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E i n e T h e m e n z e i t u n g v o n S m a r t Me d i a

Ingenieurwesen Die zukunft gestalten

mai 2013

Smart Home Das Zuhause denkt mit

Vernetztes Areal Energiekreislauf erweitern

Recycling

Mehr als PET und Alu

Rolf Pfeifer

Der Schöpfer von «Roboy» spricht über künstliche Intelligenz Mobilität

Neue Systeme

Automation

Ohne sie geht nichts

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E d itorial lesen Sie mehr...

Dringend gesucht: Ingenieurinnen und Ingenieure! Was wären wir ohne unsere Ingenieurinnen und Ingenieure? Sie ermöglichen uns den hohen Lebensstandard. Sie sorgen dafür, dass unsere Infrastruktur gebaut und weiter entwickelt wird. Ihre herausragenden Ingenieurleistungen und ihre Qualitätsarbeit sind weltberühmt. Und sie entwickeln stets neue Innovationen für den Werkplatz Schweiz.

Laurent Favre Zentralpräsident Swiss Engineering

Unsere Ingenieurinnen und Ingenieure leisten einen unverzichtbaren Beitrag bei der Bewältigung der Herausforderungen unserer Zeit. Denn wäre beispielsweise die Umsetzung der Energiestrategie 2050 ohne die Ingenieure machbar? Sicher nicht. Umso gravierender ist, dass wir seit Jahren mit einem Mangel an Ingenieuren konfrontiert sind, der sich in Zukunft in wichtigen Bereichen weiter akzentuieren könnte. Laut einer Studie von Swiss Engineering und economiesuisse fehlen in der Schweiz rund 15 000 Ingenieure. Der direkte Wertschöpfungsverlust pro Jahr beläuft sich auf zwei bis drei Milliarden Franken. Wirtschaft, Politik, Hochschulen und Verbände haben dieses grosse Problem erkannt und engagieren sich mit vielen Initiativen, Kampagnen und Anlässen. Trotz dieser Bemühungen hat sich die Mangelsituation auf dem Arbeitsmarkt noch nicht markant verbessert. Aber es besteht Hoffnung: Wir dürfen feststellen, dass die Zahl der Studierenden der Ingenieurwissenschaften nach dem markanten Einbruch der 00er-Jahre wieder deutlich angezogen hat. Trotzdem braucht es noch einen stärkeren Effort, um die Lücke mittelfristig zu schliessen. Hier ist das Bildungswesen mit einer schwierigen Aufgabe herausgefordert. Kinder und Jugendliche in Kindergarten, Primar-, Sekundar- und

Mittelschule müssen wieder vermehrt für die Technik- und Naturwissenschaften begeistert werden. Die gezielte Förderung der MINT-Fächer (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) in der obligatorischen Schule ist hier ein erster wichtiger Schritt. Dazu muss im neuen Lehrplan 21 der Anteil der MINT-Fächer substantiell erhöht werden. Besonders wichtig scheint mir, dass diese Förderung nicht erst in der Oberstufe passiert; denn wenn sich die Schülerinnen und Schüler bis ins Alter von 15 Jahren nicht für Mathematik,

» Ingenieure/innen sind

die Innovationsmotoren des Werkplatzes Schweiz.

Physik und Technik interessieren, ist es für den Ingenieurberuf schon zu spät. Wichtig ist deshalb, das Interesse der Kinder für Technik und Natur bereits auf der Primarstufe zu wecken. Das Engagement der Bildungsinstitutionen ist ein wichtiger Faktor im Kampf gegen den Ingenieurmangel.

Auf der anderen Seite muss es uns aber auch gelingen, mehr Frauen für technische Berufe zu begeistern, denn hier schlummert ein riesiges Potential. In der Schweiz ist die Ingenieurbranche nach wie vor zum grossen Teil eine Männerdomäne. Der Anteil der Frauen an der Gesamtzahl der Absolventen von Studiengängen der Informatik und der Ingenieurwissenschaften beträgt lediglich 16,3 Prozent und ist damit auch im internationalen Vergleich sehr tief. Es besteht also klarer Handlungsbedarf, diese Berufe für Frauen attraktiver zu machen. Zu guter Letzt sollten wir alle darum besorgt sein, die Wertschätzung für die Arbeit der Ingenieurinnen und Ingenieure und das Image dieses spannenden, kreativen Berufs zu stärken. Und hier wiederhole ich gerne die eingangs gestellte Frage: Was wären wir denn ohne unsere Ingenieurinnen und Ingenieure? Die hochtechnisierte Welt, in der wir heute leben, würde und könnte ohne sie gar nicht existieren. Sie sind die Innovationsmotoren des Werkplatzes und Wirtschaftsstandorts Schweiz. Umso wichtiger ist es, dass wir für genügend Nachwuchskräfte besorgt sind. Und dafür setzen wir uns von Swiss Engineering zusammen mit unseren Partnerorganisationen mit Überzeugung und Nachdruck ein.

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04 Smart Home 05 Vernetztes Quartier: Energie im Kreislauf 06 Mobilität 08 Interview mit Rolf Pfeifer 10 Recycling 11 Grüner Strom 12 Entwicklungen in der Automation 13 Softwareengineering 14 Fachbeitrag

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Ingenieurwesen

Über Smart Media

Projektleitung: Isabel Wiser, isabel.wiser@smartmediapublishing.com Produktionsleitung: Matthias Mehl, matthias.mehl@smartmediapublishing.com Text: Claudia Benetti, Rainer Hofmann, Matthias Mehl Grafik und Layout: Benedikt Schmitt Titelbild: Andri Pol Produktion: Smart Media Publishing Schweiz GmbH Druck: Tamedia Druckzentrum  Veröffentlicht mit dem Tages-Anzeiger im Mai 2013. Für mehr Informationen, Fragen oder Inserate: Charlotte von Knorring, charlotte.vk@smartmediapublishing.com, Smart Media Publishing Schweiz GmbH, Tel. 044 258 86 00

Smart Media entwickelt, produziert und veröffentlicht themenspezifische Zeitungen, die gemeinsam mit führenden Medien auf dem jeweiligen Markt vertrieben werden. Dank unseren kreativen Medienlösungen helfen wir unseren Kunden, Aufmerksamkeit zu erzeugen, Marken zu stärken und Interesse sowie Wissensstand über die Unternehmen in ihrem jeweiligen Geschäftsbereich zu erhöhen. Unsere Veröffentlichungen zeichnen sich durch hohe Qualität und inspirierende redaktionelle Inhalte aus.

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Tr ends

Smart Home

Das clevere Daheim kann zum Beispiel auf Wunsch die Jalousien hoch- oder runterlassen. Künftige Systeme sollen gar in der Lage sein, im Notfall Hilfe zu rufen.

Das Zuhause der Zukunft denkt immer mit Man stelle sich Folgendes vor: Ein Daheim, dass auf die Befindlichkeiten der Bewohner reagiert – indem es automatisch die Heizung reguliert oder Hilfe ruft, wenn jemand in Not ist. Klingt nach Zukunftsmusik, ist dank Technik-Innovatoren aber nicht mehr weit weg. text Matthias Mehl

Im Winter nicht zu lange lüften. Elektrische Geräte nicht im Stand-by-Modus lassen, sondern ganz ausschalten. Und nicht die Abstellkammer, in der man sich kaum aufhält, auf 25 Grad Raumtemperatur aufheizen. Jeder kennt diese einfachen Regeln, um den Energieverbrauch in den eigenen vier Wänden zu senken. Intelligentes Wohnen von heute sieht aber ganz anders aus. Denn das moderne Eigenheim denkt mit. «Ein intelligentes Haus kann auf Änderungen so reagieren, dass die individuellen Ansprüche der Hausbewohner möglichst optimal realisiert werden»» erklärt René Senn, Leiter der «Fachgruppe Intelligentes Wohnen Schweiz», die Teil der Gebäude Netzwerk Initiative ist. Die Fachgruppe hat sich dem nachhaltigen und damit energieeffi-

zienten Wohnen verschrieben und bringt Anbieter und Interessierte zusammen und stellt Know-how zum Thema zur Verfügung. Senn ist zudem Unternehmensleiter von «Raum Consulting». Ein Haus, das mitdenkt und es den Bewohnern in den eigenen vier Wänden besonders angenehm macht – das klingt nach Science-Fiction. Nicht für Senn und auch nicht für viele Bauherren: «Denn bereits heute kann ein intelligentes Haus, in welchem technische Geräte miteinander vernetzt sind, und sich unabhängig steuern lassen, seinen Bewohnern den Alltag deutlich erleichtern.» Wenn Intelligenz zusammen arbeitet

Ein wichtigerer Vorteil des vernetzten Hauses liegt in seiner Energieeffizienz. Denn Heizungen und damit Raumklima werden ebenfalls automatisch geregelt. Sensoren messen, ob ein Fenster geöffnet ist – und senken in diesem Fall die Heizung ab. Als Beispiel führt der Berater die Jalousiesteuerung an. «Während im Sommer die Jalousien so rasch wie möglich geschlossen werden, können diese im Winter die wohltuende Wärme der Sonne dosiert in den Raum lassen.» Möglich macht dies die Vernetzung der Jalousiesteuerung mit der Raumheizung. Der Informationsaustausch ermöglicht die Intelligenz. Der Standard beim Intelligenten Wohnen: die intelligente Beleuchtung.

Sie ist praktisch und komfortabel. Verlässt man das Haus, reicht ein Knopfdruck, um im ganzen Haus die Lichter zu löschen. Doch nicht nur die Beleuchtung, auch das Licht-Ambiente lässt sich regeln. Mit einem Tastendruck können am Abend spezielle Lichtszenen eingestellt werden,

» Mit einem einfachen

Tastendruck können zum Beispiel am Abend spezielle Lichtszenen eingestellt werden. führt Senn aus. Oder ein Orientierungslicht schaltet sich automatisch ein, wenn man nachts das Bett verlässt. Und stellt man fest, dass jemand versucht, in die Wohnung einzudringen, lässt ein Druck auf den Panikknopf die ganze Wohnung in hellem Licht erstrahlen. Auf Wunsch lassen sich zudem gleichzeitig im ganzen Haus die Rollläden schliessen, nicht benötigte elektrische Geräte ausschalten oder die Heizung absenken.

