Rahmenbedingungen für ein Forschungsinstitut

Herzlich willkommen ...
Teilnehmer der Studienreise
„Wirtschaftlicher Strukturwandel in Ostdeutschland“
am 15. März 2011
in der Denkfabrik
Werner-Heisenberg-Straße 1
39106 Magdeburg
beim
ifak - Institut für Automation und Kommunikation e.V.
Institutsleiter Prof. Dr. Ulrich Jumar
1
Der Standort des ifak
2
vom Handelshafen im Jahr 1937 ....
3
... zum Wissenschaftshafen 2011
Wissenschaftshafen
Das ifak im Silo der Denkfabrik
4
von Silo und Speicher ...
Juni 2006
5
Oktober 2006
... zur Denkfabrik
seit April 2008
6
Steckbrief des Instituts ifak
 Institut der angewandten Forschung
 1991 gegründeter gemeinnütziger Verein ifak e.V. als Rechtsträger
 An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
 60 Mitarbeiter sowie ca. 35 Studierende und Gastwissenschaftler
 jährlich rund 100 Forschungs- und Entwicklungsprojekte, 5 Mio. € Haushalt
 2 Ausgründungen: ifak system GmbH and KONTENDA GmbH
 Arbeitsfelder
Industrie-Automation
und Umweltinformatik
Verkehrstelematik
7
Mess- und mechatronische
Systeme
Personal
 1991 Vereinsgründung mit 7 Personen
 1992 ifak-Start mit 8 Wissenschaftlern
 Heute nach 20 Jahren



