkten und Märkten, wie sie beispielsweise von Z_Punkt und Pixus entwickelt

7.4 Quellen und Software-Tools zur Unterstützung des Roadmapping

177

wurden, bis hin zu Software-Tools, die auf Algorithmen basieren und zur Szenarioerstellung eingesetzt werden können. Das Projekt nova-net (Fichter/Kiehne 2004) hatte sich zur Aufgabe gemacht, Online-Tools zu erarbeiten, die Unternehmen bei der Gestaltung nachhaltiger Produkt- und Serviceinnovationen unterstützen. Methoden und Tools wurden in Form von Referenzimplementierungen mit ausgewählten Praxispartnern aus der Industrie erprobt. Im Rahmen des nationalen Forschungsdialogs FUTUR wurde eine Trendsammlung aufgebaut. Die bis dato vorliegenden Praxiserfahrungen, u. a. aus FUTUR und novanet, zeigen, dass es nur sehr schwer möglich ist, den Prozess der Gewinnung von Orientierungswissen zu routinisieren. „Abrufbare“ Informationsangebote zur Früherkennung und Prognose technologischer, marktlicher und gesellschaftlicher Entwicklungen sind praktisch unmöglich. Die Strukturierung kann durch Software-Lösungen vereinfacht werden, auch die Bevorratung von Trends kann durch Software-Lösungen vereinfacht werden. Eine Übersicht über Software-Tools liefern Fichter und Kiehne (Fichter/Kiehne 2004). Softwarebasierte Informationsangebote ersetzen aber nicht die situative und zielspezifische Auswahl und Anpassung der Daten und Informationen. Insbesondere die Überführung von Daten und Informationen über Umfeldbedingungen zu einem „sinntragenden handlungsorientierten Gesamtkontext“ (Fichter 2004a) ist von Software-Tools kaum zu leisten. Da für die Generierung von Roadmaps keine fertigen Informationsquellen zur Verfügung stehen und nicht erwartet werden können, ist die quantitative und qualitative Erfassung von Trends und Entwicklungen (notgedrungen) durch gezielte Analyse öffentlich zugänglicher Medien zu gewährleisten. Dazu sind Screening-Techniken sinnvoll, die sich auf „Trendsensoren“ konzentrieren. Was Trendsensoren sind, lässt sich nur situativ im Kontext von Zielen und Rahmen eines konkreten Roadmappingprozesses beantworten. Jedoch gibt es eine Reihe von Quellen, die für ein Roadmapping im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik und hier speziell an der Schnittstelle zu Nachhaltigkeitsfragen, besonders ergiebig sind. Die Z_trenddatenbank ist ein von Z_punkt und pixus entwickeltes Wissenstool für die Zukunftsarbeit in Unternehmen. Die Z_trenddatenbank bietet Daten über prägende Umfeldentwicklungen. Dabei leistet sie vor allem eine Selektion und Verdichtung auf die treibenden Kräfte des gesellschaftlichen, technologischen und wirtschaftlichen Wandels. Ihre Datenbasis stützt sich auf ein kontinuierliches Umfeldmonitoring, eingehende Internetrecherchen, Literaturstudien und Sekundäranalysen (http://www.z-punkt.de/).   Als „Panorama der Zukunftsfragen“, das mit Blick auf die Fragen „Wie werden wir leben?“, „Was erwartet uns?“ und „Was müssen wir tun?“ Szenarien für die Zukunft im Jahr 2020 liefert, ist sie in der Internetplattform unter www.futur.de zu finden.   Zum Beispiel kann mit Hilfe von Szeno-Plan, ein Softwaretool von Sinus für die Szenario-Technik, die Szenario-Entwicklung unterstützt werden. Szeno-Plan beinhaltet gängige Algorithmen zur Erstellung von Szenarien. Es besitzt eine Vernetzungsmatrix, mit der u.  a. die Analyse der Einflussfaktoren unterstützt wird. (http://www.sinus-online.com/Szenario-Technik/Szeno-Plan/ szeno-plan.html).   Eine Sammlung von neueren Forschungsarbeiten, die für Roadmaps im Bereich IKT relevante Informationen liefern können, finden sich unter: www.sustainable-ict.info. Ergiebig sind auch verschiedene Datenbanken zur Technikfolgenabschätzung. Der ita-wirtschaftsservice.de bietet aktuelle Informationen über derzeit 500 ita-Projekte (www.ita.de).  

178

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren Ein besonderes Forschungsinteresse der vorliegenden Arbeit liegt in dem Aufzeigen von Gestaltungsperspektiven für eine effiziente Früherkennung von Chancen und Risiken des Pervasive Computing in frühen Innovationsphasen. Ein erstes Testfeld für die neue Methode war die Erstellung einer Integrierten Roadmap zur Automation für den Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindustrie (ZVEI). Daneben liegt eine Fallstudie über die Roadmap zum Thema „Displays“ beim Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA-DFF) vor (Behrendt 2008). Beide Prozesse liefern Aufschluss über Einfluss- und Erfolgsfaktoren für ein Integriertes Roadmapping: Roadmap Automation 2015+  Ausgangspunkt und Hintergrund des RoadmapProjektes sind die sich maßgeblich verändernden Innovationsbedingungen für Unternehmen der Automatisierungstechnik: Welche Technologiefelder und wel‑ che sozio-kulturellen Trends werden in den nächsten Jahren wichtig für die Automatisierungstechnik? Welche Lösungsbeiträge kann die Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik zu gesellschaftlichen Aufgaben leisten? Wo liegen Zukunftsmärkte und welche neuen Anforderungen ergeben sich daraus für die Automatisierungsbranche? In welche Richtung werden sich die Anwenderbran‑­ chen entwickeln? Zeichnen sich neue Technologien und Geschäftsmöglichkeiten ab? Ergeben sich neue Qualifizierungsanforderungen und -bedarfe? Welche Standardisierungsherausforderungen zeichnen sich ab? Wie sollen sich die Unternehmen auf mögliche Optionen und neue Risiken einstellen? Die integrierte Roadmap Automation 2015+ liefert auf diese Fragen Antworten und Einsichten. Mit Blick auf diese Veränderungsdynamik zielte die Roadmap darauf, • Entwicklungsperspektiven der Automation im Kontext künftiger Kundenanforderungen aufzuzeigen, • technologische Antworten auf sozio-ökonomische Trends und gesellschaftliche Zukunftsherausforderungen zu identifizieren und • strategisches Orientierungswissen für die Automatisierungsbranche und für Verbandstätigkeiten des ZVEI bereitzustellen. Zeitlich erstreckt sich die Roadmap auf einen Zeithorizont bis 2015+. Thematisch wurde der Fokus auf folgende Anwendungsfelder gelegt: • • • • •

Automobilproduktion, Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Energieerzeugung und -verteilung, Schienentransport-Infrastruktur, Wasser und Abwasser.

Darüber hinaus enthält die Roadmap auch übergreifende Herausforderungen.

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren Schritt 1 Scoping

Suchraum

Abgrenzung des Suchraums: Zeithorizont: 2015+ Raum: Europa Marktsegmente: - Automotive - Ernährung - Wasser/ Abwasser - Energie - Schienentransport

179

Schritt 2 Forecasting

Trendanalyse

Erwartete Zukunftstrends Screening der Anwendungsfelder und Marktsegmente

Interviews

Automatisierungsbedarfe im Lichte der Zukunftstrends 10 Interviews pro Anwendungsfeld mit ausgewählten Experten

Schritt 3 Backcasting

OnlineBefragung

ExpertenWorkshops

Schritt 4 Roadmap

Roadmap

Bewertung strategische Herausforderungen, Nutzen, Marktpotenziale (Extrapolation).

Gruppenmoderierte Diskussionen der AT-Bedarfe mit Herstellern und Anwendern

Perspektiven, Handlungsbedarfe

Befragung von 580 Experten aus ATUnternehmen, Rücklaufquote 15–25%

Ableitung von Technologien und Bedarfen aus Zukunftsbildern

Empfehlungen für ATUnternehmen und ZVEI

Schlüsseltechnologien

Review durch ad-hoc AG

Schritt 5 Transfer

Transfer

ZVEI-Mitgliederversammlung Pressekonferenz Entwicklerseminare In-house Workshops Strategieworkshops ZVEI-Leitfaden Follow-up Aktivitäten