«Ist der Bewohner unterwegs, kann er ausserdem Statusmeldungen des Gebäudes auf dem Handy empfangen und visualisieren lassen.» Das ist nicht nur praktisch, sondern erhöht auch die Sicherheit. So kann es nämlich nicht passieren, dass ein Fenster noch offen steht, das Bügeleisen oder eine Herdplatte versehentlich angelassen wird, wenn sie das Haus verlassen. Diese Energieeffizienz spielt für den Bund eine zentrale Rolle, wenn es um das Erreichen der nationalen Energieziele geht. Das bestätigt Matthieu Buchs vom Bundesamt für Energie: «Energieeffizienz im Gebäudebereich ist ein zentrales Thema im Hinblick auf die zukünftige Energieversorgung.» Fast 50 Prozent des schweizerischen Energieverbrauchs entfallen auf die Gebäude, sei es für die Heizung, die Warmwasseraufbereitung oder die Klimaanlagen. «Die Energieeffizienz ist daher ein zentrales Anliegen an die Gebäudeintelligenz der Zukunft.» Die selbstdenkenden Wohnräume sind ebenfalls eine Möglichkeit, eine zentrale Herausforderung anzugehen: die Überalterung der Gesellschaft. Denn es ist eine Tatsache, dass die Menschen auch in der Schweiz immer älter werden und ihr Anteil an der Gesamtbevölkerung ansteigt. Gleichzeitig fehlt in vielen Fällen das Geld für eine Rundum-Betreuung. Umso wichtiger ist es, älteren Menschen zu helfen, so lange wie möglich unabhängig zu leben. Dafür wird

aktuell viel geforscht. In der Zukunft wird es beispielsweise möglich sein, dass Sensoren im Haus registrieren, wenn jemand nach einem Sturz zu lange auf dem Boden liegt. Dann wird automatisch per Telefon der Nachbar oder ein Rettungsdienst alarmiert.

Smart Facts: Wie werden intelligente Systeme eigentlich installiert? Ein Systemintegrator bringt es in der Wohnung oder dem Haus an. Die Einwohner können die Einstellungen an ihrer Anlage selbst vornehmen oder Voreinstellungen verwenden. Die Auswahl an Bedienelementen ist breit und reicht vom Taster an der Wand über berührungsempfindliche Bildschirme an zentraler Stelle bis hin zum mobilen Minicomputer, der eine Steuerung aus der Ferne ermöglicht. Basis für ein intelligentes Gebäude ist eine geeignete elektrotechnische Infrastruktur. Neben den Leitungen für das Stromnetz, muss bei der Planung je nach System auch an die Datenleitungen für die Gebäudesteuerung sowie für die Multimedia- und Kommunikationstechnik gedacht werden. Hier heisst es deshalb: «Leerrohre vorsehen ist eine intelligente Investition.»

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Energie

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Fo kus

Energieeffizienz dank Vernetzung im Quartier Seit jeher ist man es sich gewohnt, bei energetischen Betrachtungen das einzelne Gebäude als Systemgrenze zu verwenden. Heute werden aber die Betrachtungsgrenzen immer häufiger aufs Areal oder Quartier ausgeweitet. Das hat zahlreiche Vorteile. text Urs-Peter Menti, Matthias Sulzer*

Wie reduziert man den Energieverbrauch eines Gebäudes? Indem man die Gebäudehülle gut dämmt oder energiesparende Geräte einsetzt. Vor allem in grösseren Gebäuden kann aber auch Energie gespart werden, indem die Abwärme von Geräten und Maschinen (z.B. aus einer Kälteanlage in einem Bürogebäude) genutzt wird, um die Räume zu beheizen oder Warmwasser aufzubereiten. In diesem Fall wird von «Wärmerückgewinnung» gesprochen. Der gleiche Ansatz kann auch auf Ebene «Areal» oder «Quartier» verfolgt werden: Einerseits sollen die einzelnen Gebäude möglichst energieeffizient betrieben werden. Anderseits kann die Abwärme des einen Gebäudes, z.B aus einem Rechenzentrum, zur Raumheizung oder Warmwasseraufbereitung eines anderen Objektes, wie einem Wohnhaus, genutzt werden. Die Energieflüsse werden nicht nur innerhalb des Gebäudes geschlossen sondern auch innerhalb des Areals oder Quartiers. So lässt sich der Energieeinsatz nochmals reduzieren. Dieser Ansatz ist vor allem in Quartieren mit Gebäuden unterschiedlicher Nutzung sinnvoll: Es braucht zum einen Gebäude, die (Ab-)Wärme produzieren, wie Bürogebäude und zum anderen Gebäude mit einem hohen Wärmebedarf, sprich Wohngebäude, Schulhäuser oder Schwimmbäder. So können die einen Gebäude günstig ihre Abwärme «entsorgen» und bei den anderen Gebäuden lässt sich der Wärmebedarf relativ einfach decken.

bereich halten zu können, wird das Netz zusätzlich mit einem Erdspeicher gekoppelt (Erdsondenfeld). Damit kann überschüssige Wärme vom Tag in die Nacht oder vom Sommer in den Winter «gerettet» werden. Die Vernetzung findet aber nicht nur auf thermischer Ebene statt: Mit dem im Rahmen der Energiewende angestrebten Ausbau der erneuerbaren Energien wird die Stromproduktion und -speicherung immer mehr dezentralisiert. Technisch wäre es machbar, dass sich jedes einzelne Gebäude selber mit Strom versorgt. Praktisch ist das aber nicht umsetzbar und niemals wirtschaftlich. Lösungsansätze, welche ganze Areale oder Quartiere betrachten, sind hingegen viel realistischer und auch noch ökonomischer: So eignen sich grossflächige Industriedächer besser für die Installation einer Photovoltaik-Anlage als feingliedrige Dächer von Wohnbauten. Aber auch weil sich die Versorgung eines ganzen Quartiers mit verschiedenen Nutzungen sowie unterschiedlichen Strombedarfsprofilen besser organisieren lässt, wird ein hoher Eigenversorgungsgrad erreicht. Die Abhängigkeit vom übergeordneten Stromnetz wird somit kleiner und dieses Netz wird entlastet.

Dezentral ist – noch – nicht möglich

Trotzdem: Ganz unabhängig von überregionalen Stromnetzen können solche Systeme nicht funktionieren. Die dezentrale Stromspeicherung ist heute noch nicht möglich oder nicht wirtschaftlich. Mittelfristig ist es

» Es wird nicht nur ein

Gebäude, sondern ein ganzes Areal betrachtet. denkbar und wünschbar, dass auch die Elektrizität dezentral gespeichert werden kann. In Forschungsprojekten und Pilotanlagen wird heute versucht, überschüssigen und erneuerbaren Strom in Gas zu wandeln, das einfacher gespeichert werden kann als Strom. Im Bedarfsfall wird dieses Gas zur Wärmeerzeugung genutzt oder kann auch wieder zur Stromherstellung eingesetzt werden. Die Transformation des «Gebäudeparks

Den Kreis schliessen

Konkret entsteht ein solcher thermischer Verbund, indem die Gebäude ringförmig untereinander mittels eines Leitungssystems verbunden werden. In diesem Leitungssystem zirkuliert Wasser mit einer Temperatur von zwölf bis18 Grad. Mit Wasser dieser Temperatur können die einen Gebäude direkt gekühlt werden, die anderen werden damit mittels einer Wärmepumpe effizient beheizt. Um die Temperaturen im Wassernetz ganzjährig im erwähnten Temperatur-

Schweiz» in einen energieeffizienten und ressourcenschonenden Gebäudepark ist eine der zentralen Aufgaben der Energiewende. Der Denkansatz, nicht mehr nur das einzelne Gebäude zu betrachten, sondern die Energiebilanz über ein Areal oder ein Quartier zu ziehen, bietet hier neue Lösungen. Es ist ein Ding der Unmöglichkeit, jedes Gebäude auf maximale Energieeffizienz und einen sehr hohen Selbstversorgungsgrad zu trimmen. Über ein Quartier gesehen bieten sich aber oft einzelne Objekte an, die einen überproportionalen Beitrag zu einer hohen Effizienz leisten können und so den fehlenden oder unterdurchschnittlichen Beitrag anderer Objekte kompensieren können. Jedes Gebäude spielt seine Rolle

Dieses Umdenken hat aber auch wieder konkrete Auswirkungen aufs einzelne Gebäude: Innerhalb eines Energienetzes hat jedes Gebäude zu unterschiedlichen Zeitpunkten andere Rollen. Einmal ist es Energieproduzent und gibt überschüssige Energie ab, ein anderes Mal kann es Energiespeicher sein und speichert im Quartier produzierte Energie und wieder ein anderes Mal ist es Energieverbraucher und konsumiert im Quartier produzierte oder gespeicherte Energie. Diesen Anforderungen muss mit angepassten Gebäudekonzepten Rechnung getragen werden. Wichtig ist dabei vor allem ein übergeordnetes Energiemanagement, das die verschiedenen Energieflüsse (thermisch und elektrisch) intelligent steuert und regelt (Smartgrid). Die Ausweitung der Betrachtungsgrenzen von der einzelnen Anlage über das Gebäude bis hin zum Areal oder Quartier – immer mit dem Ziel einer hohen Energieeffizienz – ist im Gang. Gleichzeitig wandeln sich auch die Beurteilungsgrössen: Stand bisher der Energieverbrauch im Betrieb im Vordergrund, wird in Zukunft vor allem der CO2-Ausstoss im Betrieb, aber auch für die Erstellung und den Rückbau an Bedeutung gewinnen. Erste Quartiere und Areale, die mit diesem Denkansatz geplant wurden, sind bereits in Betrieb oder in Realisierung, wie z.B. das Richtiareal in Zürich oder das Suurstoffi in Risch/Rotkreuz. *Die Autoren: Prof. Urs-Peter Menti, Leiter Zentrum für Integrale Gebäudetechnik

Thermische und elektrische Vernetzungen von Quartieren und Arealen leisten einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Bild: metaloop, Naters

Matthias Sulzer, Dozent Gebäudetechnik und Verantwortlicher Forschungsthema «Energetische Vernetzung von Quartieren und Arealen», Hochschule Luzern – Technik & Architektur

Brücken schlagen zwischen Planern Die Herausforderungen der Raumplanung in der Schweiz sind gross: Steigende Bevölkerungszahlen, knapper Raum, die Zersiedelung und das hohe Verkehrsaufkommen sind Themen, die Expertinnen und Experten beschäftigen. Und diese Probleme können nur gelöst werden, wenn viele Stellen zusammenarbeiten, weiss Prof. Barbara Emmenegger vom Institut für Soziokulturelle Entwicklung der Hochschule Luzern. «Die Raumplanung ist sehr interdisziplinär, viele verschiedene Akteure sind dabei eingebunden.» Neben Planern und Architekten kommen auch Kulturwissenschaftler und Soziologen sowie Vertreter von Gemeinden und Städten dazu. Sie verfolgen gemeinsam die Ziele einer nachhaltigen Raumentwicklung, nämlich «den Bedürfnissen der Menschen sowie der sozialen Entwicklung Rechnung zu tragen.» Das ist in der Praxis nicht leicht: «Die Beteiligten kommen aus unterschiedlichen Bereichen, haben unterschiedliche Vorstellungen und Einstellungen.» Ein Dialog zwischen diesen Stellen kann anspruchsvoll sein, auch deshalb, weil nicht alle die «gleiche Sprache» sprechen. «Eine Ökonomin und ein Architekt verstehen sich nicht immer», führt Emmenegger aus. Deshalb ist es nötig, dass Fachleute Brücken schlagen können zwischen den einzelnen Planungsstellen. Die Hochschule Luzern fördert dies mit der Weiterbildung MAS Gemeinde-, Stadt- und Regionalentwicklung. «Wir lehren Planer, Architekten sowie Ökonomen, die jeweils andere Sichtweise zu begreifen und so den interdisziplinären Planungsprozess voranzubringen.» Das Feedback der Absolventinnen und Absolventen sei sehr gut. «Sie betonen, dass wir ihnen neue Horizonte eröffnen konnten.» (red)

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Ch alleng e

Verkehr

Die Krux: Einerseits sind die Strassensysteme an der Kapazitätsgrenze, gleichzeitig ist der ÖV aber auch sehr ausgelastet. Neue Konzepte und Lösungen sind daher gefragt.