60 Wissenschaftler und Angestellte
35 Studierende und Gastwissenschaftler
5 Wissenschaftler mit Dienstvertrag
 Vorstand des ifak e.V.
Prof. Ulrich Jumar
Vorstandsvorsitzender
8 und Institutsleiter
Prof. Christian Diedrich
stellv. Vorstandsvorsitzender
und stellv. Institutsleiter
Dr. Thomas Bangemann
Vorstandsmitglied
Prof. Peter Neumann
Institutsgründer
Finanzierung
 Vertragsforschung für die
Privatwirtschaft und öffentliche
Auftraggeber
 Verbundprojekte mit der Industrie
im Rahmen geförderter nationaler
und internationaler
Forschungsprogramme
EU und Einrichtungen
der Forschungsförderung
Wirtschafts- 12,6%
verbände
3,5%
Sonstige
0,5%
Bund
56,4%
Industrie und
Wirtschaft
27,0%
Land
0,0%
Dr. Hans-Jürgen Schumann
Mitglied der Institutsleitung
Finanzen & Controlling
9
Zusammensetzung der
eigenen Erträge aus F&E
Automation - Wirkungsfeld des ifak
Automation: - als Querschnittsdisziplin mit interdisziplinärer Herausforderung
- auf Anwender- und Herstellerseite
- häufig eine „Versteckte Technologie unter dem Blech“
Prozess
Vorgaben - Restriktionen
- Prozessleittechnik
- Fertigungsleittechnik
- Energietechnik
Informationsgewinnung
Informationseinwirkung
Informationsverarbeitung
- umwelttechnische Anlagen
Informationslogistik
- Verkehr
- Gebäude
- Nichttechnische Prozesse
.....
Quelle: GMA
10
Rechnergestütztes Engineering
Theorie
MenschProzesskommunikation
Forschungsbereiche des ifak
IT & Automation
Umweltinformatik
Angewandte Informationstechnologien
Integrierte Kommunikation
Bereichsleiter
Dr. Thomas Bangemann
Eingebettete und kooperative Systeme
Drahtlose industrielle Kommunikation
Mechatronische Systeme
Bereichsleiter
Dr. Matthias Riedl
Mess- und Analysensysteme
Kontaktlose Leistungsübertragung
Bereichsleiter
Prof. Jörg Auge
Verkehrstelematik
Verkehrsmanagement
Fahrzeug- und Infrastruktursysteme
11
Bereichsleiter
Andreas Herrmann
Das „An-Institut“
 Rahmenbedingungen für ein An-Institut
 Funktions- und Finanzierungsmodell des ifak
 Der ifak-Verbund aus Institut und GmbH
12
Rahmenbedingungen für ein Forschungsinstitut
Gesellschaft/Staat
Die Notwendigkeit von Forschung muss von Politik und
Parlament erkannt sein. Die erforderlichen finanziellen
Mittel sind im Haushalt bereitzustellen.
Gesetze
europäisches Wettbewerbsrecht, Steuergesetze, ...
Wissenschaftliches
Umfeld/ Wettbewerb
Einschätzung des Forschungsmarktes, Partner
insbesondere aus der Grundlagenforschung,
Wettbewerber im eigenen Forschungsgebiet
Industrie und
Wirtschaft/Markt
Marktanalyse, industrielles Umfeld, Nachfrage für
Forschungsleistungen
Gründer
Wissenschaftliche Expertise/Unternehmereigenschaften
Finanzierung
 Projektfinanzierung
 Auftragsfinanzierung
13
dient dem Wissens- und/oder Technologietransfer in
forschungspolitische Schwerpunkte (Anteilsfinanzierung)
direkter Transfer von Expertise zum Auftraggeber
(selbstkostendeckend + Gewinnmarge)
Zusätzliche Rahmenbedingungen für ein An-Institut
Gesellschaft/Staat
Die Bereitschaft zur dauerhaften Grundfinanzierung
gemeinnütziger Forschung muss von Politik und Parlament erkannt sein und im Haushalt umgesetzt werden.
Gesetze
In den Hochschulgesetzen der Bundesländer ist die
Bildung von An-Instituten geregelt.
Wissenschaftliches
Umfeld/Wettbewerb
Kooperation mit einer Universität/Hochschule
Industrie und
Wirtschaft/Markt
kein Wettbewerb gegenüber der Industrie 
Gemeinnützigkeit (Non Profit Organisation)
Gründer
mindestens der Institutsleiter sollte auch an der Universität
als Professor berufen sein / Lehre in einem Uni-Institut
Finanzierung
 Grundfinanzierung
14
nötig zur strategischen Orientierung der Forschung auf Felder, die
aus Sicht der Wirtschaft, des Staates und der Gesellschaft wichtig
sind (Gewährung nur für gemeinnützige Einrichtungen)
Besondere Rechtsgrundlagen für ein An-Institut
(in Deutschland / Sachsen-Anhalt)
Europäisches Recht
Nach Artikel 87 Absatz 1 EG-Vertrag sind staatliche
Beihilfen im Grundsatz verboten. Ausnahmen für
Forschung sind im „Gemeinschaftsrahmen für staatliche
Beihilfen für Forschung, Entwicklung und Innovation“
(Amtsblatt EU 2006/C 323/01) geregelt.
Deutsches Recht
 Bund
 Sachsen-Anhalt
Sonstiges
15
Abgabenordnung (AO), insbesondere dritter Abschnitt
„Steuerbegünstigte Zwecke“ §§ 51-68
Umsatzsteuergesetz (UStG)
Hochschulgesetz des Landes Sachsen-Anhalt (HSG LSA),
§ 102 „Institute an der Hochschule“, und zugehöriger Runderlass
zur Gründung von Instituten an Hochschulen in Sachsen-Anhalt
Beim Umgang mit Fördermitteln sind diverse zuwendungsrechtliche Vorschriften zu beachten. Die Gründer eines An-Institutes
sollten sich bereits vor der Gründung mit diesen Vorschriften
befassen (z.B. „Besserstellungsverbot“  Tarif/Gehälter).
Funktions- und Finanzierungsmodell des ifak
 internationaler Stand der Wissenschaft
GrundlagenForsch.
Stand der Technik 
direkter Transfer von Technologie / Know-how
angewandte Forschung
Generierung von Technologie und Know-how
16
Entwicklung
Funktions- und Finanzierungsmodell des ifak
(qualitativ)
 internationaler Stand der Wissenschaft
GrundlagenForsch.
Stand der Technik 
direkter Transfer von Technologie / Know-how
angewandte Forschung
Generierung von Technologie und Know-how
17
Entwicklung
Vorlaufforschung
Methodenorientierte
angewandte Forschung
produkt- u. technologieorientierte FuE
(Ergebnisvalidierung)
(Eigenprojekte /
Grundlagenforschung)
(vorwettbewerbliche
Verbundprojekte)
(Auftragsforschung /
Lizenzvergaben)
Funktions- und Finanzierungsmodell des ifak
(qualitativ)
 internationaler Stand der Wissenschaft
GrundlagenForsch.
Stand der Technik 
direkter Transfer von Technologie / Know-how
angewandte Forschung
Finanzierung
Generierung von Technologie und Know-how
Entwicklung
Vorlaufforschung
Methodenorientierte
angewandte Forschung
produkt- u. technologieorientierte FuE
(Ergebnisvalidierung)
(Eigenprojekte /
Grundlagenforschung)
(vorwettbewerbliche
Verbundprojekte)
(Auftragsforschung /
Lizenzvergaben)
Öffentliche (anteilige) Projektfinanzierung
Zuwendungen
Grundfinanzierung
18
Auftragsfinanzierung
Funktions- und Finanzierungsmodell des ifak
(quantitativ)
 internationaler Stand der Wissenschaft
Stand der Technik 
direkter Transfer von Technologie / Know-how
GrundlagenForsch.
angewandte Forschung
Entwicklung
Finanzierung
Generierung von Technologie und Know-how
Vorlaufforschung
Methodenorientierte
angewandte Forschung
produkt- u. technologieorientierte FuE
(Ergebnisvalidierung)
20 %
50 %
30 %
Projektfinanzierung
20 %
Zuwendungen
Grundfinanzierung
>30 %
Auftragsfinanzierung
< 45 %
(lt. Abgabenordnung u. a.)
Vermögensverwaltung, Lizenzeinnahmen und sonstige Erträge (ca. 5%)
19
Der ifak-Verbund aus Institut und GmbH
ifak e.V.
Einheiten
ifak system GmbH
Tätigkeit
Produktentwicklung
Vertrieb, Support
Projektierung
Inbetriebnahme
Angewandte Forschung
Entwicklungsleistungen
Dienstleistungen
Charakter
gemeinnützig
wissenschaftsnah
20
unternehmerisch
kundennah
Entwicklung der ifak system GmbH
 1997: Gründung als Verbundpartner des ifak e. V., Magdeburg
 3 Mitarbeiter
 Umsetzung dort entwickelter Prototypen und Technologien
 Profibus-Komponenten
 Schnittstellen-Standard OPC
 Vertrieb des Kläranlagen-Simulationssystems SIMBA
 Heute: Anbieter von Hard- und Software zur verteilten Automation
 25 Mitarbeiter
 Feldbuskomponenten für die Feldbusse Profibus, HART, CAN
 Softwarewerkzeuge für die Standards OPC, EDD und FDT
 Testlabor für SIMATIC PDM
 Etablierter Ansprechpartner für Abwassersimulation und
Betriebsoptimierung von Kläranlagen und Kanalnetzen
21
Firmensitz in Magdeburg
ifak system GmbH
Oststraße 18
39114 Magdeburg
www.ifak-system.de
22
Forschung und Entwicklung des ifak
Signale für Wirtschaft und Wissenschaft aus Magdeburg
Kurzer Halt in 7 Stockwerken
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.
23