15 Monate Quelle: IZT 2006

Abb. 7.8   Schritte zur Erstellung der Roadmap Automation 2015+

Wie dieses allgemeine Vorgehen konkret umgesetzt wurde, zeigt die Vorgehensweise bei der Entwicklung der integrierten Technologie-Roadmap „Automation 2015+“ des ZVEI in der Abb. 7.8. ADRIA: Roadmap für den Displaysektor  ADRIA steht für „Advanced Displays Research Integration Action“. Es handelt sich um ein Netzwerkprojekt, das das Deutsche FlachdisplayForum (DFF) mit europäischen Partnern zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Flachdisplay-Industrie zwischen 2005 und 2008 durchgeführt hat. Ein Kernbaustein des Netzwerkes war eine europäische Technologie-Roadmap für den Display-Sektor. Bildschirm-, Anzeige- und Projektionstechnologien sind ein dynamischer Wachstumsmarkt im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik. Displays stellen mittlerweile eine Schlüsseltechnologie für die Informationsgesellschaft dar. Multimedia und der Trend zu Mobilität steigern die Bedeutung neuer Displays, die dadurch zu Schlüsselelementen für den Erfolg integrierter Informations- und Kommunikationstechnik in vielen, für die Wirtschaft entscheidenden Bereichen (z. B. Automobilbau, Telekommunikation) werden und neue Anwendungsfelder eröffnen („windows of opportunity“). Die begleitende Fallanalyse des Roadmap-Prozesses stützt sich auf verschiedene Erhebungen und Informationsquellen, darunter leitfadengestützte Interviews mit Initiatoren und Projektbeteiligten des ADRIA-Prozesses und eine standardisierte Längsschnittbefragung der Teilnehmer. Die Teilnehmer wurden im Laufe des Projektes mehrmals hinsichtlich ihrer Erwartungen und Einschätzungen zum Roadmapping schriftlich befragt. Darüber hinaus fand eine beobachtende Teilnahme an drei Treffen im Rahmen der Erstellung einer Technologie-Roadmap statt. Die

180

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Ergebnisse wurde dem DFF zur Verfügung gestellt und dazu genutzt, den Verlauf des ADRIA-Prozesses zu verbessern. Insofern trägt die Fallstudie auch Züge einer Aktionsforschung (Behrendt 2008). Aus diesen ersten Fallanalysen lassen sich mehrere Erfolgsfaktoren für ein integriertes Roadmapping in dynamischen Technologiemärkten identifizieren. Diese sind: Erweiterung der klassischen Markt- und Technologiesicht: Einbeziehung weiterer Push- und Pull-Faktoren  Mit Blick auf eine frühzeitige Identifikation von strategischen Herausforderungen und Zukunftsfeldern reicht die Analyse von „market pull“ und „technology push“ nicht aus. Vielmehr ist die Einbeziehung weiterer Push- und Pull-Faktoren notwendig, um frühzeitig nutzerbezogene Anforderungen, aber auch nicht intendierte gesundheitliche, ökologische oder soziale Nebenfolgen identifizieren und steuern zu können. Dazu gehören insbesondere die Beachtung rechtlicher Entwicklungen, gesellschaftlicher Leitbilder und der Visionen proaktiver Unternehmen, die Frage nach Lösungsbeiträgen von Technologien zur Bewältigung sozioökonomischer und gesellschaftlicher Herausforderungen, die Frage nach Nutzungs- und Funktionssystemen statt nach einzelnen Technologien oder Produkten sowie die Analyse und Bewertung neuer Technologien und Applikationen über ihren Lebensweg. Mit Hilfe des Schildkrötenmodells können im Rahmen des Roadmappings maßgeblich externe Einflussfaktoren systematisch erfasst werden. Nach Fichter sind sechs Einflussfaktoren zu unterscheiden (Fichter 2006). Technology Push: Zu den zentralen Treibern im Innovationsgeschehen zählen technologische Innovationen. Durch die Anwendung neuer Technologien eröffnen sich nicht nur neue Einsatzmöglichkeiten. Gleichzeitig verändern diese Entwicklungen die Umweltwirkungen. Unter dem Begriff des Market Pull können alle Nachfrageveränderungen zusammengefasst werden, die ein Unternehmen zu Innovationsbemühungen veranlassen. Dazu zählen beispielsweise Marktdynamik, Wettbewerbssituation als auch die Veränderung von Gesundheits- und Umweltanforderungen von Kunden. Unter regulativen Druck werden hier alle staatlichen und suprastaatlichen Regulierungen gefasst, die einen Veränderungsdruck auf die Akteure einer Wertschöpfungskette erzeugen. Der Druck kann dabei sowohl durch die politische Diskussion, die Ankündigung von rechtlichen Vorschriften als auch durch die Verabschiedung und Umsetzung entsprechender Richtlinien, Verordnungen oder Gesetze entstehen. Regulativer Zug umfasst Anreize für Innovationen, die der Staat eher indirekt setzt. Dies sind zum einen gesetzliche Regelungen, die keinen direkten, sondern eher einen indirekten Veränderungsimpuls schaffen. Zum anderen sind staatliche Förder- und Forschungsprogramme angesprochen, die einen Anreiz für Marktakteure zur Entwicklung oder Einführung neuer umweltschonender Technologien oder Produktnutzungssysteme geben. Der zivilgesellschaftliche Druck gewinnt bei der Initiierung und Durchsetzung von Nachhaltigkeitsinnovationen eine zunehmend wichtigere Rolle. „Umwelt-, Menschenrechts- oder Verbraucherschutzorganisationen, aber auch wissenschaftliche

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren

181

Einrichtungen können im Zusammenspiel mit den Medien durch eine öffentliche Skandalisierung von Stoffen, Verfahren oder Produkten enormen Einfluss auf das Innovationsgeschehen nehmen“ (Fichter 2006, S. 38). Vision Pull fasst „unternehmensübergreifende Visionen, Leitbilder, Szenarien oder Handlungsgrundsätze zusammen, „die die Akteure in der Wertschöpfungskette zu Innovationsinitiativen stimulieren oder die Ausrichtung des Innovationsgeschehens maßgeblich beeinflussen“ (Fichter 2006, S. 38). Dabei kann es sich um unternehmensübergreifende Zielsetzungen, branchenbezogene Vereinbarungen oder kooperative Innovationsinitiativen handeln. Die vorgenannten sechs unternehmensexternen Bestimmungsfaktoren illustriert Abb. 7.9. Sie beschreibt einen Rahmen für die systematische Erfassung von Umfeldbedingungen. Übersetzung von Trends und gesellschaftliche Herausforderungen in Technologiebedarfe  Mit Blick auf Zukunftsmärkte stellt sich die zentrale Frage, welche Beiträge neue Technologien zur Lösung von Zukunftsaufgaben liefern können, und zwar in einer Weise, dass sich daraus neue Möglichkeiten der Wertschöpfung für die Unternehmen ergeben. Megatrends generieren langfristige Bedarfe und können deshalb bei der Suche nach Zukunftsmärkten (Geschäftsfelder, Business Cases) zur Orientierung herangezogen werden. Die Aufzählung von Megatrends in der folgenden Abbildung ist nicht umfassend, illustriert aber gesellschaftliche, ökonomische und ökologische Entwicklungen mit hoher Relevanz für die Technologieentwicklung. Zur Bestimmung von Suchfeldern sind die relevanten Megatrends im Kontext der Roadmap-Ziele zu spezifizieren und mit technologischen Entwicklungen und Anwendungspotenzialen zu verknüpfen („Nutzungskontexte“). Ein allgemeingültiExterne Einflussfaktoren Regulativer Pull

Regulativer Push

Zivilgesellschaftlicher Push

Innovationsprozesse in Unternehmen

Technology Push

Abb. 7.9   Das Schildkrötenmodell. (Quelle: nach Fichter 2005b)

Vision Pull

Market Pull

182

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Gesellschaft

Wirtschaft

Politik

Umwelt

Technologie

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Informations- und Wissensgesellschaft Alterung der Industriegesellschaften Individualisierung der Lebenswelten Freizeit-, Unterhaltungs- und Mediengesellschaft Soziale Disparitäten Zunehmende Migrationsströme Zunahme der Mobilität Globalisierung: Weltweit verteiltes/arbeitsteiliges Wirtschaften Flexibilisierung der Arbeit Erhöhung der Produktivität Product-to service-Shift Europäische Integration Neue Konfliktkonstellationen Liberalisierung von Märkten Umbau der Sozialsysteme Wandel des Nationalstaats Globaler Wandel der Ökosysteme Verknappung strategisch wichtiger Ressourcen Internationale Konventionen („Nach-Rio-Prozess“) Weltweit steigender Energiebedarf Übergang zu integrierten Lösungen Technologische Innovationsdynamik Konvergenz von Disziplinen und Technologien Eindringen in Alltagsbereiche Wandel des Innovationssystems Quelle: IZT Zukunftsdatenbank

Abb. 7.10   Megatrends. (Quelle: IZT Zukunftsdatenbank)

ges methodisches Rezept lässt sich jedoch nicht vorgeben. Zukunftsmärkte für neue Technologien liegen dort, wo gesellschaftliche Bedarfe, Kundenanforderungen und technische Möglichkeiten in unternehmerische Leitbilder und Strategien übersetzt werden können. Einen beispielhaften Suchfilter illustriert die Abb. 7.11 für die Automatisierungstechnik im Bereich Nahrungs- und Genussmittel. Sie liefert eine Vorlage für die Generierung von Suchfeldern und ist auf andere Technologiefelder in modifizierter Form übertragbar. Berücksichtigung von Umweltanforderungen, Nebenfolgen und Risiken  Technologiegetriebene Roadmaps orientieren sich meist an der technischen Machbarkeit. Durch die Endproduktperspektive werden zudem funktionale Anforderungen an die Technologieentwicklung vorgegeben. Pervasive Computing wirft aber auch Fragen nach Chancen und Risiken sowie möglichen unerwünschten Folgen dieser Technologie auf. Wachsende Technikabhängigkeit, Kontrolle über neue Medien, Schutz der Privatsphäre und nicht geklärte Folgen für Umwelt und Gesundheit sind neue, bisher wenig berücksichtigte Herausforderungen für das Innovationsmanagement. Der Umgang mit diesen Herausforderungen verlangt eine leistungsfähige technologische und gesellschaftliche Früherkennung, die Bewältigung komplexer Lebenszyklus- und Systembetrachtungen, die frühzeitige Abschätzung von Gesundheits- und Umweltrisiken, die enge Zusammenarbeit mit Entwicklungs- und Marktpartnern und die Integration relevanter Stakeholder in den Innovationsprozess.