Die Mobilität der Zukunft muss neue Wege gehen Der Verkehr auf der Strasse nimmt stetig zu. Höchste Zeit also, sich Gedanken darüber zu machen, wie die Mobilität der Zukunft aussehen soll. Ingenieure arbeiten daran, den ÖV, Langsam- und Individualverkehr sinnvoll zu verknüpfen. text Matthias Mehl

+ Partner. Das Unternehmen ist unter anderem spezialisiert auf konzeptionelle Verkehrsplanung sowie Aspekte der nachhaltigen Entwicklung. Um Entlastung auf der Strasse zu schaffen, müssten Langsamverkehr, sprich die Fortbewegung zu Fuss oder mit Fahrrad, auch kombiniert mit ÖV gefördert werden. «Denn Autoverkehr allein kann aus heutiger Sicht kaum je wirklich nachhaltig sein», erklärt der Planer. Die Schweiz rückt näher zusammen

Jeder, der sich jemals hinter ein Lenkrad gesetzt hat, kennt diese Probleme: Verstopfte Strassen, Stau, Parkplatzmangel. Sie gehören untrennbar zum Individualverkehr in der Schweiz. Der Strassenverkehr hat einen Umfang erreicht, den die Infrastrukturen kaum mehr schlucken können. Ein Ende der Zunahme ist nicht absehbar: Das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) rechnet damit, dass der motorisierte Personenverkehr im Bereich bis 2030 um 20 Prozent zunehmen wird. Die Aussichten sind also wenig rosig. Doch was kann man tun? «Für einen nachhaltigen Verkehr müssen Langsamverkehr, ÖV sowie der MIV- und der Güterverkehr als Ganzes angeschaut werden», sagt Lorenz Raymann, Partner beim Planungsunternehmen Ernst Basler

Doch wie lässt sich der ÖV fördern? Eines der wichtigsten aktuellen Projekte in diesem Bereich ist die so genannte «Durchmesserlinie Zürich». Das Vorhaben ist ambitioniert: Die Durchmesserlinie ist gemäss Angaben der SBB die grösste innerstädtische Baustelle der Schweiz. Sie wird die Bahnhöfe Altstetten, Hauptbahnhof sowie Oerlikon verbinden und für den Hauptbahnhof Zürich Entlastung und weitere Fahrplanstabilität in der ganzen Schweiz bringen. Die Vorteile liegen für die Bundesbahnen klar auf der Hand: Dank der Durchmesserlinie können bestehende Verbindungen zwischen West- und Ostschweiz beschleunigt und neue Direktverbindungen geschaffen werden. Ein wesentliches Element der Durchmesserlinie ist ein zweiter unterirdischer «Durchgangsbahnhof Zürich Löwenstrasse». Er wird unter den bisherigen Gleisen 4 bis 9 des Hauptbahnhofs errichtet, der Rohbau dazu konnte Ende letz-

ten Jahres fertiggestellt werden. Das ganze ist ein architektonisches Mammutprojekt: In Richtung Westen werden die Gleise der Durchmesserlinie über zwei neue Brücken von der Langstrasse bis Zürich Altstetten

» Ambitioniertes

Projekt: Die Durchmesserlinie ist die grösste innerstädtische Baustelle der Schweiz. führen. Bei der Unterführung Langstrasse wiederum beginnt die Kohlendreieckbrücke, die bis zur Hardbrücke reicht. Die Letzigrabenbrücke schliesslich überquert die Gleise von der Hardbrücke bis Altstetten. In Richtung Osten verlassen die Züge den Durchgangsbahnhof auf zwei Spuren durch den Weinbergtunnel. Der Tunnel unterquert die Limmat und den Zürichberg und mündet nach rund fünf Kilometern in den Bahneinschnitt Oerlikon. In Oerlikon wird das Gleisfeld zwischen dem Tunnelportal und dem Bahnhof Oerlikon

erweitert, um Platz für die zwei neuen Gleise zu schaffen. Dafür wurde in Oerlikon vergangenes Jahr sogar eine spektakuläre Gebäudeverschiebung vorgenommen. Insgesamt wird die Durchmesserlinie über zwei Milliarden Franken kosten. Bereits nächstes Jahr sollte der neue Durchgangsbahnhof fertig sein, die gesamten Arbeiten dürften dann 2016 mit dem Ausbau des Bahnhofs Oerlikon ihr Ende finden. Kurze Wege schaffen

Der Ausbau des Schienenverkehrs erhöht die Attraktivität des ÖVs beträchtlich. Dennoch wird der motorisierte Individualverkehr (MIV) eine Herausforderung bleiben. «Wir müssen uns darum auch im Bereich Raum- und Stadtplanung Gedanken machen – und möglichst kurze Wege anstreben», betont Lorenz Raymann. Denn je kürzer ein Weg, desto grösser die Chance, dass ihn die Leute mit dem Velo oder zu Fuss zurücklegen. Dies entlastet die Strassen wiederum. Beim MIV müsste es meist weniger darum gehen, möglichst schnell von A nach B zu kommen, als jederzeit sich darauf verlassen zu können, nach einer berechenbaren Zeit das Ziel zu erreichen. Eine Möglichkeit, die Situation auf der Strasse zu verbessern, liegt in der Steuerung des Verkehrsflusses. Effizientere Beeinflussungssysteme, die schnell auf neue Gegebenheiten reagieren, können die

Verkehrseffizienz erhöhen und Verkehrszusammenbrüche vermeiden. Neue Erkenntnisse und Ansätze sind da und werden genutzt, weiss Raymann. Aber: «Die Entlastung hält sich in Grenzen.» Eine Effizienzsteigerung von vielleicht zehn Prozent erachtet er im Einzelfall als realistisch. «Mehr geht kaum, vielerorts sind die Möglichkeiten ausgereizt, denn schliesslich spielen viele Einflussgrössen zusammen.» Ein Problem, dass kein Ampelsystem lösen kann, sind beispielsweisen die beschrankten Platzressourcen. «Diese Einschränkung ist einfach gegeben.» Die planerische Komponente allein reicht für Raymann nicht, wenn es darum geht, Verkehr nachhaltig zu machen. «Im Automobilbereich muss es gelingen, mit neuen Technologien die Umweltbelastung zu senken.» Und von dieser Front gibt es durchaus Positives zu berichten: Das UVEK geht davon aus, dass sich der Trend zu immer sparsameren Motoren und alternativen Antriebsformen fortsetzen und verstärken wird. Eine wichtige Rolle spielt dabei der elektrische Antrieb, entweder in reiner Form für den städtischen Verkehr oder in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor für längere Strecken. Antriebe mit Polymerelektrolytbrennstoffzellen sind beispielsweise ein Ziel vieler Autobauer. Beim ÖV geht es unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit darum, den Kostendeckungsgrad zu verbessern.

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In terview

«Uns beschäftigen die universellen Fragen» Mit «Roboy» sorgten Prof. Dr. Rolf Pfeifer sowie sein Team des Artifical Intelligence Labs der Uni Zürich anfangs Jahr weltweit für Aufsehen. In nur knapp neun Monaten bauten sie einen hochentwickelten humanoiden Roboter. Pfeifer ist als Experte für künstliche Intelligenz davon überzeugt, dass unsere Umwelt in naher Zukunft von vielen Robotern bevölkert wird – wie diese aber aussehen werden, ist offen. text Matthias Mehl Bild Jaan spitz / Uni ZH

Der Junge hat grosse blaue Augen, mit denen er interessiert seine Umgebung beäugt. Hin und wieder, wenn er in der Stimmung ist, zwinkert er verschmitzt. Es sind menschliche Regungen, die sich in einem künstlichen Gesicht abspielen. Denn «Roboy» ist nicht aus Fleisch und Blut, sondern besteht aus Kunststoff, Federn und Motoren. Der Roboterjunge gehört zur neusten Generation humanoider Roboter und wurde in gerade einmal neun Monaten im Artificial Intelligence Lab (AIL) der Universität Zürich entwickelt und gebaut. Er kann auf seine Umwelt reagieren, sprechen, Hände schütteln und sich wie ein Mensch bewegen. Das öffentliche Interesse war riesig, als der Roboter im März 2013 fertiggestellt wurde. Einer der «Väter» des Rotoberjungen ist Prof. Dr. Rolf Pfeifer, der Vorsteher des AIL.

Rolf Pfeifer, wie geht es «Roboy»? Ihm geht es gut, er kommt sehr viel herum. Vor kurzem präsentierten wir ihn an der ICRA, der weltgrössten Roboterkonferenz, in Karlsruhe. Dafür nahm ich ihn per Auto mit und setzte ihn bei mir auf den Rücksitz. Angeschnallt natürlich. Und hat er den Ausflug unbeschadet überstanden? Ja, das hat eigentlich ganz gut geklappt. Als wir in Deutschland ankamen hatte er zumindest keinen Defekt. Wie kamen Sie ursprünglich auf die Idee, einen Roboterjungen zu bauen? «Roboy» ist eigentlich ein Jubiläumsgeschenk, von uns an uns. Letztes Jahr durfte das AIL sein 25 Jahr-Jubiläum feiern. Ein Mitarbeiter kam auf die Idee, dass es doch cool wäre, wenn wir zu diesem Anlass einen Roboter bauen würden. Und wir taten es. Neun Monate später war «Roboy» da, also in der gleichen Zeit, die ein menschliches Anzeige

Kind für seine Entwicklung im Mutterleib benötigt. Eigentlich waren wir sogar ein wenig schneller als die Natur – es hat bei uns nicht die vollen neun Monate gedauert.