Die kleine Reise durch das Gebäude der Denkfabrik
Haltepunkt: Technikum im Erdgeschoss
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.







Streckenabschnitt:
Von einer Entwurfsmethodik zur Unternehmensbeteiligung
24
Von einer Entwurfsmethodik zur Unternehmensbeteiligung
Methodische Forschung zur kontaktlos-induktiven Leistungsübertragung
 Energie- und Datenübertragung über induktive Resonanzkoppler
 Verwendung mittelfrequenter Spannungen im Bereich von 100 - 400 kHz
allgemeiner Aufbau:
primäre Leistungselektronik
Spulensystem
25
Kontaktlose Leistungsübertragung – Umsetzung der Ideen
Büro- und
Haushaltsbereich
26
Anwendungen in der
Industrie
Automobilbereich
Vom Netzwerksmanagement zur Unternehmensbeteiligung
 Kontaktlose Energie- und Datenübertragung für innovative
Anwendungen


Gefördert als NEMO-Vorhaben seit 2002
ifak verantwortlich für FuE und als Netzwerkmanager
 Gründung der KONTENDA GmbH
 Entwicklung und Vermarktung von Produkten
 4 Netzwerkpartner als Gesellschafter
 erstes Produkt:
ROTENDA S – Energie und Daten
für Sensorik und Aktorik
27
Haltepunkt: Mechatronische Systeme
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.
28







Streckenabschnitt:
Von der Messung kleinster Flüssigkeitsmengen
zur Extremwetterprognose
Volumenbestimmung in Mikrotiterplatten der Medizintechnik
 Zielstellung: Bestimmung der Flüssigkeitsmenge in jedem Well von
Mikrotiterplatten (z.B. 1536 Wells mit 0,01 ml)
 Problem: geringste Probenmengen, transparente Flüssigkeit in transparentem
„Behälter“, paralleles und schnelles Messen erforderlich
 Ansatz: Verwendung der Impuls-Thermographie, Abbildung des Füllstandes auf
einen Temperaturmesswert, erfasst mit einer Wärmebildkamera
5 – Wärmequelle
6 – IR-Kamra
7/8 - Bildverarbeitung
29
– Sensor-Aktor-basiertes Frühwarnsystem
BMBF
zur Gefahrenabwehr bei Extremwetter
4/2006-3/2009

Neue, preiswerte und verlässliche Unwettersensoren, um das Netz zu verfeinern

Entwicklung einer Informationsplattform für die vielgestaltigen
Wetterinformationen, um lokale Prognosen zu erstellen

Warnungen (SMS, E-Mail) und automatische Aktorik, wie das Schließen von
Dachfenstern oder Rückstauklappen
1. Messen
30
2. Verarbeiten & Prognostizieren
3. Reagieren
Haltepunkt: Verkehrstelematik
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.