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren Zukunftstrends Lebensmittelangebot und Nachfrage Globalisierung des Geschmacks Dynamisch wachsendes Biosegment

183 Automatisierungsbedarfe Rationalisierung noch nicht automatisierter Prozesse Etablierte Prozesse Neue Verfahren

Eindringen neuer Produkte in den Lebensmittelmarkt Geschäftsprozesse Liberalisierung der Märkte und Kostendruck Veränderte Geschäftsprozesse durch E-Business Neue Beziehungen zwischen Lebensmittelhandel und Kunden Gesellschaft Zunehmende Problematisierung von Lebensmittelverderb Steigende Anforderungen an Lebensmitteldeklaration und -sicherheit

Proaktives Prozess- und Qualitätsmanagement Integration der Qualitätssicherung in die Produktion Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit

Technologien Vollautomatische Lagerhaltung Roboter für Kommissionierung Roboter für Handling biegeschlaffer Teile Molecular Engineering

Inline-Sensoren Datenaufbereitung Manufacturing Execution Systems Nanobeschichtete Oberflächen Aseptische Lacke Cleaning in Place

Tracking und Tracing Erhöhung der Lebensmittelsicherheit Verringerung des Lebensmittelverderbs

RFID auf Palette RFID auf Charge/ Umverpackung RFID auf Produkt Temperaturgeführte Logistik

Quelle: IZT 2006

Abb. 7.11   Bestimmung von Suchfeldern im Spannungsfeld von gesellschaftlichen Bedarfen, Trends und technologischen Potenzialen am Beispiel „Nahrungsmittel und Automationstechnik“. (Quelle: Erdmann 2006b)

Die Technikbewertung beantwortet in der Breite die Frage, welche Chancen und Risiken mit einer technologischen Entwicklung verbunden sind. Dazu gehören zum Beispiel Sicherheits- und Akzeptanzfragen. Die Grundidee besteht darin, möglichst von der Erfindungsidee bis zur Innovation die Ergebnisse der Technikbewertung in den Innovationsprozess einzuspeisen. Somit bietet sich die Möglichkeit, Risiken und unerwünschte Nebenfolgen frühzeitig, d. h. bevor die Projekte ihre Eigendynamik gewinnen, und später (insbesondere aus Kostengründen) nicht mehr oder kaum noch revidiert werden können, im Roadmapping zu thematisieren. Im Rahmen eines ohnehin komplexen Roadmapping-Prozesses mag man auf eine ebenfalls sehr komplexe Abschätzung der Nebenfolgen verzichten wollen. Aber für ein Roadmapping gibt die Abschätzung der Nebenfolgen wertvolle Hinweise im Hinblick auf Hemmnisse für die Akzeptanz und Durchsetzbarkeit neuer Technologien. Günstigerweise verfügt der Prozessmoderator über ein breites Vorverständnis zu Chancen und Risiken der neuen Technologien. Diese können dann als mögliche Treiber oder Hemmnisse, die gefördert bzw. ausgeräumt werden müssen, in die Roadmap aufgenommen werden. Ist dieses Vorwissen über Chancen und Risiken der neuen Technologien nicht ausreichend belastbar vorhanden, so sollte in der Roadmap auf den Bedarf nach einer innovativen Technikfolgenabschätzung explizit hingewiesen werden. Im Falle der ADRIA-Roadmap wurde ein umfassender Ansatz verfolgt, der neben technologischen, ökonomischen und sozialen Entwicklungen auch ökologische Anforderungen mit berücksichtigte. Auch auf Ebene der Teilnehmer machen die Befunde deutlich, dass die Abschätzung der Risiken und Folgen des Einsatzes von Technologie durchaus erwartet wird, dies aber im Vergleich zu anderen Anforderungen

0

10

20

30

40

%

50

60

70

80

90

nicht wichtig

weniger wichtig

wichtig

sehr wichtig

100

Abb. 7.12   Erwartungen der Teilnehmer an die Technologie-Roadmap im ADRIA-Netzwerk. (Quelle: Behrendt 2008, Basis: Teilnehmerbefragung (n = 24) 2nd adria Roadmapping Workshop Meeting 19. Juni 2005, Manchester)

Identifikation von schwachen Marktsignalen

Trade-offs zwischen verschiedenen Technologiealternativen

Identifikation beschaffungsseitiger Lücken

Bessere Koordination von Forschungsaktivitäten

Increase your own visibility

Abschätzung der Risiken und Folgen des Einsatzes neuer Technologien

Nachfrageimpulse für Innovationen

Innovationsimpulse für das eigene Unternehmen

Identifikation leistungsstarker F&E-Partner und Aufbau von Kontakten

Identifikation von Technologielücken

Abschätzung zukünftiger Anforderungen von Anwendern an Flachdisplaytechnologien

184 7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren

185

nicht zu den zentralen Erwartungen gehört. Die Befunde können aber auch so gedeutet werden, dass der Wunsch bestand, ökologische Chancen und Risiken als Thema mitlaufen zu lassen, weil dies insgesamt das Orientierungswissen erhöht. Ökologische Themen flossen vor allem auf der Ebene von Megatrends (Klimawandel, Energieressourcen etc.) als ökologische Rahmenbedingungen in das Roadmapping ein. Spezifische Umweltschutzanforderungen und ökologische Auswirkungen neuer Displaytechnologien spielten bei der Durchführung des ADRIAProjektes hingegen kaum eine Rolle, waren als solche aber auch nicht Gegenstand des Projektes. Obwohl von dem Netzwerkmanagement die Integration von Umweltanforderungen und Nebenfolgen als wünschenswert angesehen wurde, blieben ökologische Anforderungen im Hintergrund und kamen nur indirekt zum Tragen (z.  B. niedriger Stromverbrauch während der Nutzung von Displays). Wichtige regulatorische Treiber wie die RoHS-Direktive (EU-Richtlinie zur Beschränkung und Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten) oder die Eco-Design-Direktive, die unter der Abkürzung EuP (Energy using products) derzeit von der Europäischen Kommission geplant ist, wurden nur am Rande aufgegriffen. Ein wesentlicher Grund dafür ist darin zu sehen, dass in der ursprünglichen Projektplanung die notwendige Fachkompetenz nicht eingeplant war. Angesichts des hohen Aufwandes für eine umfassende Technikbewertung ist ein pragmatischer Umgang empfehlenswert. Pragmatisch soll heißen, dass hier eher grobe Abschätzungen und Priorisierungen vorgenommen werden sollten, während detaillierte Betrachtungen eher in späteren Innovationsphasen zum Einsatz kommen. In jedem Falle sollte aber ein Roadmapping-Prozess in eine solche breitere Strategie der Technologiefrüherkennung eingebettet werden. Einbeziehung wettbewerbsneutraler Prozessmoderatoren und -promotoren (Verbände, Wissenschaft, Berater etc.)  In vielen Roadmapping-Prozessen mit engem technologischen Fokus (wie z. B. in der Halbleiterindustrie) ist die Federführung durch ein Industrieunternehmen oder ein Verbandsgremium erfolgreich gewesen. In diesen Fällen bringen die Unternehmen in der Regel selbst ausreichende Technologie- und Marktkenntnis ein. Beim hier entwickelten Integrierten Roadmapping sollte die Wahl des Projektmoderators anhand eines erweiterten Kriterien-Sets und mit einer anderen Kriteriengewichtung erfolgen. • Die Betrachtung außerhalb der Technologie- und Marktentwicklung liegender Zukunftstrends wie z. B. gesellschaftlicher Anforderungen erfordert die Einbindung einer neutralen und glaubwürdigen externen Institution, da normative Fragen Einzug in den Roadmapping-Prozess erhalten. Erst dadurch kann sich Vertrauen in einen transparenten und fachlich gerechtfertigten Suchprozess einstellen. • Die Öffnung des Roadmappings gegenüber Fragen gesellschaftlicher Bedarfe und möglicher zukünftiger Entwicklungen erfordert Fachkompetenz in diesen Bereichen, über die der Prozessmoderator verfügen sollte und die er einbringen kann. • Die Erfahrung mit der Erstellung von kunden- bzw. anwendungsbezogenen Roadmaps hat gezeigt, dass eine reine Fortschreibung bekannter Trends in der