Das erscheint ziemlich rasant für ein solch komplexes Projekt. Das ist es. Wir zeigen damit auch, dass es eben nicht mehr Jahre, sondern nur noch Monate dauert, um einen hochent-

»Wir waren ein bisschen

schneller als die Natur.

wickelten humanoiden Roboter zu bauen. Das wollten wir mit «Roboy» klar demonstrieren. Und die Konstruktionsarbeit war nur ein Teil der Herausforderung: Wegen der Kurzfristigkeit des Projektes konnten wir nicht auf die bewährten Geldgeber wie die EU oder den Nationalfonds zurückgreifen, denn das wäre viel zu lange gegangen. Einen Teil der Kosten, die etwa eine halbe Million Franken betragen, generierten wir per «Crowd Funding», einen anderen Teil stellten uns Sponsoren zur Verfügung.

Und haben Sie den ganzen Betrag zusammen bekommen? Nicht ganz, wir müssen etwa noch 100 000 Franken an offenen Rechnungen begleichen. Deswegen hat es für uns hohe Priorität, dass es uns gelingt, aus «Roboy» Kapital zu schlagen. Wir planen dafür ein Spin-off Unternehmen zu gründen, in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München. Die sind sehr gut, wenn es um den Wissenstransfer geht. Und wir avisieren auch den chinesischen Markt. Dieser Spin-

off soll natürlich nicht nur den fehlenden Geldbetrag reinbringen, sondern sich in ein florierendes Unternehmen entwickeln.

Wie könnte denn der praktische Einsatz von «Roboy» aussehen? «Roboy» ist in erster Linie ein Botschafter der Technologie, eine Wissenschaftsplattform. Das heisst, er zeigt auf, was in den Bereichen «Künstliche Intelligenz» sowie «Robotik» mit dem derzeitigen Stand der Technik möglich ist. Aus diesem Grund sind Forschungslabore, die weltweit in verschiedenen Bereichen tätig sind, eine zentrale Zielgruppe für «Roboy». Das gilt auch für Forscher, die nicht direkt in der Robotik oder der KI arbeiten. Zum Beispiel lässt sich anhand von «Roboy» wunderbar erkennen, wie die Mechanik des menschlichen Körpers funktioniert, da er genau auf diesen physikalischen Prinzipien aufgebaut wurde. Biomechaniker und Sportwissenschaftler könnten mit ihm also grosses Forschungspotenzial erschliessen. Dafür müssen wir aber noch einen «Roboy»-Bausatz entwickeln, den man zu einem guten Preis anbieten kann. Was wäre denn ein guter Preis? Ich denke weniger als 20 000 Euro sollte sich eigentlich jedes Forschungslabor leisten können. Damit wir so günstig kommen, könnten wir beispielsweise die Bauteile ohne Motoren verschicken, dann kann jeder Empfänger den Antrieb wählen, der für ihn finanziell am besten passt. Wenn jemand einen vollständigen «Roboy» von uns möchte, kostet das natürlich dann ein bisschen mehr. Aber das sind noch erste Ideen, ein fixfertiges Businessmodell gibt es noch nicht. Wie sieht Ihr Tag als Leiter des Artifical Intelligence Labs aus, wenn Sie nicht gerade Roboter bauen? Ich reise sehr viel. Der Austausch mit anderen Forschungsinstitutionen und möglichen

Shake-hands mit «Roboy»: Rolf Pfeifer, Leiter des Artificial Intelligence Lab der Uni Zürich,


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Inte rv iew

» In einer Spin-off Firma haben wir einen Roboterfisch

gebaut, der schwimmen und die Tiefe im Wasser kontrollieren kann. Investoren weltweit ist sehr wichtig. Gerade kam ich von der ICRA aus Karlsruhe zurück. An solchen Anlässen hält man Vorträge und lauscht diesen, tauscht Ideen aus und lernt die wichtigen internationalen Akteure persönlich kennen. Daneben halte ich regelmässig Vorlesungen an der Universität Zürich, was ich sehr gerne tue. Bin ich im Labor, beantworte ich Medienanfragen, diskutiere mit meinen MitarbeiterInnen, oder führe Sitzungen durch. Heute kommt beispielsweise eine Delegation aus Russland vorbei, um mit uns über «Roboy» zu sprechen. Am Nachmittag geht es dann nach Valencia, wo ich mehrere Gastvorlesungen halte. Tags darauf treffe ich unsere Sponsoren und wir präsentieren ihnen einen Roboterfisch.

Bitte was? In einer Spin-off Firma unseres Labors haben wir einen Roboterfisch gebaut, der schwimmen kann sowie – und das ist ganz schön knifflig – die Tiefe im Wasser kontrollieren kann. Für die Fortbewegung haben wir ein japanisches Vorgehen übernommen, das extrem energieeffizient ist. Es geht uns darum, die Unterwasserfortbewegung zu erforschen. Wie kamen Sie dazu, sich mit künstlicher Intelligenz auseinander zu setzen? Ich habe Physik und Mathe an der ETH studiert und wusste nach dem Studium nicht recht, was ich machen wollte. Ich arbeitete dann eine Weile bei IBM, was mir aber nicht lange zusagte. Danach organisierte ich im Rahmen der «Experimentierphase» der ETH Vorlesungsreihen. Es nahmen interessante Fachleute daran teil. Dabei lernte ich Ulrich Moser kennen, einen Psychoanalytiker und Professor für klinische Psychologie, der neurotische Abwehrprozesse aus der Freud’schen Theorie per Computersimulation abbilden wollte. Er fragte mich an, ob ich für ihn Träume simulieren wollte. Ich sagte zu. Um die Simulation aufzubauen, musste ich Prinzipien der künstlichen Intelligenz lernen und anwenden. Das war mein Einstieg.

präsentiert den Roboterjungen der Öffentlichkeit.

Heute leiten Sie das Artifical Intelligence Labor der Uni Zürich. Welche Erkenntnisse haben Sie seither gewonnen? Viele Forschungen von damals in diesem Bereich ergaben wenig. Wir wollen erforschen, was Intelligenz ist und was sie ausmacht, wie

sie entsteht. Lange bediente man sich aber Modellen, welche die körperliche Komponente ausser Acht liessen. Das funktioniert letztlich nicht, denn das, was wir «Denken» nennen, ist ein evolutionärer Prozess, der über Millionen Jahre an einen Organismus gekoppelt war. Das Hirn ist immer Teil eines Körpers, der in einer Umwelt überleben muss. Zudem ist unser Körper die einzige Art, mit unserer Umgebung zu kommunizieren. Darum spielen der Körper und damit die Robotik eine wichtige Rolle, wenn man natürliche Intelligenz ergründen will.

Klingt als ob Ihre Arbeit auch eine philosophische Komponente hat. Das ist sicherlich der Fall. Wenn man Roboter baut, stellt man sich plötzlich auch ganz existenzielle Grundsatzfragen, über die eigene Entstehung, Evolution und darüber, was das «Wesen» des Menschen ausmacht. Wann dominieren Roboter unseren Alltag? Das kommt sehr darauf an, was man unter künstlicher Intelligenz und Roboter versteht. Die klassische künstliche Intelligenz ist nicht biologisch, sondern besteht aus cleveren Algorithmen, die eine Maschine auf verschiedene Situationen richtig reagieren lassen. Wir haben zudem auch jetzt schon viele Roboter in unserem Alltag. Ein unbemannter Zug am Flughafen oder die Metro Linie 14 in Paris können im weitesten Sinne als Roboter gesehen werden, da sie ja selbstständig in der realen Welt handeln. Ähnliche Systeme sollen in nicht allzu ferner Zukunft auch auf der Strasse eingesetzt werden, Autos also, die selber fahren. Aber die Roboter werden nur zum Teil humanoider Art sein. Warum? Ein humanoider Roboter ist uns Menschen nachempfunden. Und wir können – überspitzt gesagt – nichts richtig gut. Für sehr viele Tätigkeiten gibt es Maschinen, die das präziser, billiger, schneller und ohne Ermüdungserscheinungen durchführen. Wenn wir zum Beispiel von Hand eine Schraube eindrehen müssen ist das sehr inneffizient. Warum sollten wir einen Roboter machen, der damit die genau gleichen Probleme hat? Es gibt aber Bereiche, in den humanoide Roboter eingesetzt werden könnten. Etwa im Pflegesektor. Aber auch da sind letztlich Menschen notwendig.

Innovation anschaulich erleben Nach der zweiten Durchführung im Jahr 2011 findet die swissT.fair am 6./7. Juni 2013 bereits zum dritten Mal in Zürich statt. Sie gibt einen Eindruck über die Technologie, die sich rasant entwickelt. Daher haben auch in diesem Jahr die Unternehmen an der swissT. fair viel Neues zu zeigen. Rund 110 Aussteller informieren in Zürich über ihre Innovationen und Visionen für die Zukunft. Neben vielen spezialisierten kleineren Unternehmen werden auch die wichtigsten Player und grossen Anbieter der Branche vor Ort sein. Fachleute können sich über aktuelle Technologietrends informieren und ihr Wissen an Präsentationen vertiefen. Studierende erhalten die Möglichkeit, zu sehen, was ihre zukünftige Branche bewegt: Sie können die wichtigsten Unternehmen kennenlernen und sich in der job.box über die Chancen auf dem Arbeitsmarkt informieren. Die swissT.box Robotics zieht mit Prof. Rolf Pfeifer als Key-Referent Besucher an. Er berichtet über den «Roboy» und die Möglichkeiten «künstlicher Intelligenz». Roboy selbst ist während der ganzen Messe als Stargast dabei. Weiter präsentieren die Aussteller des Bereichs Mess- und Prüftechnik interessante Fachbeiträge über die Möglichkeiten in Ihrer Branche. Die job.box bildet einen Hauptprogrammpunkt für angehende Fachkräfte. Die Aussteller präsentieren ihre Stellenangebote – und erwarten die Interessierten an ihrem Stand, um sie im persönlichen Gespräch weiter zu informieren. Die Messe in Zürich richtet sich an ein interessiertes Fachpublikum aus Automation, Elektronik, Maschinen- und Anlagebau. Mehr Informationen sind unter swisstfair.ch zu finden.