Streckenabschnitt:
Von der Verkehrssimulation zur kooperativen Lichtsignalanlage
31
zum Verkehrsmanagement
2001
2005
2006
 Erstes großes VM-Verbundprojekt
INVENT „Intelligenter Verkehr und
nutzergerechte Technik“ mit dem
Testfeld Magdeburg
 Start des VM2010-Projekts dmotion
„Düsseldorf in Motion“
 Start des VM2010-Projekts
MOSAIQUE
 Start des Verbundprojekts AKTIV
 MOSAIQUE
2008
2009
2011
32
Mitteldeutsche
Offensive für ein
strategisches,
anwenderübergreifendes,
intermodales Verkehrsmanagementnetzwerk mit
Qualitätsausrichtung und
Effizienzorientierung
Adaptive und Kooperative Technologien
für den Intelligenten Verkehr
Teilprojekte mit
Beteiligung des ifak
Kooperative Lichtsignalanlage
Störungsadaptives Fahren
Netzoptimierer
33
Set-Top-Box für
Lichtsignalanlagen
Floating Car Observer
für die
Verkehrsüberwachung
Aktuelle Beschreibungssprachen
für das Soft- und Hardwaredesign
Automation der Automation
Durchgängigkeit von der Planung bis zum Betrieb
Betrieb
Simulation
Engineering
Planung
Quelle: Siemens
34
Software für umwelttechnische Systeme
 Simulationssoftware für die ganzheitliche
Betrachtung von Kanalnetzen, Kläranlagen,
Schlammbehandlung und Fließgewässern
 Software zum Ressourcen-Management für
„exportorientierte Wasserwirtschaft“
 Projekt LiWa der Megacity-Initiative des
BMBF
 8 Mio. Einwohner, davon 2,1 Mio. ohne
direkten Wasseranschluss
 9 % des Abwassers werden behandelt
 Ökonomische, soziale und technische
Nachhaltigkeit ist gefragt!
35
Haltepunkt: Integrierte Kommunikation
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.
36







Streckenabschnitt:
Von der Spezifikation des Datenprotokolls zum
Zertifizierungstest
Mitarbeit in der nationalen und internationalen
Standardisierung der industriellen Kommunikation
Partner von PROFIBUS-International bei der Entwicklung und
Normung der führenden Feldbus- und Industrial Ethernet
Technologien
37
Zur Bedeutung von Standardisierung und Normung ...
38
Turmbau zu Babel, Pieter Bruegel, d.Ä., 1563
Kunsthistorisches Museum Wien
Exemplarische Spezifikationsarbeiten des ifak
 Technologien

PROFIBUS FMS/DP (Physical Layer, Protokoll,…)

PROFINET IO/CBA (Protokoll)

IO-Link (Protokoll)
 PNO-Profile

Prozessautomation (PA) + Testspezifikation, Ident-, Wäge- und
Dosiersysteme, Hydraulische Pumpen, Laborgeräte, Communication FB,
EDD, XML, Train, Web-Integration, MES-Integration

Guideline
 Vorausgehende vorwettbewerbliche Forschung
39
Haltepunkt: Institutsleitung und Verwaltung
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.







Streckenabschnitt:
Von den Roadmaps zur Synergie im Verbundvorhaben
40
Integrierte Roadmap II Automation
Schwerpunkte der Roadmap-Arbeit
 Internationale Perspektive
Megacities
Energie
Wasser
Verkehr und Transport
 Vertiefung von Zukunftsmärkten
 Stakeholderintegration
 Zeithorizont 2020+
Energie
Regenerative Kraftwerke
Smart Grids
Bioraffinerien
CCS
Wasserstoffspeicher
Wasser
Wasserqualität
Wasseraufbereitung
Kanalnetzbewirtschaftung
Schlammbehandlung/-nutzung
41
Die ifak-Perspektive im Wissenschaftshafen Magdeburg

Mitgestaltung eines attraktiven Ensembles:
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer
technischer Systeme, Magdeburg
Fraunhofer-Institut für für Fabrikbetrieb
und -automatisierung, Magdeburg
Institut für Automation und Kommunikation e.V.
an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg



Nutzung der Möglichkeiten der Grundlagenforschung an der Universität
Befruchtung von universitärer Forschung und Lehre durch die
Anwendungsnähe
Arbeit am gemeinsamen Ziel: Ingenieurnachwuchs
42
Endstation: Konferenzraum unter dem Dach
7.
6.
5.
4.
3.
2.
1.
43







Herzlichen Dank für ....
Ihre Aufmerksamkeit und Ihr Interesse
Der heutigen Zusammenkunft ein gutes Gelingen!
44