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7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Regel nicht ausreicht, die komplexen Zusammenhänge zu bewältigen. Der Prozessmoderator sollte über ausreichend Methoden-Kompetenz und Erfahrungswissen in der Zukunftsforschung verfügen. In Roadmapping-Prozessen kann eine unabhängige Prozessmoderation auch deshalb notwendig werden, weil es Kooperationsvorbehalte gibt z. B. zwischen Unternehmen und staatlichen Einrichtungen. Der unabhängige Prozessmoderator fungiert dann als Türöffner, bringt die Akteure zusammen und vermittelt im Falle divergierender Auffassungen. Promotoren bei allen relevanten Kooperationspartnern: Aufbau organisationsund ebenenübergreifender Promotorennetzwerke (Innovation Communities)  Die Befunde aus den Fallanalysen zeigen deutlich, dass die Koordinations-, Kommunikations- und Methodenkompetenz aber auch die Fachexpertise der Promotoren den Prozessverlauf wesentlich bestimmen. Die Initiierung ist im Wesentlichen auf der Motivation weniger Beziehungspromotoren zurückzuführen. In der Frühphase waren dies beispielsweise im Fall von ADRIA die Initiatoren aus dem Vorstand des Deutschen Flachdisplay-Forums (DFF). Für den Verlauf des Roadmapping-Prozesses war dann die Rolle anderer Promotoren maßgeblich, die sich im Wesentlichen um die Steuerung des Prozesses kümmerten. In der Startphase betraf dies die Operationalisierung des Antragskonzeptes, den Aufbau einer funktionsfähigen Netzwerkorganisation, die Präzisierung und Kommunikation der Zielformulierung. Im Entwicklungsprozess umfasst die Rolle der Promotoren vor allem Steuerungsund Strukturierungsleistungen. Im ZVEI-Fachverband Automation wurde eine „ad hoc-AG Technologie-Roadmap“ mit dem Ziel gegründet, eine Technologie-Roadmap für das Fachgebiet Automation mit einem Zeithorizont von ca. 10 Jahren zu erstellen. Mitglieder der ad hoc-Arbeitsgruppe waren Firmen aus der Automationsbranche und ein Mitarbeiter des Fachverbandes. Die ad-hoc-Arbeitsgruppe hat die Erstellung einer Roadmap initiiert und ein wissenschaftliches Zukunftsforschungsinstitut mit der Moderation des Prozesses und der Erstellung der Roadmap beauftragt. Der Roadmapping-Prozess wurde mit der ad hoc-Arbeitsgruppe abgestimmt und von dieser gesteuert. Finanziert wurde die Roadmap sowohl von beteiligten als auch nicht direkt involvierten, aber interessierten Unternehmen in einem Umlageverfahren. Suchfelder wurden in einem moderierten Workshop mit den mitwirkenden Unternehmen bestimmt, Präzisierungen der Zielstellungen vorgenommen und der Prozess in mehreren Schleifen rückgekoppelt. Für die Untersuchung der verschiedenen Anwendungsfelder (Automobilproduktion, Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Energieerzeugung und -verteilung, Schienentransport-Infrastruktur, Wasser- und Abwasser) wurden spezielle Betreuer aus den Unternehmen, sogenannte Themenpaten, benannt. Dies hat sich bewährt und kann für ähnlich gelagerte Roadmaps empfohlen werden. Die Paten hatten die Aufgabe, für die betreffenden Anwendungsfelder die fachliche Expertise zu verstärken, Feinabstimmungen (z. B. bei der Ausarbeitung eines Befragungsbogens für eine Unternehmens-Online-Befragung) vorzunehmen und Türen zu öffnen, etwa bei der Gewinnung von Gesprächspartnern für Experteninterviews in Anwenderfirmen. Andererseits war die Arbeitsgruppe eine wichtige Schnittstelle zwischen Unterneh-

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren Auftraggeber

187

Transportinfrastruktur Wasser and Abwasser

Ad hoc - AG: Initiative und Steuerung

Energieerzeugung und -verteilung Nahrungs- und Genussmittelindustrie Automobilindustrie

Themenpaten aus der ad hoc - AG für die Betreuung der Anwendungsfelder Prozessmoderation und Erarbeitung der Roadmap

Automation

Roadmap Automation 2015+ Quelle: IZT 2006

Abb. 7.13   Struktur des Roadmappings Automation 2015+. (Quelle: Behrendt 2007)

men, ZVEI-Arbeitskreisen und ZVEI-Vorstand, die Informationsflüsse sicherstellte und den Transfer der Roadmap-Ergebnisse unterstützte. Im Verwertungsprozess schließlich kommt den Promotoren zur Identifizierung und Nutzung der Verwertungsmöglichkeiten eine zentrale Rolle zu. Von grundlegender Bedeutung ist die Beteiligung engagierter Branchenexperten und hochrangiger Entscheidungsträger und ihre Einbindung in unternehmerische oder verbandsbezogene Entscheidungsprozesse. Sie sind wichtige Erfolgsfaktoren des Roadmappings: • Die Beteiligung von Branchenexperten sichert den Zugang zum Wissen der Unternehmen und Verbände. • Durch die Einbeziehung von Entscheidungsträgern werden Handlungsrelevanz und Anschlussfähigkeit an unternehmerische Früherkennungsbedarfe und Innovationsprozesse sichergestellt. • Die Einbindung von Entscheidungsträgern unterstützt die spätere Verstetigung des Roadmapping-Prozesses. • Durch die Beteiligung von Branchenexperten und Entscheidungsträgern wird der Transfer in die Unternehmen oder in die Arbeitskreise der Verbände unterstützt. Integration von Anwendern und externen Experten in frühen Innovationsphasen  Die frühzeitige Einbindung besonders qualifizierter, visionärer Experten aus Anwendungsbereichen in die Technologiefrüherkennung trägt maßgeblich zur Wissensgenerierung bei. Dies liegt zum einen daran, dass sich innovative Technologielösungen nur dann durchsetzen lassen, wenn sie bedarfs- und nachfragegerecht sind. Zum anderen erhöht dies den Gehalt an Zukunftswissen, die Kreativität und Phantasie bei der Identifizierung von Technologiepotenzialen und Zukunftsmärkten. Für das Roadmapping bedeutet dies mehr als eine Horizonterweiterung. Direkt Betroffene, wie beispielsweise Kunden, können authentisch in frühe Phasen von

188

7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

Innovationsprozessen eingebunden werden. Sowohl im Prozess der Wissensproduktion als auch bei der Einführung von neuen Technologien kann der Dialog mit Anwendern Risiko mindernd wirken. Für eine erfolgreiche Anwenderintegration ist zu berücksichtigen, dass die Gruppe der Anwender nicht homogen ist und sich nicht alle Anwender für eine aktive Einbindung eignen (Fichter 2005a; Behrendt 2005a). Vor Auswahl und Integration von Anwendern und externen Experten in den Roadmapping-Prozess ist deren Funktion und Rolle zu klären (Nutzererfahrungen, Anspruchsformulierer, Ideenlieferant etc.) und es ist zu berücksichtigen, dass je nach Innovationsaufgabe (Ideengenerierung, Konzept & Design, Prototyp- und Produkttest) unterschiedliche Anwender geeignet sind (repräsentative Anwender, Extremanwender, Endkunde, Leitkunde, Anwender aus analogen Bereichen, Expertenanwender etc.). Die Suche und Integration von Anwendern, aber auch von anderen Experten ist keineswegs trivial, sondern stellt für das Roadmapping eine Herausforderung dar. Die Auswahl der Anwender und externen Experten muss gewissen Kriterien genügen (z. B. Institution, Fachkompetenz, Visionskompetenz). Ansonsten besteht die Gefahr, dass nicht richtungssichere, sondern eher beliebige Aussagen und Beurteilungen generiert werden. Praktisch stehen verschiedene Rekrutierungswege zur Gewinnung von Anwendern und Experten zur Verfügung: • Das Nutzen der bestehenden Kontakte zu Anwendern und Experten mit Fach- und Visionskompetenz ist die naheliegende Möglichkeit, reicht aber allein nicht aus. • Eine weiterführende Möglichkeit der Rekrutierung beruht auf dem NetworkingAnsatz. Bei diesem Ansatz werden zunächst wenige Anwender und Experten direkt angesprochen und nach weiteren Anwendern und Experten gefragt, die den definierten Kriterien entsprechen. Aus der so entstandenen Expertenliste werden dann Personen ausgewählt. • Die Kompetenz der Experten lässt sich mit Einstiegsfragen über Telefongespräche feststellen. Erfahrungsgemäß gestaltet sich die Rekrutierung von Anwendern und Experten nicht einfach. So hängt die Bereitschaft zur Mitwirkung davon ab, ob die angesprochenen Anwender oder Experten im Austausch zwischen Herstellern und Anwendern die Gelegenheit zum persönlichen Informationsgewinn sehen. Der Aufwand ist möglichst gering zu halten: Zu häufige Termine schrecken eher ab und sollten zugunsten von eintägigen Präsenzveranstaltungen vermieden werden. Wie mit Unsicherheiten umgehen? Zukunftsbilder und Wildcards  Die Früherkennung von Technologien und Zukunftsmärkten und den damit verbundenen Herausforderungen basiert auf der Analyse von Trends und der Identifikation der treibenden Kräfte. Trendaussagen sind aber mit gewissen Unsicherheiten verbunden. Das hat einerseits mit dem Nicht-Wissen über mögliche Verläufe komplex miteinander verwobener Entwicklungsprozesse, zum anderen aber auch mit der Offenheit gesellschaftlicher Entwicklungen zu tun, die sich nicht voraussehen lassen, sondern der gesellschaftlichen Gestaltung unterliegen.