Publireportage

Wer neue Ideen hat, sollte sie schützen Die Schweiz ist eines der innovativsten Länder der Welt. Doch wer Neues erfindet, muss aufpassen: Unerlaubte Nachahmungen können den Unternehmenserfolg schmälern. Mit Copyrights, Marken und Patenten lässt sich dieses Problem lösen. Christophe Saam arbeitet an der Grenze zwischen Technik und Recht: Als Anwalt für europäisches Patentrecht sorgt Saam täglich dafür, dass Innovationen aus der Schweiz und dem angrenzenden Ausland im internationalen Umfeld geschützt sind. Ein teilweise sehr komplexes Unterfangen, wie Saam, der für P&TS Intellectual Property in Neuchâtel arbeitet, erklärt. «Der Prozess ändert sich jedes Mal, je nachdem, mit welcher Art von Innovation wir es zu tun haben.» Während man beispielsweise im Fall von künstlerischer Arbeit und Software ohne eine Anmeldung ein Copyright erhält, muss man für technische Erfindungen, beispielsweise Maschinen, ein Patent anmelden. Dieser Schutz ist entscheidend, um im heutigen Markt zu bestehen, erklärt Saam. «Viele Schweizer Unternehmen lassen gewisse Komponenten eines Produktes zum Beispiel in Asien herstellen. Das macht es nötig, dass diese Teile geschützt sind, auch gemäss dem im Ausland geltenden Recht.» Wird das versäumt, besteht die Gefahr, dass diese Komponenten einfach kopiert

werden. Hier kann Saam aber auch beruhigen: «Die Lage, zum Beispiel in China, ist nicht so schlimm, wie viele vielleicht glauben.» Die Zusammenarbeit mit den chinesischen Patentämtern funktioniert sehr gut. Neben Partnerschaften in China unterhält P&TS Intellectual Property ein Netzwerk mit 65 Ländern in der ganzen Welt. «Für uns ist zudem wichtig, dass wir für unsere Kunden in der Schweiz, Deutschland und Frankreich vor Ort erreichbar sind und auch zu ihnen kommen können.» Ein Grossteil dieser Kunden ist im ITBereich tätig, aber viele kommen auch aus der Maschinenindustrie und der Uhrenbranche. «Wir sind sehr stark aufgestellt, wenn es um den Schutz von technischen Entwicklungen geht.» Denn das Team von P&TS Intel-

lectual Property bringt auch das nötige Know-how mit: Es umfasst im Kern neun Ingenieure und Physiker mit Juraausbildung sowie zwei Juristen oder Rechtsanwälte. Und da das Patentbusiness sehr international ausgerichtet ist, ist auch das Team multikulturell. So arbeiten Personen mit, deren Muttersprache Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Polnisch oder Chinesisch ist. Eingehende Recherche ist wichtig Wünscht ein Unternehmen eine Beratung, ist das erste Gespräch kostenlos. Darin untersuchen die Experten von P&TS Intellectual Property, um welche Art Innovation es sich handelt. «Wir müssen wirklich verstehen können, worum es bei der Idee geht, wie sie funktioniert und welchen Mehrwert sie bietet.» Daraus erschliessen sich dann die verschiedenen Möglichkeiten für den Schutz, auch im Bezug auf Produktions- und Zielmarkt. Kernfragen: Ist das Produkt wirklich neu? Lohnt sich der Schutz? Und welche Art des Schutzes ist geeignet? «Die eigentliche Abwicklung übernehmen dann wir», erklärt Saam. Ein wesentlicher Teil der Recherche ist auch, sicherzustellen, dass mit einem Produkt keine bestehenden Patente, Designs oder Marken verletzt werden. «Das kann schnell passieren und zwar unbeabsichtigt.» Ist das der Fall, geben die Berater Vorschläge, wie man das Produkt anpassen kann, damit keine rechtlichen Probleme entstehen.


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z ukunft

recycling

Das Reziklieren von Kunststoff hat noch viel Wachstumspotenzial. Zudem soll es möglich werden, Phosphor aus Klärschlamm zu gewinnen.

«Schon beim Produktdesign ans Recycling denken» Nirgendwo auf der Welt wird so viel Abfall wiederverwertet wie in der Schweiz. Mit neuen technischen Entwicklungen soll die Recyclingquote weiter wachsen. text Claudia Benetti

Die Schweizerinnen und Schweizer sind die Weltmeister im Recycling von Abfällen. Seit 2010 werden mehr Abfälle der Wiederverwertung zugeführt als verbrannt. Und das, obwohl die Menge Siedlungsabfälle in den letzten 35 Jahren kontinuierlich gewachsen ist: Haushalte und Gewerbetriebe produzieren heute mit rund 5,5 Millionen Tonnen doppelt so viel Kehricht wie noch 1980. Der Erfolg ist laut Matthias Traber von Swiss Recycling, dem Dachverband der in der Separatsammlung tätigen Schweizer Recycling-Organisationen, hauptsächlich auf das Engagement der Privatwirtschaft zurückzuführen. Der Aufbau von effizienten Sammelsystemen wurde gefördert und stabile Finanzierungssysteme wurden etabliert. Zudem ist die Bevölkerung auf die Abfallthematik sehr gut sensibilisiert: Abfälle separat sammeln und umweltgerecht entsorgen ist für die Schweizerinnen und Schweizer schon längst zu einer Selbstverständlichkeit geworden. Ins_296x147mm.qxp:Layout 1

Immer mehr wird heute separat gesammelt

Das Recycling ist keine neue Entwicklung. Schon in der Antike wurden Abfälle wiederverwertet. «Nur die Motive haben sich verändert», so Traber. Führten früher Armut und ein erhöhter Rohstoffbedarf in Kriegszeiten zu einer Abfallverwertung, stehen heute Rohstoffknappheit, Kosteneinsparungen und die Reduktion von Schadstoffemissionen im Vordergrund. Technische Entwicklungen in den letzten zwanzig Jahren führten dazu, dass immer mehr Faktionen der Wiederverwertung zugeführt werden konnten. So werden heute nicht mehr nur grobe Teile wie Glas, Papier, Aludosen und PET-Flaschen aus dem Abfall sortiert, sondern auch kleine Partikel aus der Asche des verbrannten Kehrichts. Mit speziellen Magneten etwa werden heute Metalle wie Kupfer und Eisen aus den Verbrennungsrückständen in Kehrrichtverbrennungsanlagen zurückgewonnen. Für eine schnelle, einfache und kostengünstige Abfallsortierung setzen Reyclingbetriebe heute zudem NIR-Geräte ein. Diese Apparate können mittels der Nahinfrarottechnologie kostengünstig grössere Gegenstände wie PET-Flaschen und Aludosen auf einem Laufband erkennen, so dass diese anschliessend mechanisch getrennt werden können. Denn auch wenn PET-Flaschen und Alumini-

21.5.2013

9:35 Uhr

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umdosen in der Schweiz getrennt gesammelt werden, kommt es immer wieder vor, dass Abfallmaterial in den falschen Separatsammelbehälter geworfen wird. Phosphor- und Kunststoffrecycling kommt bald

Für weiter wachsende Recyclingraten in der Schweiz arbeiten Ingenieure und Forscher heute intensiv an neuen Innovationen

» Mit Ausnahme von

PET-Flaschen werden Kunststoffe heute so gut wie gar nicht wiederverwertet.

für die Branche. Vielversprechend sind die in Entwicklung stehenden Techniken, um Phosphor aus dem Klärschlamm zurückzugewinnen. Phosphor kommt in Düngern vor und gehört zu den Rohstoffen, dessen Vorkommen weltweit wohl schon in wenigen Jahren erschöpft sein werden. Neue technische Möglichkeiten werden

es aber schon bald möglich machen, diesen für Gartenbau und Landwirtschaft wichtigen Mineralstoff fast vollständig aus dem Klärschlamm zu extrahieren und ihn wieder neuen Düngemitteln zuzuführen. Ein grosses Potenzial hat auch das Recyceln von Kunststoffen. Mit Ausnahme der PET-Flaschen werden diese Materialien heute so gut wie nicht wiederverwertet. Denn Kunststoffe sind meist Verbundstoffe und bestehen aus mehreren Materialien, die oft so fest aneinanderkleben, dass sie nicht voneinander getrennt werden können. Die Trennung dieser Materialien aber ist fürs Recycling unumgänglich. «Doch es ist nur noch eine Frage der Zeit, bis auch Kunststoffe im grösseren Stil recycelt werden können», meint Patrik Geisselhardt, Geschäftsführer von Swiss Recycling. Entwickler testen bereits entsprechende Verfahren in Versuchsanlagen, mit denen beispielsweise die in Tetrapacks oft enthaltenen Materialien Polyethylen und Aluminium maschinell einfach voneinander getrennt und danach recycelt werden können. Kontinuierliche Sensibilisierung breiter Kreise

Für andere Kunststoffe, etwa für Hohlkörperverpackungen, die für Waschmittel und Shampoos benutzt werden, gibt es bereits praxistaugliche Recyclingtechniken. «Die Migros etwa führt die flächendeckende Separatsammlung für

diese Fraktion bis Ende 2013», so Geisselhardt. Steigende Rohstoffpreise fördern das separate Sammeln und Recyceln. Nicht nur technische Entwicklungen sind nötig, damit die schon hohe Recyclingrate in der Schweiz auch in Zukunft noch weiter wächst. Bevölkerung und Industrie müssen weiter sensibilisiert, politische Zielsetzungen für die Abfallwirtschaft klar formuliert werden. «Zudem müssen Produkthersteller vermehrt schon beim Design an ein späteres Recycling der Verpackung denken», so Geisselhardt. Beim Design von PET-Flaschen beispielsweise, wählten Produktdesigner bewusst von Anfang an nur recycelbare Etiketten, Deckel und Farben, damit diese nach Gebrauch leicht und kostengünstig wiederverwertet werden können. Auch wenn technisch in der Recyclingindustrie heute vieles möglich ist, gibt es noch einige «Knacknüsse» für die Forscher. Ein solches Problem stellen beispielsweise die «Seltenen Erden» dar. Diese speziellen Metalle können heute noch nicht aus einem Stoffkonglomerat herausgelöst werden. Sie werden etwa für die Herstellung von Handys, Röhren- und Plasmabildschirmen gebraucht und sind Bestandteil von speziellen Magneten, wie sie etwa in Elektro- und Hybridmotoren vorkommen. Viele dieser Seltenen Erden sind giftig und stellen eine entsprechende Belastung für die Umwelt dar.

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Energie

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Fo kus

Neue Technologien für grüne Stromversorgung Die Energieversorgung der Schweiz ist im Umbruch. Industrie, Hochschulen und Bund arbeiten auf Hochtouren an Konzepten und Innovationen für eine nachhaltige Stromversorgung. text Claudia Benetti

Mit der «Energiestrategie 2050» will der Bundesrat den schrittweisen Ausstieg aus der Atomenergie vorantreiben, den Energieverbrauch senken und die Nutzung erneuerbarer Energieträger fördern. Rund 40 Prozent der verbrauchten elektrischen Energie in der Schweiz wird heute über mit Atomstrom gedeckt. Um diesen mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu ersetzen, braucht es eine Reihe von Massnahmen. Im Fokus steht die Effizienzsteigerung. Zudem dürfte die Umstellung auf eine nachhaltigere Stromversorgung in der Schweiz zu mehr verteilten Stromquellen führen. All diese Entwicklungen stellen teilweise neue technische Anforderungen an die Stromversorgungseinrichtungen. Um diesen gerecht zu werden, forschen Ingenieure und Wissenschaftler im In- und Ausland an neuen Technologien und Verbesserungen.

