Integriertes Roadmapping: Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen des Pervasive Computing

225 Pages·2010·2.748 MB·German

by  Siegfried Behrendt (auth.)

Integriertes Roadmapping
Siegfried Behrendt
Integriertes Roadmapping
Nachhaltigkeitsorientierung
in Innovationsprozessen des
Pervasive Computing
1  C
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
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Vorwort
Angesichts der Dynamik und Komplexität der Umfeldbedingungen für Unterneh-
men kommt der Früherkennung technologischer, marktlicher, politischer, gesell-
schaftlicher 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 Per-
vasive Computing untersucht. Innovationen entziehen sich immer deutlicher einer
nur technologischen Sichtweise. Es geht nicht nur darum, Technikbilder zu produ-
zieren, 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 Technologie-
feldern simultan zu betrachten. Sie fragt nach technologischen Lösungsbeiträgen
zur Bewältigung von gesellschaftlichen, ökonomischen, politischen und ökologi-
schen Herausforderungen und rückt die Sicht der Anwender und Stakeholder in
den Mittelpunkt. Beides hilft Unsicherheiten bei Technologieentwicklung, Markt-
einführung 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 For-
schungsthema nicht abschrecken ließ, vielmehr das Vorhaben mit großem Interesse
betreut hat. Bedanken möchte ich mich bei vielen Kollegen und Kolleginnen inner-
halb und außerhalb des Instituts für Zukunftsstudien und Technologiebewertung
für zahlreiche interessante Gespräche, die einen guten „Nährboden“ für die For-
schungsarbeit 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 Ins-
titut 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 Elek-
tronikindustrie (ZVEI) und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau
v
vi Vorwort
(VDMA) in unterschiedlichen Konstellationen. Sie bot ein empirisches Explora-
tionsfeld, 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 Rai-
ner Siegle, der mich in allen Lebenslagen, so auch in dieser, begleitet hat, und des-
sen 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 ............................ 17
2.1 Miniaturisierung portabler Front-End-Geräte .................. 18
2.2 Einbettung in Alltagsgegenstände und Alltagsumwelten .......... 18
2.3 Vernetzung von Geräten und Alltagsgegenständen .............. 19
2.4 Allgegenwart: Always on – anywhere and anytime .............. 20
2.5 Kontextsensitivität: Verschmelzen der realen mit
der virtuellen Welt ....................................... 20
2.6 Fazit: Was ist neu am Pervasive Computing? .................. 21
3  Entwicklungsperspektiven des Pervasive Computing .............. 25
3.1 Status quo: Verbreitung von IKT und Pervasive Computing ....... 25
3.2 Einflussfaktoren ......................................... 27
3.2.1 Technologietrends: treibende Kraft .................... 27
3.2.2 Betriebswirtschaftliche Nutzenkalküle ................. 34
3.2.3 Standardisierung .................................. 35
3.2.4 Gesellschaftliche Akzeptanz: Mögliche
Gesundheitsrisiken nicht ionisierender Strahlung ......... 36
3.2.5 Zuverlässigkeit, Sicherheit und Schutz der Privatsphäre
in verteilten IT-Systemen ............................ 36
3.2.6 Usability ......................................... 37
3.3 Zwischenfazit: Treiber und Hemmnisse ...................... 39
vii
viii 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 ix
6     Bedeutung von ökologischen Anforderungen in frühen  
Innovationsphasen der IKT – eine Bestandsaufnahme ............ 127
6.1 Strategische Früherkennung von Chancen und Risiken ......... 127
6.1.1 Planungshorizonte ................................ 129
6.1.2 Beispiel: Innovationsmanagement
der Deutschen Telekom AG ......................... 129
6.1.3 Instrumente ..................................... 131
6.2 Welche Rolle spielen Umweltanforderungen in
frühen Innovationsphasen? ............................... 133
6.2.1 Einflussfaktoren zur Integration von ökologischen
Anforderungen ................................... 136
6.3 Netzwerke und Akteurskooperationen ....................... 138
6.4 Fazit ................................................. 140
7     Integrated Roadmapping: ein neuer Ansatz zur 
Nachhaltigkeitsorientierung in Innovationsprozessen ............ 145
7.1 Definitionen: Was ist Roadmapping? ....................... 146
7.1.1 Roadmap-Typen ................................. 147
7.1.2 Forschung zum Roadmapping als Foresight-Instrument ... 151
7.2 Roadmaps mit Umwelt- und Nachhaltigkeitsbezug ............ 154
7.2.1 NIK ........................................... 155
7.2.2 Japan SIS Project ................................. 158
7.2.3 iNEMI ......................................... 160
7.2.4 Fazit .......................................... 163
7.3 Integrated Roadmapping: ein neues Konzept ................. 163
7.3.1 Ansätze für ein nachhaltigkeitsorientiertes
Roadmapping .................................... 164
7.3.2 Das Grundkonzept ................................ 171
7.3.3 Fünf Schritte für ein Integriertes
Technologie-Roadmapping ......................... 172
7.4 Quellen und Software-Tools zur Unterstützung
des Roadmapping ....................................... 176
7.5 Einfluss- und Erfolgsfaktoren ............................. 178
7.6 Zusammenfassung ...................................... 190
8  Kernaussagen und Resümee ................................. 193
8.1 Umweltrelevanz des Pervasive Computing ................... 193
8.2 Strategische Früherkennung: Was kann
das integrierte Roadmapping leisten? ....................... 196
8.3 Akteurskooperationen und die neue Rolle von
Wirtschaftsverbänden .................................... 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
xi
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
xiii