7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren

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Mega-Trends wie die Globalisierung oder der demografische Wandel spiegeln langfristige Entwicklungen wider (10 bis 30 Jahre), sind wenig beeinflussbar und wirken sich auf nahezu alle Lebens- und Wirtschaftsbereiche aus. Auch wenn sie nicht überall gleich stark ausgeprägt sind, so haben sie doch einen übergreifenden Charakter. Megatrends lassen sich nicht einfach linear auf der Technologieebene abbilden. Erst in einem Anwendungskontext lassen sich aus vergleichsweise stabilen mittel- bis langfristigen Trends neue Technologiebedarfe und -anforderungen ableiten, die eine hohe Plausibilität aufweisen. Gleichwohl können auch diese vermeintlich stabilen Trends durch sogenannte Störereignisse oder Trendbrüche entweder dramatisch beschleunigt oder auch umgekehrt gehemmt werden. Angesichts dieser inhärenten Zukunftsunsicherheit geht es beim Roadmapping darum, Szenariotechniken, Zukunftsbilder und WildCards als bewährte Methoden des „Nichtwissens-Managements“ und der Komplexitätsreduktion für die Technologiefrüherkennung einzusetzen, um Korridore möglicher Entwicklungen (gemeinsam mit Anwendern und Herstellern) identifizieren zu können. • Szenarien: Szenarien sind in sich stimmige Zukunftsverläufe. Als dynamische Projektionen ermöglichen sie beim Roadmapping die Bewertung heutiger Handlungsoptionen. „Extrem“-Szenarien spannen einen Raum von Gestaltungs- und Handlungsmöglichkeiten auf und erlauben ein besseres Verständnis ihrer strategischen Implikationen. • Zukunftsbilder: Zukunftsbilder stellen eine Momentaufnahme möglicher Zukünfte dar. Sie werden mittels Verdichtung aus Trends, Visionen und Leitbildern generiert. • WildCards sind gravierende Störereignisse und Trendbrüche. Sie sind Ereignisse, die durchdachte Planungen und Alltagsroutinen durcheinanderbringen. WildCards sind zwar wenig wahrscheinlich, haben aber weit reichende Wirkungen, wenn sie eintreten. Einbeziehung von gesellschaftlichen Stakeholdern  Das Technologie-orientierte Roadmapping bedarf in der Regel keiner Einbindung gesellschaftlicher Stakeholder, wie z. B. Nichtregierungsorganisationen (NGOs), Stiftungen oder Konsumenten. Deshalb können solche Roadmaps überwiegend von Fachexperten aus den Hersteller- und Anwender-Branchen bearbeitet werden. Das Integrierte Technologie-Roadmapping erfordert eine Erweiterung: Das Erkennen von Zukunftsmärkten, die Übernahme gesellschaftlicher Verantwortung (Corporate Social Responsibility), ein glaubwürdiges Aufgreifen möglicher Risiken und das Sichtbarmachen von Lösungsbeiträgen zu nachhaltiger Entwicklung legen in vielen Fällen eine Einbindung gesellschaftlicher Anspruchsgruppen nahe. Allerdings kollidiert diese Anforderung in der Praxis stark mit der geforderten professionellen und zügigen Roadmapping-Arbeit. Dies liegt zum einen in unterschiedlichen Interessenlagen begründet, zum anderen teilweise auch in sehr unterschiedlicher Fachkompetenz, die eine Verständigung erschwert. Folgendes Verfahren scheint pragmatisch geboten: • Die Positionen der Stakeholder werden – wenn möglich – vom Prozessmoderator in den Roadmapping-Prozess eingespeist. Konsens und Dissens werden festgehalten und in der Roadmap handlungsorientiert ausgewiesen.

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7 Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur Nachhaltigkeitsorientierung

• Stakeholder werden nicht während des gesamten Prozesses, sondern situativ eingebunden. So kann sichergestellt werden, dass die passenden Kompetenzen für einzelne Workshops eingebracht werden können. • Bei der Auswahl der Stakeholder ist die Persönlichkeit des Einzelnen zu berücksichtigen. Wichtig ist eine konstruktive, gestaltende Haltung, wie sie für das Roadmapping erforderlich ist. Insbesondere das Verhalten von zivilgesellschaftlichen Gruppen (z. B. NGOs) unterliegt starken kulturellen Einflüssen. Auch deshalb kann die Einbindung von Stakeholdern in einigen Fällen völlig unproblematisch verlaufen, wenn es eine ausgebildete Kooperationskultur gibt; in anderen Fällen können konfrontative Haltungen den Roadmapping-Prozess behindern. Transfer und Verstetigung des Roadmapprozesses  Die Roadmap liefert eine informative Grundlage für die frühe Identifizierung von Technologiebedarfen, Anwenderanforderungen und Bedingungen zur Erschließung von Zukunftsmärkten. Soll sie nicht ohne Folgen bleiben, sondern in Innovationspolitik und -management wirksam werden, muss sie deshalb mit operativen Aktivitäten und Transfermaßnahmen verknüpft werden. Darüber hinaus ist es sinnvoll Roadmap-Prozesse fortzusetzen und langfristig anzulegen. Erst dann können sie voll ihr Potenzial zur Früherkennung erschließen und weitergehende Lernprozesse auslösen. Damit stellt sich die Frage nach geeigneten Plattformen, Kommunikationsstrukturen und Methoden zur Verstetigung des Roadmap-Prozesses. Die Praxiserfahrungen in ADRIA und bei der Roadmap des ZVEI zur Automation zeigen, dass die Fortsetzung und der Ausbau der Roadmap, eine gezielte Sensibilisierung und Motivierung potenzieller Teilnehmer, eine auf den Interessen der Teilnehmer abgestimmte Agenda, eine vorbereitete gruppenmoderierte Diskussion der Themen und eine verbindliche Definition von weiterführenden Aktivitäten zentrale Einflussfaktoren sind. Das volle Potenzial von Roadmaps wird erst dann wirksam, wenn es gelingt, Roadmapping als Prozess zu begreifen und zur Unterstützung von Früherkennung und Monitoring gesellschaftlicher, ökonomischer und technologischer Entwicklungen zu verstetigen.

7.6 Zusammenfassung Die folgende Zusammenfassung überführt die identifizierten Einfluss- und Erfolgsfaktoren in eine Checkliste. Sie kann als Grundlage für die Erstellung einer kooperativen Integrierten Technologie-Roadmap dienen.

7.6 Zusammenfassung

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Tab. 7.7   Checkliste zur Unterstützung eines Integrierten Roadmappings 1. Einen unabhängigen Prozessmoderator (bzw. Moderatorenteams) mit Fachexpertise und Methodenkompetenz einbinden Neutralität und Glaubwürdigkeit des Moderators      Fachkompetenz bezüglich Branche/Anwendungsfeldern      Methoden-Kompetenz (Moderation, Erhebungen)      2. Suchfelder für Innovation und Zukunftsmärkte definieren Erarbeitung eines gemeinsamen Problem- und Zielverständnisses      Festlegung der Zeithorizonte: kurz-, mittel- bzw. langfristige Betrachtung      Bestimmung des geographischen Bezugs: Deutschland, Europa, andere Regionen, weltweit      Festlegung der technologischen Bandbreite: Einzeltechnologie, Technologiefelder,      Auswahl der Marktsegmente      Einbeziehung wichtiger Einflussfaktoren (Schildkrötenmodell)      3. Engagierte Branchenexperten und hochrangige Entscheidungsträger beteiligen Einrichtung einer ad hoc-Arbeitsgruppe aus Unternehmens- und Verbandsvertretern      Sicherstellung der fachlichen Expertise durch „Themenpaten“ aus den Unternehmen      4. Die technologische Sichtweise erweitern: Anwender- und Nutzerintegration Einbindung besonders qualifizierter, visionärer Experten aus Anwendungsbereichen       Auswahl der Experten nach definierten Kriterien      Sicherstellung eines Informationsgewinns für diese Experten      Begrenzung des Teilnahmeaufwandes      5. Wissen aus verschiedenen Blickwinkeln generieren Bewährte, wenig aufwändige Erhebungsmethoden zur Trendanalyse und Identifikation      von Technologiebedarfen einsetzen (Interviews, Online-Befragung) Kombination von qualitativen und quantitativen Erhebungsmethoden      Auswahl der Interviewpartner und Workshopteilnehmer nach definierten Kriterien      (Visionäre, Top-Entscheider etc.) 6. Unsicherheiten berücksichtigen: Zukunftsbilder und Wild Cards Ableiten von Technologiebedarfen aus stabilen Trends in einem Anwendungskontext      Nicht nur eine Zukunft entwerfen, sondern mehrere mögliche Projektionen erstellen      Extrem-Szenarien zur Klärung von Gestaltungs- und Handlungsmöglichkeiten      Einsatz von Wild Cards, um gravierende Störereignisse und deren Bedeutung identi-      fizieren zu können 7. Mögliche Nebenfolgen und Risiken nicht ausblenden Grobabschätzung von Risiken und unbeabsichtigten Nebenfolgen nach einem definier-      ten Suchfilter vornehmen Moderatorenteam mit Kompetenzen der Technikfolgenabschätzung, um den Aufwand      niedrig zu halten 8. Verschiedene Visualisierungsformen als Kommunikationsinstrumente nutzen Veranschaulichung von Technologien, Zielen und Meilensteinen auf einer Zeitachse      Darstellungsform entsprechend der Zielsetzung: Portfolios, Segmentdarstellungen,      Ablaufdiagramme, Meilensteine 9. Sich gegenüber gesellschaftlichen Stakeholdern öffnen Klärung der Frage, ob die Einbindung von Stakeholdern einen Nutzen erbringt      Identifikation relevanter Stakeholdergruppen      Situative Einbindung von Stakeholdern      Auswahl der Stakeholder nach definierten Kriterien (konstruktive Haltung)      10. Ergebnisse zielgruppenorientiert und aktiv transferieren Veröffentlichung der Roadmap als gut lesbare, komprimierte Publikation      Angebot einer Downloadmöglichkeit      Zielgruppenspezifische Präsentation der Roadmap      Aktive Serviceangebote der Roadmap-Arbeitsgruppe bzw. des Verbandes für Unternehmen      11. Kontinuität sichern Roadmapping als Baustein eines kontinuierlichen Prozesses zu Technologiefrüherken-      nung und Monitoring verstetigen Periodische Überprüfung vereinbaren     