Stromtransport über grosse Distanzen

Ein weiterer Forschungsbereich ist das Stromnetz. Wissenschaftler prüfen beispielsweise, welche Rolle ein vermaschtes HochspannungsgleichstromübertragungsNetz (HGÜ-Netz) im Zusammenspiel mit bestehenden Wechselstromnetzen spielen kann und welchen Anforderungen es genügen müsste. Ein solches Konzept könnte einmal für ein europäisches Netz genutzt werden, um Strom aus erneuerbaren Energiequellen über längere Strecken vom Produktionsort zu den Verbrauchszentren transportiert werden könnte. Mit dem Anschluss an ein solches Netz könnte die Schweiz vielleicht einmal Strom aus Windkraftanlagen im Norden und Sonnenenergie aus dem Süden beziehen. Mit der HGÜ-Übertragungstechnik ist der Energieverlust bedeutend kleiner als in vergleichbaren Wechselstromnetzen. Sie wird bereits erfolgreich in Windpark-Offshore-Anlagen im Norden und in China für den Strom-

transport über längere Strecken genutzt. Allerdings erfolgt der Stromtransport erst von Punkt zu Punkt und noch nicht in HGÜ-Netzwerken. «Mit der Entwicklung von extrem schnellen Leistungsschaltern ist aber auch der Bau von vermaschten Netzen absehbar», erklärt Michael Moser, Bereichsleiter im Bundesamt für Energie. Die Entwicklung eines globalen grünen Stromnetzes wird im Ausland bereits vorangetrieben. Deutschland etwa hat kürzlich Korridore ausgeschieden, um später einmal Windkraftstrom vom Norden über das ganze Land bis in die Lastzentren im Süden des Landes zu transportieren. Intelligent gesteuerte Stromnetze

Für effizientere lokale Stromnetze arbeiten Forscher an der Weiterentwicklung von Smart Grids. Damit sind intelligente Stromnetze gemeint, die die kommunikative Vernetzung und Steuerung von Stromerzeugern, Speichern, elektrischen Verbrauchern umfassen. «Diesen Smart Grids kommt insbesondere bei der Integration

Mehr Effizienz bei der Stromproduktion

Bei der Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen zielen die Forschungsarbeiten hauptsächlich darauf ab, den Wirkungsgrad der jeweiligen Technologie zu verbessern. Für eine effizientere Nutzung von Wasserkraft beispielsweise tüfteln Entwickler an Hochschulen und in der Industrie, mit Hilfe von Computersimulationen die Effizienz der Turbinen zu steigern und die Leistung von Generatoren zu verbessern. Für bessere Photovoltaikanlagen arbeiten sie an neuartigen Materialien, die eine höhere Ausbeutung bringen. In der Geothermie geht es vor allem darum, mit welchen technischen Mitteln die Erdwärme genutzt werden kann, um mit ihr nicht mehr nur Wärmepumpen zu betreiben, sondern auch Strom herzustellen. Dazu wird an einer Weiterentwicklung der Bohrtechnologie gearbeitet, mit der künftig tiefer gebohrt werden kann, um höhere Temperaturen aus dem Erdinneren nutzen zu können.

grosser Mengen erneuerbarer Energien ins Stromsystem eine wichtige Rolle zu», sagt Moser. Um einmal grosse Mengen Strom aus verschiedenen dezentralen Kraftwerken gleichzeitig ins lokale Stromnetz einspeisen zu können, braucht es zum

» Die Entwicklung eines

globalen grünen Stromnetzes wird im Ausland bereits vorangetrieben.

Beispiel eine intelligente Spannungsreglung. Regelbare Ortsnetztrafos können sich durch eine dynamische Veränderung ihres Übersetzungsverhältnisses den aktuellen Bedürfnissen anpassen. Ausser der Erprobung in Pilotprojekten tüfteln Forscher daran, wie diese Technologie möglichst effektiv eingesetzt werden kann. Die mengenmässig stark schwankende Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen stellt auch neue technische Anforderungen an Speichergeräte. Entwickler arbeiten darum an der Weiterentwicklung von Batterien, die vielleicht einmal dezentral eingesetzt werden und die grossen, zentralen Pumpspeicherwerke in der Schweiz ergänzen können. Ausserdem arbeiten Industrie und Hochschulen an neuen Apparaturen, die die Spannungs- und Stromverläufe in den Stromnetzen künftig genauer messen und steuern können. Die Entwicklung von besseren Steuergeräten geht zudem hin zu neuartigen Systemen, die virtuell einmal viele kleine Stromanlagen zusammenschalten und wie eine grosse betreiben können. Auch eine Frage der Kosten

Das Stromnetz der Zukunft ist flexibler und leistungsfähiger als das heutige.

Vieles ist heute technisch schon machbar, um vermehrt Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu produzieren und zu nutzen. Dass es bei der Umsetzung noch hapert, hat Kostengründe. Auch fehlen noch die politischen Weichenstellungen, wie die Umstellung auf eine grünere Stromversorgung konkret bewerkstelligt werden soll. Hinzu kommt, dass das mittlerweile gut 40 Jahre alte Stromnetz in der Schweiz schon heute erneuert werden sollte, obschon noch nicht klar ist, wie der Strom in Zukunft tatsächlich einmal erzeugt wird und welche Technologien sich durchsetzen werden.

Drei Fragen an Thomas Järmann* Wie hat sich der Beruf des Ingenieurs gewandelt? Das Aufgabenfeld ist breiter geworden. Dem tragen wir in der Ausbildung Rechnung. Gefragt sind Analytiker, die in der Lage sind, komplexe Probleme anzugehen, Daten auszuwerten und geeignete Massnahmen abzuleiten. Zudem wird von Ingenieuren verlangt fachlich interdisziplinär zu arbeiten, das ist der heutige Praxisstandard. Der Informatiker muss mit dem Maschineningenieur zusammenarbeiten und dessen Probleme auch verstehen. Nur so kann ein Team funktionieren. Das fördern wir in der Ausbildung, nebst der Vermittlung von Fachwissen.

Wer sollte ein Ingenieurstudium in Betracht ziehen? Grundsätzlich ist der Weg für alle geeignet, die Interesse am Ingenieurberuf mitbringen. Das analytische Wesen ist wichtigste Voraussetzung. Man muss kein Technikexperte sein, die Grundlagen lernt man im Studium. Um die Ausbildung beginnen zu können, sollte man eine Lehre in einem studium-nahen Beruf mit Berufsmatur abgeschlossen haben oder eine gymnasiale Matur mit einem einjährigen Praktikum.

Welche Herausforderungen erwarten Ingenieure? Ingenieure sind gefragte Fachkräfte, die zukunftsrelevante Probleme zu lösen haben. Die drei grossen Themen sind: Energie, Mobilität und Gesundheit. Die Entwicklung von Lösungen für nachhaltige Energie ist eine zentrale Herausforderung. Die wachsende Bevölkerung erfordert u.a. neue Konzepte im ÖV. Und im Medizinalbereich werden Innovationen nötig, auch wegen der Überalterung. Auf diese Herausforderungen bereiten wir unsere Studierenden vor. *Prof. Dr. Thomas Järmann, Leiter Lehre School of Engineering, ZHAW

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Überblick

aut omation

Ohne den Einsatz von Maschinen kann die Industrie nicht funktionieren. Neue Geräte und Programme ermöglichen eine nachhaltige Produktion. Doch dafür braucht es Fachleute, die die Maschinen entwickeln.

Auf Knopfdruck läuft alles vollautomatisch Ohne Automation funktioniert eigentlich nichts mehr. Sie ermöglicht es der hiesigen Industrie, Produkte schnell, qualitativ hochwertig und effizient zu produzieren. Das Potenzial ist gross und Fachleute gefragt. text Matthias Mehl

Es wird immer mehr automatisiert. Dieses Fazit ziehen die Verantwortlichen der Fachmesse «Automation Schweiz 2013», die anfangs Jahr in Winterthur über die Bühne ging. Eine Trend: Die Automatisierung erfasst immer mehr Lebensbereiche. So wird sich laut Experten der Gesundheitsbereich stark verändern. Die Pflege von Patienten wird mehr und mehr von Robotern erbracht. Führend in diesem Bereich ist Japan, das Land mit der höchsten Überalterung überhaupt. Dort werden schon heute für die Bewohner beispielsweise künstliche Katzen und Robben eingesetzt, die den alten Menschen Gesellschaft leisten. So wird versucht, den Mangel an Personal auszugleichen und den Auswirkungen des demografischen Wandels entgegenzuwirken. Der nächste Schritt in Japan: Pflegeroboter, die verschiedene komplexe Tätigkeiten

selbstständig übernehmen können. In der Schweiz ist dies ist allerdings noch Zukunftsmusik. In anderen Bereichen dagegen, wie etwa der Industrie, sieht das ganz anders aus, weiss Prof. Dr. Roland Anderegg, Leiter des Institutes für Automation der Fachhochschule Nordwestschweiz. «Es gibt heute eigentlich kein industrielles Produkt mehr, das ohne automatische Prozesse entsteht.» Denn unter «Automation» werden eigentlich drei Begriffe zusammengefasst, die auch zusammenspielen: Maschinenbau, Elektrotechnik sowie Informatik, gemeinsames Bindeglied ist die messund Regeltechnik (Systemtechnik). Die Maschine Macht, was der Mensch nicht tun sollte

Die Automation war und ist die Folge der zunehmenden Industrialisierung. Arbeitsprozesse, die stets gleich blieben und dazu repetitiv waren, wurden schnell an Maschinen «ausgelagert». Die Vorteile liegen auf der Hand: schnellere und präzisere Produktion, das Einsparen von Personalkosen und eine bessere Berechenbarkeit. Doch ging es damals wie heute nicht ausschliesslich um die Steigerung der Arbeitseffizienz. Maschinen werden auch eingesetzt, um Arbeiten zu erledigen, die man Menschen nicht zumuten kann, da sie schlicht zu gefährlich sind. Und

je häufiger Maschinen in der Industrie zum Einsatz kamen, desto besser und technisch vielseitiger wurden sie. Heutige Maschinen sind – je nachdem, in welchem Einsatzgebiet sie gebraucht werden– sehr komplex und können weit mehr, als einfach nur immer den gleichen Ablauf zu reproduzieren. «Heute gibt es Baumaschienen, da drücken Sie auf einen einzigen Knopf und die Maschine führt dann ganze Arbeitsschritte autonom durch», führt

» Heutige Maschinen

können je nach Einsatzgebiet sehr komplex sein.