Kapitel 8

Kernaussagen und Resümee

Die vorliegende Arbeit hat es sich zur Aufgabe gemacht, die ökologischen Veränderungspotenziale der Durchdringung des Alltags mit Informations- und Kommunikationstechniken abzuschätzen. Insbesondere bestand der Anspruch, einen praxisrelevanten Beitrag zur Integration von Nachhaltigkeitsanforderungen in frühen Innovationsphasen des Pervasive Computing zu leisten. Im Fokus stand das Technologie-Roadmapping, das mit Blick auf die Integration ökologischer Chancen, Risiken und Nebenfolgen und damit nachhaltigkeitsrelevanter Anforderungen weiterentwickelt wurde. Die dabei gewonnenen zentralen Einsichten sowie die Schlussfolgerungen, die sich daraus für die innovative Technikbewertung und -gestaltung des Pervasive Computing ableiten lassen, sollen nun abschließend ausgeführt werden.

8.1  Umweltrelevanz des Pervasive Computing Die Analyse der Umweltrelevanz des Pervasive Computing bestätigt die eingangs aufgestellte These, dass mit der zunehmenden Vernetzung von Informationstechnik und Einbettung in Alltagsprodukten zukünftig die ökologischen Chancen und Risiken der Informations- und Kommunikationstechnik nochmals vervielfacht werden. Die fortschreitende Durchdringung des Internets im Alltag, die Ausweitung hybrider Netze – wie UMTS, W-LAN oder Bluetooth und der Trend zur ständigen Vernetzung – „Always on – Anywhere & Anytime“ – verbunden mit einem wachsenden Bestand der in andere Produkte eingebetteten IKT-Komponenten – so genannte „smarte“ – Produkte – sind wesentliche Treiber für einen weiter steigenden Strom- und Ressourcenverbrauch. Durch die Integration von IKTKomponenten in Alltagsdinge ist außerdem mit einem zunehmenden Eintrag von mikroelektronischen Wegwerfprodukten in andere Abfallströme (Verpackungen, Textilien) zu rechnen. Bei zunehmender Einbettung der Informationstechnik in Alltagsgegenstände wie Möbel oder Haushaltsgeräten könnte die beschriebene Innovationsdynamik dazu beitragen, dass diese einen vorzeitigen Wertverlust erleiden, wenn die IKT-Komponenten nicht austauschbar sind bzw. sich der Austausch nicht S. Behrendt, Integriertes Roadmapping, DOI 10.1007/978-3-642-10754-2_8, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010

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8 Kernaussagen und Resümee

lohnt. Das Ausmaß dieses Effektes auf die Nutzungsdauer lässt sich aus heutiger Sicht schwer quantifizieren. Er wird aber durch mehrere Faktoren begünstigt, nämlich wenn „die relative Leistungsf ähigkeit des eingebetteten Chips nicht mehr dem allgemeinen Stand der Technik entspricht oder wenn neue Protokolle und Datenformate sich durchsetzen, sodass der ‚intelligente Gegenstand‘ in Netzwerken zu einem Fremdkörper wird“ (Erdmann 2005a) oder Modetrends zum Veralten „smarter“ Alltagsgegenstände führen. Sollten diese Faktoren zum Tragen kommen, was zu vermuten ist, ist tendenziell ein Anstieg des Ressourcenverbrauchs und der Abfallmenge zu erwarten. Neben den Stoff- und Energieströmen, die direkt mit den Endgeräten und Netzinfrastrukturen verbunden sind, sind die Anwendungen des Pervasive Computing von zunehmender Relevanz. Vielfach wird die Umweltbilanz der IKT weitaus stärker von indirekten Effekten, die durch ihre Nutzung entstehen, geprägt. Hierbei können sowohl umweltbelastende als auch entlastende Auswirkungen auftreten, da ihr Einsatz ambivalent wirkt. Ressourceneffizienzpotenziale konnten vor allem in den Bereichen „Energiemanagement“, „Verkehrslenkung“ und „Supply Chain Management“ identifiziert werden. Auch die Produktnutzung kann durch vernetzte Informationstechnologien und Telekommunikation nachhaltig unterstützt werden. Ob in der Summe die positiven oder die negativen Auswirkungen überwiegen, hängt hauptsächlich von den energie- und umweltpolitischen Rahmenbedingungen ab, unter denen sich Infrastrukturen und Anwendungen in den kommenden Jahren entwickeln und ist durch Einzelfallbetrachtungen zu klären. Der Strukturwandel in den Industriegesellschaften vom Produktions- zum Dienstleistungssektor und die Verlagerung ökonomischer Wertschöpfung in die Informations- und Wissensproduktion wird wesentlich von Informationstechnologien und Telekommunikation getragen. Selbst die kulturellen Sphären, Konsummuster und Lebensstile (Fernsehen, Computer- und Handyspiele, Teleshopping, mobiles Arbeiten, digitale Kunst) werden zunehmend von Informationstechnologien und Telekommunikation geprägt. Die damit verbundenen ökologischen Effekte werden kontrovers diskutiert. Einerseits wird die These vertreten, dass durch den Beitrag der die IKT zur Tertiarisierung der Wirtschaftsstrukturen auch eine Dematerialisierung von Stoffströmen unterstützt wird. Tatsächlich liefert die Untersuchung des Pervasive Computing starke Anzeichen für eine Ausweitung der wissensintensiven Produkte und Dienstleistungen. Allerdings darf nicht außer Acht gelassen werden, dass der Dienstleistungssektor in physische Infrastrukturen eingebettet ist und ökologisch nicht folgenlos ist. Der zentrale Faktor ist daher, „ob die ökologische Entkopplung stark genug ist, um nicht nur eine Verringerung der relativen, sondern auch der absoluten Ressourcenverbräuche und Emissionen herbei führen zu können“ (Hertin/Berkout 2003). Auch wenn sich die Frage nicht abschließend klären ist, steht doch fest, dass die hohen Erwartungen an eine Dematerialisierung der Volkswirtschaften durch IKT sich bislang nicht erfüllt haben. Das Ausbleiben des papierlosen Büros, Verkehrswachstum trotz Telekommunikation oder der Anstieg der Hardwaremassenströme trotz Leistungssteigerung und Miniaturisierung der IKT-Hardware sind Belege für Rebound-Effekte.