Anderegg aus. Zudem ist es möglich, dass ein System völlig ohne das Eingreifen von Menschen funktioniert oder den Menschen optimal bei seiner Arbeit unterstützt. Heute gehe es beim Automatisieren von Prozessen allerdings längst nicht mehr nur um eine schnellere oder präzisiere Produktion. «Ganz wichtig ist mittlerweile auch die Energieeffizienz.» Viele technische Innovationen der Auto-

mationstechnologie dienten nämlich dazu, den Energieverbrauch der eingesetzten Maschinen und angewendeten Prozesse zu reduzieren. Um die Energieziele des Bundes zu erreichen, wird es eine zentrale Rolle spielen, dass die Industriebetriebe ihre Energieemissionen langfristig verringern können. Auch hier sind Ingenieure gefordert. Ein markt mit klarem Wachstumspotenzial

Roland Anderegg ist überzeugt davon, dass die Automation Zukunft hat. «Man benötigt sie überall.» In allen wichtigen Segmenten der verarbeitenden Industrie spielt sie eine Hauptrolle. Dieser Meinung ist auch Lukas Inderfurth, Leiter der Medienstelle von ABB Schweiz, einem Wegbereiter der Automation in der Schweiz und weltweit. Denn nicht nur grosse Konzerne generieren eine Nachfrage nach automatischen Prozessen, sondern auch KMU. «Wir haben für ein mittelständisches Unternehmen eine Lösung umgesetzt, die dazu geführt hat, dass dieser Betrieb trotz Standort in der Schweiz international wettbewerbsfähig bleibt», sagt Inderfurth. Das zeigt, dass die Automatisierung auch genutzt werden kann, um den eigenen Produktionsstandort zu stärken und zu halten. Dies passt zu einer weiteren Beobachtung, die man an der «Auto-

mation 2013» machte: Mechatronik und automatisierte Prozessabläufe bedeuten nicht zwingend weniger Arbeitsplätze, sie können sogar neue schaffen. Die Arbeit an den Maschinen verlagert sich aber zunehmend von

» Die Fachleute im

Automatikbereich sind im Markt gefragt.

«Kontrollieren» hin zu «Überwachen». Damit dieser vorlaufende Automatisierungs-Prozess durchgeführt werden kann, braucht es die nötigen Fachleute. Roland Anderegg merkt deutlich, das die Absolventen Hochschule für Technik der FHNW gefragt sind. «Unsere Absolventen finden auch alle sehr schnell einen Job.» Die Nachfrage sei klar zu spüren. Damit die Praxistauglichkeit der Ausbildung gewährleistet ist, arbeiten Hochschule sowie Industrie sehr eng zusammen, etwa im Rahmen von Dimplomarbeiten, die sich mit «echten» Fällen und Problemen aus der Praxis auseinandersetzen.

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Softwareentwicklung

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T rends

Technische Innovation beginnt am Computer Ohne IT geht heute nichts mehr. Umso wichtiger ist es, dass Softwareingenieure stetig neue, bessere und einfachere Programme entwickeln. So entsteht in vielen Branchen neues Entwicklungspotenzial. «Ingenieurswesen» zeigt drei aktuelle Beispiele. text Rainer Hofmann

Jedes Bauprojekt kämpft mit dem gleichen Grundproblem: Hohe Qualität soll in kurzer Zeit und für wenig Geld geliefert werden. «Das war schon immer so und wird auch immer so sein», betont Christian Weiss von Autodesk, einem Hersteller von 3D-Software für Entwurf, Konstruktion und Design. Doch diesem Anspruch gerecht zu werden wird immer schwieriger. Denn: «Heute sind sehr viele Experten nötig, um ein Projekt zu realisieren.» Architekten, verschiedene Fach-Ingenieure, Brandschutzverantwortliche sowie Behördenvertreter – sie alle nehmen Einfluss auf die Planung, schrauben hier und da, ändern um und verbessern. Und jedes Mal müssen die CAD-Pläne geändert werden, was wiederum die Umsetzbarkeit beeinflusst. Das Ganze geht aber auch einfacher und effizienter. «Alle sollten immer gemeinsam an einem Modell arbeiten, das alle relevanten Daten eines Projekts zusammenfasst und in Beziehung zueinander setzt.» Beispielsweise das architektonische Raummodell und die Gebäudetechnik. Nach diesem Prinzip funktioniert das sogenannte Building Information Modeling (BIM). Um dieses Planungsprinzip umzusetzen wird mit einer BIM-tauglichen Software wie Revit ein 3D-Modell des Gebäudes erstellt. Dieses Modell lässt sich in Echtzeit verändern. Möglich macht das eine Datenbank, die dem Programm zu Grunde liegt. In ihr können alle an der Bauplanung Beteiligten die relevanten Daten erfassen und aktualisieren. Wo kommen die Wasseranschlüsse hin, welche Wand ist tragend und wo wird ein Durchbruch vorgenommen? Diese und andere Kenngrössen werden in der Datenbank festgehalten. Der Clou: Nimmt zum Beispiel der Architekt Veränderungen am Modell vor, haben alle anderen Beteiligten per Visualisierung oder Datenpaket direkten Zugriff auf die neuste Version. «So lässt sich verhindern, Anzeige

dass die verschiedenen Stellen aneinander vorbei planen und Parallelwelten entstehen», erklärt Weiss. Oder anders ausgedrückt: «Es ist Bauplanung 2.0.» So sinnvoll eine vereinheitlichte Bauplanung erscheint – in der Schweiz fristet BIM bisher nur ein Schattendasein. Auch von offizieller Seite: «Das Prinzip findet bei Bauprojekten des Bundes bisher keine Anwendung, daher gibt es auch noch keine Richtlinien spezifisch dazu», sagt Jonas Spirig, Sprecher des Bundesamtes für Bauten und Logistik. In Zukunft soll die Technologie aber auch in Schweizer Bauprojekten vermehrt eingesetzt werden. In Basel steht beispielswiese in diesem Jahr der Neubau des Felix PlatterSpitals an. Für die Planung der neuen Anlage soll BIM eingesetzt werden. Den Wiedereinstieg ins Leben vereinfachen

Entscheidenden Einfluss auf das Leben von Menschen hat die medizinische Software. Das Frauenhofer Institut in Deutschland hat vor kurzem eine neue

Technologie vorgestellt. Laut einem Presseschreiben des Institutes soll diese Anwendung Patienten stärker motivieren, ihre Übungen durchzuführen – und Rehamassnahmen daheim oder unterwegs

» Der Patient kann die

Reha-Übungen einfach daheim machen.

ermöglichen, etwa in Pausen am Arbeitsplatz. Experten sprechen hier von «Telerehabilitation». Die Grundlage dafür ist eine Technologie, die Forscher am FraunhoferInstitut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS in Berlin entwickelt haben. Sie besteht aus einem Übungseditor, einer Reha-Box und einer mobilen Sensoreinheit, die an das Smartphone angeschlossen

Branchen wie die Medizin sind stets auf neue und verbesserte Software angewiesen.

wird. Der Therapeut konzipiert im Übungseditor ein Trainingsprogramm, das speziell auf den Patienten zugeschnitten ist und dessen Anspruch sich von Woche zu Woche steigert. Dieses Programm kann der Patient in seiner Wohnung nutzen – mit Hilfe der Reha-Box – einer Art Mini-PC für Fernsehgeräte. Der kleine Rechner verfügt über einen Internetanschluss, eine Kamera und ein Mikrofon. Auf dem Fernsehbildschirm sieht der Patient Übungsabläufe, die er nachmachen kann. Die Reha-Box analysiert die Daten, die die Kamera vom übenden Patienten aufnimmt. Zuvor werden mit einer Software die Körperdaten jedes Patienten in drei Dimensionen modelliert und auf ein biomechanisches Computermodell übertragen. Sind die Angaben ausgewertet, sendet die Box sie via Internet an das Reha-Zentrum, wo der Therapeut den Fortschritt des Patienten nachvollzieht und Übungen entsprechend anpasst. Die IT wird zunehmend grün

Auch in den IT-Bereich hat das Thema «Nachhaltigkeit» Einzug gehalten. Und es gibt Verbesserungspotenzial: Weltweit trägt der ICT-Bereich mit ungefähr zwei Prozent zum globalen durch den Menschen verursachten CO2-Ausstoss bei, hält die «Fachgruppe Green IT» der Schweizerischen Informatikgesellschaft auf ihrem Fact-Sheet fest (green. it-si-ch). Dies entspreche ungefähr dem des internationalen Flugverkehrs. In der Schweiz, mit ihrer hohen Dichte von ICT Anbietern und ICT Verbrauchern, benötigt die ICT bereits ca. zehn Prozent des gesamten Stromverbrauchs. Die Lösung liegt in der intelligenten «grünen» Informatik. Doch was heisst das genau? Anbieter setzen auf eine eingehende Beratung im Vorfeld, gefolgt von einer Analyse der IT-Infrastruktur des jeweiligen Unternehmens, wo Sparpotenziale eruiert werden. Beispielsweise kann durch eine Serveroptimierung Strom gespart werden. Danach geht es unter anderem darum, die richtige technische Lösung auszuwählen, etwa ein «Remote Infrastructure Management (RIM)». Dabei handelt es sich um ein System das «lernt» und autonom funktioniert. Dadurch kann es täglich anfallende statische Aufgaben erledigen, welche sonst durch die ITMitarbeiter erledigt werden müssten. «So fallen 50 bis 90 Prozent solcher Aufgaben weg», sagt der Managing Director des Zuger IT-Unternehmens BORN Green Technologies, Christen Oesterbye.

«Fachliteratur light» Wer Ingenieur werden will, muss sich ständig mit hochkomplexen Themen beschäftigen, muss sich technisches Verständnis aneignen und in den naturwissenschaftlichen Fächern reüssieren. Dass diese Anforderungen sehr hoch sind und dass man dabei manchmal ein wenig Hilfe braucht, haben auch die Buchverlage realisiert und die Ingenieure zur Zielgruppe gemacht. Ein konkretes Beispiel dafür ist die Publikation «Physik für Ingenieure – für Dummies». Die Dummy-Bücher sind weltweit bekannt und bringen Lesern verschiedene Themen näher – auf möglichst einfache und verständliche Weise. Dass dies auch für die werdenden Ingenieure funktioniert, zeigen positive Kundenrezensionen des Buches auf verschiedenen Buchportalen. Die wohlwollenden Reaktionen verwundern auch nicht, denn geschrieben hat das Buch ein Fachmann: Christian Thomsen, Professor für Physik an der TU Berlin. Es ist aber nicht die einzige Fachpublikation, die Ingenieuren auf die Sprünge helfen soll. So sind im gleichen Verlag auch Bücher erschienen wie «Chemie für Ingenieure für Dummies» oder «Mathematik für Ingenieure für Dummies». Und wer hingegen Bedarf an Nachhilfe im Bereich Statik und Architektur hat, findet die Gedächtnisstütze in «Statik für Bauingenieure und Architekten für Dummies». An erklärender Literatur mangelt es also nicht. Dem Ingenieurstudium sollte demnach nichts mehr im Wege stehen. (red)


E i n e T h e m e n z e i t u n g v o n S m a r t Me d i a

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Fac hbe itra g

Nachwuchs

Wie die Technik spannend wird

Damit die Innovatoren von morgen neue Technologien und Systeme entwickeln können, müssen heute die idealen Bedingungen geschaffen werden.