8.1 Umweltrelevanz des Pervasive Computing

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Von einer „gewichtslosen“ Ökonomie gemäß der Formel „Kilobyte statt Kilogramm“ sind die Industriegesellschaften noch weit entfernt. Neue Produkte und Dienstleistungen schaffen zusätzliche Konsumbedürfnisse. Das Schwungrad zunehmender Produktion und Konsumtion bleibt nicht nur unangetastet, vielmehr ist zu vermuten, dass es durch Pervasive Computing noch beschleunigt wird. Die Fortschritte der Mikroelektronik führen zu permanenten Leistungszuwächsen und gleichzeitigem Preisverfall von PC und Telekommunikationsgeräten. Informationsund Kommunikationstechnik wird dadurch immer preiswerter. Die Miniaturisierung und Verbilligung der informations- und kommunikationstechnischen Produkte führt dazu, dass Mikroprozessoren zunehmend unsichtbar in andere Produkte eingebettet und vernetzt werden. Angesichts der weiteren Digitalisierung und Durchdringung des Alltags mit IKT besteht trotz steigender Effizienz bei den IKT-Geräten und -Anwendungen deshalb kein Automatismus, dass sich dieser Effekt auf die Makroebene durchschlägt. Die fortschreitende Miniaturisierung wird mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die größere Anzahl und kürzere Nutzungsdauer der mikroelektronischen Komponenten mengenmäßig kompensiert oder überkompensiert werden. Der Energiebedarf wird in Folge von Marktwachstum und steigender Vernetzung zunehmen. Es verwundert daher nicht, dass erste Modelle und Computersimulationen, die alle drei Arten von Umwelteffekten, nämlich direkte, indirekte und systemische Effekte berücksichtigt haben, zu dem Ergebnis kommen, dass sich Informationstechnologien und Telekommunikation auf die Stoff- und Energieströme (z. B. Abfallmenge, Energieverbrauch, Transportvolumen und Treibhausgasemissionen) langfristig (bis 2020 in der EU) nur wenig auswirken werden (IPTS 2005). Dies ist das Resultat von positiven und negativen Effekten einzelner Anwendungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Auf der anderen Seite zeigen die ersten Modellberechnungen aber auch, dass erhebliche Umweltentlastungspotentiale durch IKT bestehen, sofern Anreize zu ihrer Erschließung gegeben werden. Die zentralen Handlungsspielräume liegen in der Diffusion energieeffizienter Geräte, der Beeinflussung des Nutzungsverhaltens und der Ausschöpfung der Potenziale zur Energieeinsparung beim Aufbau neuer Infrastrukturen. Die Herausforderungen liegen in der Entwicklung von energieeffizienten IKT-Endgeräten und Netzinfrastrukturen (Mobilfunk, Internet) und der Verbreitung solcher Innovationen. Aus kreislaufwirtschaftlicher Sicht muss die Aufmerksamkeit auf Einträge von mikroelektronischen Komponenten in andere Abfallströme gerichtet werden. Bei seltenen Metallen nimmt die Umweltrelevanz der Stoffströme zu, gleichzeitig zeichnen sich Engpässe bei Verwendung von Funktionsmaterialien (wie beispielsweise Indium) in verschiedenen Technologiefeldern ab. Neben den Fortschritten bei der Verbesserung der Ökobilanz der Hardware und Netzinfrastrukturen kommt es mehr noch darauf an, die Ressourceneffizienzpotenziale auf der Anwendungsebene von Informationstechnologien und Telekommunikation zu erschließen. Die Chance, daraus Wettbewerbsvorteile zu erzielen, wird erst ansatzweise in Unternehmen der IKT erkannt und hat bisher kaum das Innovationsmanagement erreicht. Gerade hier liegt aber ein wichtiger Schlüssel für eine nachhaltige Informationsgesellschaft. Die Politik steht dabei vor der Aufgabe neben anreizsetzenden Rahmenbedingungen

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8 Kernaussagen und Resümee

zum Ökodesign vor allem eine „Ökologische Industriepolitik“ voranzutreiben, die auf die Erschließung grüner Zukunftsmärkte abzielt. Den Ansatz hierfür liefert der „New Deal“ von Wirtschaft, Umwelt, und Beschäftigung (BMU 2006).

8.2  S  trategische Früherkennung: Was kann das integrierte  Roadmapping leisten? Die Vision Pervasive Computing und deren Umsetzung in unternehmerische Innovationsprozesse fokussiert bis dato in erster Linie auf Technologien und ist in der Praxis weitestgehend technologiegetrieben. Sozio-ökonomische und sozialökologische Zusammenhänge spielen vielfach eine untergeordnete Rolle. Als Ergebnis werden häufig Technikbilder produziert, die aufgrund der fehlenden sozioökonomischen bzw. sozial-ökologischen Einbettung autistisch wirken. Eine frühzeitige Auseinandersetzung mit Nachhaltigkeitsaspekten hilft aber Unsicherheiten bei Technologieentwicklung, Markteinführung und Geschäfts- und Erlösmodellen zu minimieren, die ökologische Richtungssicherheit zu erhöhen und ist letztlich ein Erfolgsfaktor bei der Einführung neuer Technologien. Notwendig ist deshalb eine integrierte Technikbewertung und -gestaltung, welche dort ansetzt, wo Technologien identifiziert und mit einer Nutzungsidee verbunden werden. Dies hätte den Vorteil, dass sie schon in frühen Stadien der Technologieentwicklung wirksam werden können und zudem am Ort des umfangreichsten technologischen Wissens erfolgen. Die Sensibilisierung für Problemlagen und Chancen, die Erzeugung von Problemsichten und Perspektiven stehen dabei im Mittelpunkt. Integrierte Technologie-Roadmap  Ein vielversprechender Ansatzpunkt zur strategischen Früherkennung von Technologiebedarfen und Zukunftsmärkten ist das Roadmapping. Voraussetzung dazu ist, dass die bisher für Roadmaps typische Verengung auf das technologisch Machbare um Schnittstellen zu Nachhaltigkeitsfragen ergänzt wird. Dies kann einerseits durch eine Fokussierung des Suchfilters auf nachhaltige Schlüsselinnovationen erfolgen. Darunter sind Innovationsfelder zu verstehen, die ein erhebliches Potenzial für eine nachhaltige Entwicklung erkennen lassen, wie beispielsweise virtuelle Kraftwerke, elektronisches Papier oder produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Funkchips. Es liegt also nahe, für solche Schrittmacher- und Schlüsseltechnologien spezifische Roadmaps zu entwickeln, mit denen die Erschließung nachhaltiger Zukunftsmärkte interaktiv mit zentralen Akteuren unterstützt werden kann. Andererseits – und dies ist mit dem vorherrschenden Innovationsmanagement in den Unternehmen am ehesten anschlussfähig – geht es darum, ökologische Anforderungen und Nachhaltigkeitsprinzipien als „Leitplanken“ eines Suchkorridors und -filters in dem Roadmappingprozess „mitlaufen“ zu lassen. Wichtige Ansätze sind beispielsweise die EU-Richtlinie 2005/32/EG Energy using Products oder das japanische Top-Runner-Modell zur Förderung der Energieeffizienz von Produkten.

 

8.2 Strategische Früherkennung: Was kann das integrierte Roadmapping leisten?

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Nachhaltigkeitsfragen sind situativ in frühe Innovationsprozessen zu integrieren  Die Befunde der Fallanalysen zeigen, dass bei den meisten Akteuren eine grundsätzliche Bereitschaft zur Integration von Nachhaltigkeitsaspekten vorhanden ist. Daher kommt es darauf an, relevante Nachhaltigkeitsfelder mit Relevanz für potentielle Zukunftsmärkte bei der Früherkennung situativ zu integrieren. Mit dem Roadmapping steht ein bewährtes und zunehmend verbreitetes Instrument zur Erzeugung von Orientierungswissen zur Verfügung, dass in erweiterter Form zur innovationsstrategischen Nachhaltigkeitsorientierung fruchtbar gemacht werden kann. Dabei muss die Vorgehensweise den Besonderheiten der Technologiefrüherkennung und -bewertung der IKT Rechnung tragen, die durch starke Dynamik, Unsicherheit, Vernetzung und mangelnde Quantifizierbarkeit gekennzeichnet ist. Als erschwerend kommt hinzu, dass die Interpretation vieler Nachhaltigkeitschancen und -risiken normativ-ethische Bewertungen fordert. Die Schwierigkeit besteht zudem darin, dass sich die Folgen noch unscharfer Technologien und der späteren Nutzungskontexte einer fundierten Bewertung weitestgehend entziehen, insbesondere dann, wenn es sich um breite Suchfelder zur Identifikation und Selektion von Technologien und damit verbundenen Herausforderungen handelt. Eine enge Verknüpfung mit den (bisher teilweise von Unternehmen wenig zur Kenntnis genommenen) Ergebnissen der internationalen „Foresight“-Forschung (und deren Datenbanken) ist deshalb eine wesentliche Voraussetzung, um überhaupt ansatzweise auf das dazu notwendige Wissen zugreifen zu können. Gerade für die Nachhaltigkeitsorientierung scheint eine relativ offene Methode am geeignetsten, die die verschiedenen Unternehmensbereiche und Akteure miteinander verknüpft, gleichzeitig einen Lernprozess unter den Beteiligten auslöst und langfristig angelegt ist. Das Roadmapping schafft dafür den notwendigen Rahmen, in dem es eine intelligente Vernetzung und Kommunikation zwischen Wissensträgern sowie eine Wissensintegration ermöglicht. Erfolgsfaktoren  Wesentliche Erfolgsfaktoren für ein Integriertes TechnologieRoadmapping sind: • Erweiterung der klassischen Markt- und Technologiesicht: Einbeziehung weiterer Push- und Pull-Faktoren, • Nachhaltigkeitsanforderungen (Umweltanforderungen, ökologischen Chancen und Risiken, Nebenfolgen) von Anfang an systematisch berücksichtigen, • Einbeziehung wettbewerbsneutraler Prozessmoderatoren und -promotoren (Verbände, Wissenschaft, Berater etc.) bei Branchenprojekten, • Kompetenzen der Prozessmoderation: Neutralität, Kommunikation, Vertrauen, Offenheit, • Übersetzung von Trends und gesellschaftliche Herausforderungen in Technologiebedarfe („Nutzungskontexte“), • Integration von Anwendern und externen Experten, auch und gerade in frühen Innovationsphasen, • Öffnung des Roadmappings gegenüber Stakeholdern, • Promotoren bei allen relevanten Kooperationspartnern: Aufbau organisationsund ebenenübergreifender Promotorennetzwerke (Innovation Communities),

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8 Kernaussagen und Resümee

• Einbindung des Managements und von Entscheidungsträgern (z. B. „Themenpaten“, Vermeidung von Insellösungen), • Aktiver und zielgruppenorientierter Transfer der Roadmapergebnisse. Als Fazit kann festgehalten werden, dass mit dem Roadmapping ein bewährtes und zunehmend verbreitetes Instrument zur Erzeugung von Orientierungswissen bei der Technologiefrüherkennung zur Verfügung steht, das – wie erste Beispiele belegen – in erweiterter Form zur innovationsstrategischen und forschungspolitischen Nachhaltigkeitsorientierung fruchtbar gemacht werden kann. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass das Integrierte Roadmapping mit Blick auf Pervasive Computing ein geeignetes Instrument zur Umsetzung des Vorsorgeprinzips und der Integration von Stakeholdern in Innovationsprozessen sein kann. Es ermöglicht eine Sensibilisierung für Problemlagen und Chancen sowie die Erzeugung von Problemsichten und Perspektiven.