Nachwuchsförderung braucht Ausdauer Seit der Mensch das Leben auf unserem Planeten aktiv gestaltet, tut er dies mit Hilfe der Technik. Die technische Weiterentwicklung geschieht heute schneller denn je – und genau dafür werden viele gute Ingenieurinnen und Ingenieure benötigt. text Dr. Andrea Leu, Geschäftsführerin IngCH*

Ohne technische Errungenschaften wäre unsere Welt eine völlig andere - unser Arbeitsleben würde stillstehen, die Industrie könnte die Produktion einstellen, die Wirtschaft würde stottern und auch unsere Freizeitaktivitäten wären nur mehr sehr eingeschränkt möglich. In den letzten Jahren ist die Vernetzung all dieser Lebensbereiche– nicht zuletzt aufgrund technischer Entwicklungen - grösser geworden, die Komplexität vieler Systeme, die für uns selbstverständlich sind, ist immens und die Abhängigkeiten werden immer undurchschaubarer. Wer hat überhaupt noch den Durchblick? Wer weiss, was alles passiert, wenn die Rechenzentrale einer Bank oder eines Energiehandelsunternehmens ausfällt? Wer kennt alle Zusammenhänge zwischen dem Mobilitätsverhalten

des Menschen, seinem Umweltbewusstsein und dem öffentlichen Verkehr? Wie beeinflussen sich Klimaveränderung, Landwirtschaft und Wassernutzung gegenseitig? Gefragt auf der ganzen Welt

Ingenieurinnen und Ingenieuren leisten bei all diesen Fragen einen wichtigen Beitrag. Sie sind wahrscheinlich in vielen Bereichen die einzigen, die Zusammenhänge erkennen und erklären können. Und die in der Lage sind, Lösungen zu entwickeln. Für den Berufsstand – so müsste man meinen – eine gute Ausgangslage. Ingenieurinnen und Ingenieur sind gefragt, sie werden in allen Branchen und auf der ganzen Welt gebraucht. Doch leider, und dies ist die andere Seite der Medaille, ist der Beruf weniger attraktiv als man denken könnte. Während in den letzten Jahrzehnten fast alle Studienrichtungen ein grosses Wachstum verzeichneten, ist dies in den Ingenieurfächern nur moderat der Fall. Erst in den letzten Jahren kann man in einzelnen Fachrichtungen eine Trendwende erkennen. Aber: Es gibt sie noch immer in zu wenig grosser Anzahl, die Ingenieurinnen und Ingenieure fast aller Studienbereiche! Und dies nicht nur in der Schweiz, sondern in vielen Teilen Europas und der Welt. Breite Palette an Technikprojekten

Was kann gegen diesen Mangel getan werden? Diverse Initiativen, Verbände und Institutionen auf unterschiedlichen Ebenen

setzen sich für die Nachwuchsförderung im Ingenieurbereich ein. Die internationale UNESCO Engineering Initiative, die staatliche American Competitiveness Initiative sowie Schweizer Verbände wie IngCH Engineers Shape our Future, SATW oder Swissmem verfolgen das Ziel, den Bedarf an qualifizierten Ingenieurinnen und Ingenieuren zu decken.

» Freude an Technik soll

früh geweckt werden.

Klar ist für alle, dass die Nachwuchsförderung früh angesetzt werden und die Freude an der Technik in jungen Jahren geweckt werden muss. So gibt es diverse Initiativen, die sich dafür einsetzen, dass mathematisch-naturwissenschaftliche Fächer mehr Aufmerksamkeit erhalten und dass Jugendliche besser über das «Ingenieurwesen» informiert werden. Das Wissen um die Vielfältigkeit technischer Laufbahnen wird somit in das Bewusstsein von Schülern in der Berufs- und Studienwahlphase gerückt. Die Initiativen sprechen junge Frauen und Männer an und räumen auf mit falschen Vorstellungen . Während den rund 35 Technik- und Informatikwochen, die IngCH seit über 20 Jahren jährlich in

der ganzen Schweiz durchführt, ziehen alle Beteiligten am selben Strang: So öffnen Unternehmen, die Nachwuchs benötigen, ihre Tore, Fachhochschulen und Universitäten stellen ihre Studiengänge vor, Workshopleiter zeigen den Gymnasiasten die Arbeitsweise im Ingenieurwesen und Forschungsinstitutionen erzählen von den neuesten Erfindungen. Diese Zusammenarbeit ist äusserst wichtig, um ein gesamtheitliches Bild zu erzeugen. Erfolg durch Kontinuität

Schulen haben heute die Möglichkeit, eine Vielzahl von Technikprojekte durchzuführen bzw. ihre SchülerInnen zu animieren, daran teilzunehmen. Die Palette reicht vom eintägigen Grossevent über Wettbewerbe und praxisorientierte Unternehmensbesuche bis zu einwöchigen Intensivprojekten. Ein Kriterium ist allen Initiativen gemeinsam: Sie sind nur dann erfolgreich, wenn sie langfristig angelegt sind. Denn eines ist klar: In der technischen Nachwuchsförderung braucht es Ausdauer und Kontinuität. Auch wenn einige Projekte vor rund 20 Jahren mit Startschwierigkeiten zu kämpfen hatten, ist die Nachfrage für diverse Projekte heute grösser als das Angebot. Dies zeigt, wie wichtig die Nachwuchsförderung im Ingenieurwesen ist. *IngCH Engineers Shape our Future ist eine Vereinigung mit 27 Mitgliederfirmen, die sich seit 1987 für die Förderung eines qualitativ guten Ingenieurnachwuchses einsetzt.

Wissen vermitteln und dabei unterhalten – das ist das Konzept des Swiss Science Center Technorama. Und das zieht viele Wissensdurstige an: Mit jährlich über 270 000 Besuchern gehört das Technorama zu den meistbesuchten Kulturinstitutionen im Kanton Zürich. Es ist eines der zehn grössten Schweizer Museen, obgleich es in der Kategorie «Science Center» einmalig ist. Das Technorama gestaltet dabei nachhaltig die Art und Weise, wie Naturwissenschaften wahrgenommen, gelehrt und gelernt werden. Eine zentrale Zielgruppe des Science Centers sind Schüler. Im vergangenen Jahr haben über 65 000 von ihnen das Technorama im Klassenverband besucht. Dieser hohe Wert belegt das offensichtliche Bedürfnis von Lehrpersonen, ihren Unterricht gezielt und stufengerecht (Volksschule, Sekundarstufe I und II) durch die Angebote des Technorama zu ergänzen. Im Zusammenhang mit der sog. MINT-Problematik (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) spielt das Technorama somit eine Schlüsselrolle. Eine möglichst früh einsetzende Begegnung mit den Naturwissenschaften soll nicht nur einen humanen und demokratischen Fortschritt sichern, sondern auch den zukünftigen Wohlstand der Schweiz gewährleisten. Diesen Anspruch des Technorama und seinen Einfluss für den Werkplatz Schweiz haben auch führende Schweizer Unternehmen und Wirtschaftsverbände wie Swiss Engineering STV erkannt. Unter dem Dach der «Vereinigung Technorama und Wirtschaft VTW» unterstützen sie das Technorama und leisten damit einen aktiven Beitrag für die naturwissenschaftliche und technische Nachwuchsförderung in der Schweiz.

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AUTOMATION ohne IT? Seit 1986 in der industriellen Automation und deren Integration tätig Es gibt viele Anbieter von Lösungen im Bereich Steuerung für die verschiedensten Anwendungen. Was nützt jedoch eine Steuerung, wenn sie nicht in ein übergeordnetes System wie zum Beispiel einem MES angebunden ist? Wie können Hürden zwischen der Steuerungswelt und der IT-Welt überwunden werden? In vielen Unternehmungen wird das Büro-Netzwerk und das Produktions-Netzwerk nur sehr zurückhaltend oder gar nicht verknüpft. Die Gründe sind vielfältig. Dank der Technology kann heute sichergestellt werden, dass nur Berechtigte ins Produktionsnetzwerk Zugriff haben. Aber wer kennt sich in beiden Welten aus? Viele Unternehmer sind skeptisch bei der Verknüpfung der beiden Welten. Beat Schneider, IT-Verantwortlicher bei M+S Industrielle Automation AG und ehemaliger SPS-Software-Programmierer, sieht einen Grund in den unterschiedlichen Anforderungen: «Der Produktionsleiter ist bestrebt, dass seine Anlage immer läuft. Der IT-Verantwortliche hat die Sicherheit des Netzwerkes zu gewähren.» Diese Ansicht teilt Marco Valsecchi, Produktionsleiter bei der Fritz Schiess AG in Lichtensteig: «Am Anfang hatten wir Mühe mit dem Gedanken, dass unsere 120 PC‘s und 20 Server mit den Produktionsmaschinen verbunden sind. Weil M+S Maschinensteuerungen für uns realisiert und gleichzeitig auch das IT-Netzwerk betreut, haben wir uns zu diesem Schritt entschlossen. Ein guter Entscheid. Sicher auch darum, weil M+S beide Seiten – Automation & IT – kompetent vertritt.»

Firmensteckbrief M+S Industrielle Automation AG Ohrbühlstrasse 25 CH-8409 Winterthur www.msia.ch +41 52 243 0101 Marcel Gisler m.gisler@msia.ch

Der Knackpunkt bei einer Integration liegt beim gemeinsamen Kommunikationsprotokoll und der Schutzeinrichtung, welche ein unerwünschter Zugriff auf die Produktionsanlage verhindert. Dies unterstreicht Christian Saner, Leiter Control Systems von MAN Diesel & Turbo Schweiz AG: «Früher lieferten wir autonome oder wenig vernetzte Steuerungen für unsere Kompressoren. Heute will man auf unsere Anlagen von beinahe überall zugreifen. Somit werden wir mit Aufgaben wie Switch, Fernwartung aber auch Router respektive Firewall konfrontiert. Wir schätzen es mit M+S einen Partner zu haben der uns einerseits Steuerschränke mit der zugehörigen Software liefert und uns andererseits bei den Vernetzungsaufgaben unterstützt.» AUTOMATION ohne IT? Autonome Steuerungen wird es immer geben. Mit dem EthernetStecker an den Steuerungen sind erste Voraussetzungen geschaffen, um die Bürowelt mit der Automationswelt zu verknüpfen. Für eine erfolgreiche Verknüpfung benötigt es grundlegende Kenntnisse in der Automation und der IT. M+S Industrielle Automation AG ist täglich in beiden Welten tätig.

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