8.3  A  kteurskooperationen und die neue Rolle  von Wirtschaftsverbänden Bisher von der Innovations- und Nachhaltigkeitsforschung wenig beachtet, ist die Rolle von Wirtschaftsverbänden in Innovationsprozessen hochdynamischer Technologiefelder wie dem Pervasive Computing. Hier zeigt sich mit Blick auf die Früherkennung von Innovationschancen und Risiken, neuen Geschäftsfeldern und Märkten, dass den Wirtschaftsverbänden eine neue Rolle zukommt. Wirtschaftsverbände haben sich in den letzten Jahren in ihrem Selbstverständnis gewandelt. Infolge der Globalisierung, des Strukturwandels und neuer Anforderungen der Unternehmensmitglieder wurde und wird das Leistungsspektrum kontinuierlich erweitert und den veränderten Bedingungen angepasst. Mit Blick auf Innovationsprozesse spiegeln sich die Funktionen von Verbänden heute in verschiedenen Innovationsphasen wider (vgl. Fichter 2007a): • Suchphase (vorwettbewerblich): Orientierungsfunktion (z. B. Branchen-Roadmapping) • Startphase (wettbewerbsneutral): Vernetzungsfunktion (Vernetzung „Forschun­ gsinseln“) und Initiierungsfunktion (Formung/Initiierung von Innovationsvorhaben) • F&E-Phase (wettbewerbsneutral): Eruierungsfunktion (Ermittlung/Präzisierung von Nutzer-/Stakeholderanforderungen, z. B. durch Workshops und Dialogveranstaltungen) • Marktvorbereitung/-einführung (wettbewerbsflankierend): Standardisierungsfunktion (z. B. Systemstandards, technische Normen) • Diffusionsphase (wettbewerbsflankierend): Transfer und Fortbildungsfunktion Die Befunde der Falluntersuchungen zeigen, dass Wirtschaftsverbände (z. B. ZVEI Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie, VDMA Verband Deut-

8.3 Akteurskooperationen und die neue Rolle von Wirtschaftsverbänden

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scher Maschinen- und Anlagenbau, BDI Bundesverband der Deutschen Industrie) zunehmend als neue „Intermediäre“ und „Prozess- bzw. Beziehungspromotoren“ fungieren. Sie können eine zentrale Bedeutung für eine kooperative Technologiefrüherkennung spielen, indem sie eine Plattform für einen moderierten und strukturierten Suchprozess sowie einen Erfahrungs- und Ergebnisaustausch schaffen. Daraus ergeben sich Chancen für effektivere Austauschbeziehungen, die weit über unternehmensorientierte Marktsignale und Technologieprognosen hinausgehen und Risiken identifizieren helfen können. Branchen- und Wirtschaftsverbände sind mit Blick auf ein kooperatives Roadmapping am ehesten in der Lage, dieses komplexe Verfahren durchzuführen. Sie liefern eine Gesamtschau für die Branche, aus der die einzelnen Unternehmen ihre eigenen Strategien ableiten können. Ein wichtiger Vorteil der Methode ist der direkte Einbezug von Kunden und Anwendern. Kunden sind eher bereit ihr Know-how einer Gruppe von Unternehmen offenzulegen als einem einzelnen Unternehmen. Zur Erschließung der Potenziale eines kooperativen Roadmappings sind die Prozesse zur Technologiefrüherkennung zu verstetigen und zu institutionalisieren. Hier kann die US-amerikanische Unternehmensinitiative iNEMI (International Electronics Manufacturing Initiative) als Vorbild dienen, die in Form eines regelmäßigen Roadmappings fortlaufend eine Technologiefrüherkennung vornimmt. Zu den Besonderheiten des Prozesses gehören die kombinierte Bedarfsanalyse und Technologieentwicklung, die Regelmäßigkeit sowie die Breite hinsichtlich der Anwendungsfelder und Technologien. Erst dann können Roadmaps voll ihr Potenzial zur Früherkennung erschließen und weitergehende Lernprozesse auslösen.

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Sachverzeichnis

A Akteurskooperationen, 2, 9, 14, 15, 138, 140, 145, 176, 198 Anwenderintegration, 172, 188 Automation, 150, 178, 179, 186, 187, 190 B Backcasting, 171, 174, 175 C Change Agents, 9 Customer-Relationship-Management, 35, 91, 94 D Dematerialisierung, 7, 10, 51, 52, 82, 98, 166, 194 Display, 29, 46, 65, 101, 108, 112, 115, 117, 121, 133, 138, 179 E E-Business, 8, 10, 72 Energieverbrauch, 7, 30, 78, 114, 195 Entsorgung, 5, 13, 54, 68, 70, 78, 80, 91, 97, 115, 137 E-Paper, 33, 39, 40, 82, 98–104, 106–108, 110–124 F Foliendisplays, 39, 44, 47, 99, 101, 108, 111–113, 115, 116, 120, 123 Forecasting, 171, 174 G Gesundheit, 26, 36, 52, 67, 75, 145, 169, 182 Global Positioning System, 25, 30, 64, 65

I Informationsgesellschaft, 4, 7, 9, 140, 155, 179, 195 Innovationsmanagement, 6, 10, 128–130, 142, 143, 145, 182, 195, 196 Innovative Technikfolgenabschätzung, 169, 170 K Konsum, 5, 9, 53, 63, 68, 69, 73, 80, 82, 96, 142 Kontextsensitivität, 6, 17, 19, 20, 37, 52, 63, 68, 69, 80 L Lebensdauer, 94, 113 Leitbild Assessment, 164 M Marketing, 35, 92, 149 Megatrends, 181, 182, 185, 189 Mikroelektronik, 1, 11, 27, 28, 48, 82, 129, 195 Miniaturisierung, 1, 8, 10, 17, 18, 28, 29, 33, 39, 40, 48, 51–55, 59, 78, 194, 195 Mobilfunk, 31, 36, 41, 44, 55, 65, 94, 110, 119, 123, 162, 195 Mobilität, 32, 69, 167, 175, 179, 182 N Nachhaltigkeitsinnovationen, 8, 9, 129, 136, 180 Netzinfrastruktur, 7, 61, 123 Netzwerke, 32, 90, 138, 140, 152

217

218 O Ökobilanz, 7, 11, 12, 59, 78, 115, 123, 132, 134, 142, 195 P Privatsphäre, 1, 5, 27, 36, 37, 91, 182 Produktlebenszyklus-Management, 34, 91, 94 Promotoren, 137, 185–187, 197 R Rebound-Effekte, 8, 194 Recycling, 2, 10, 35, 51, 52, 59, 68, 70, 79–81, 91, 92, 97, 114, 136, 157 Reparatur, 35, 68, 70, 80, 88, 92, 94, 96, 97 RFID, 30, 31, 35, 56–60, 64, 72, 83–85, 88–97, 124, 131, 141 Roadmap-Typen, 147, 151 S Schildkrötenmodell, 180, 181, 191 Smart House, 66 Smart Label, 39, 43, 45, 46, 48, 49, 58, 59, 66, 67, 70, 82–85, 88, 89, 91, 93, 97, 98, 149

Sachverzeichnis Software-Tools, 176, 177 Stakeholder, 14, 136, 143, 159, 162, 169, 182, 189, 190 Strahlung, 27, 36, 42, 76 Strategische Früherkennung, 127, 196 Supply Chain Management, 31, 35, 57, 70, 72, 91, 92, 159, 162, 194 T Technikfolgenabschätzung, 8, 153, 169, 170, 175, 177, 183, 191 U Umwelteffekte, 8, 10–13, 52, 91, 97, 111, 124, 142 Umweltrelevanz, 193, 195 V Verbände, 111, 128, 133, 140, 156, 160, 185, 187, 191, 197, 198 W Wild Cards, 154, 172, 173, 175, 191