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Wie Biotechnologie und Digitalisierung die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen stärken

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Zur Bedeutung der Biotechnologie in Deutschland

Deutschland gehört zu den weltweit führenden Nationen in der Biotechnologie, welche die Schnittstelle unterschiedlichster Branchen wie Medizin und Pharmazie, Chemie, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft und Umwelttechnik bildet, die auf das Verständnis molekularbiologischer Prozesse und neue Methoden setzen.

Neben der „roten", der medizinisch-pharmazeutischen Biotechnologie, gibt es die „grüne" Biotechnologie sowie die industriellen Biotechnologie bzw. „weiße" Biotechnologie. Darunter wird die Nutzung biotechnologischer Verfahren in der industriellen Produktion verstanden. Sie ist vor allem für die chemische Industrie sowie die Branchen Lebens- und Futtermittel und Getränke, Pharma, Papier/Zellstoffherstellung, Textilveredelung, Lederherstellung sowie für Bioraffinerien relevant.

Um die Leistungsfähigkeit der deutschen Wirtschaft im internationalen Wettbewerb zu halten, ist es wichtig, die Biotechnologie in ihrer Bandbreite forciert anzuwenden. Das bestätigte auch die Studie „Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigungspotenziale der Biotechnologie in Deutschland" des Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI) und des Deutschen Instituts für Wirtschaft (DIW) Berlin, die bereits 2007 (!) erschien.

Sie wurde von der Industriegewerkschaft Bergbau, Chemie, Energie (IGBCE), der Deutschen Industrievereinigung Biotechnologie (DIB) sowie der Hans Böckler Stiftung in Auftrag gegeben, um erstmals ein wissenschaftlich fundiertes Gesamtbild der deutschen Biotechnologie in Gegenwart und Zukunft zu liefern.

Das Ergebnis: Bis zum Jahr 2020 werden in Deutschland mehr Menschen in Jobs arbeiten, die mit der Biotechnologie verknüpft sind, als heute in der gesamten chemischen Industrie.

Um das Potential dieser Spitzen-und Wachstumstechnologie in Deutschland entschlossener auszuschöpfen, müssen allerdings die Rahmenbedingungen verbessert werden, damit der Standort den Anschluss an die dynamische internationale Entwicklung nicht verliert.

In Wirtschaft und Politik sind viele Weichen noch nicht entschlossen genug gestellt worden. Zudem ist der Wissens- und Technologietransfer in der industriellen Praxis noch von erheblichen Reibungsverlusten begleitet. Als Schwachstellen werden u.a. die hohe Regelungsdichte und Gesetzes-Komplexität genannt, die durch eine unzureichende Serviceorientierung der Behörden verstärkt werden.

Das Fraunhofer ISI hat gemeinsam mit der deutschen Wirtschaft auf Basis der Patentstatistik und der mutmaßlichen Innovationsrate verschiedener technischer Gebiete Zukunftsprofile erarbeitet. Demnach werden die höchsten Innovationsraten in folgenden Bereichen erwartet:

• Datenverarbeitung
• neuen Werkstoffe
• Biotechnologie.

Prof. Dr. Marion A. Weisselberger-Eibl, Leiterin des Fraunhofer ISI sowie Inhaberin des Lehrstuhls für Innovationsmanagement am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), bestätigt, dass unter anderem die Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) oder auch die Biotechnologien die nächsten Jahrzehnte nachhaltig prägen werden. Leider werden sie ihrer Meinung nach noch immer unterschätzt.

Doch was bedeutet dies konkret für Unternehmen heute? Und welche Rolle spielt dabei der Mittelstand, das Rückgrat der deutschen Wirtschaft?

Digitale Lösungen - ein Praxisbeispiel

Greiner Bio-One ist auf die Entwicklung, die Produktion und den Vertrieb von Qualitätsprodukten aus Kunststoff für den Laborbedarf spezialisiert. Das Unternehmen ist Technologie-Partner für Krankenhäuser, Labore, Universitäten, Forschungseinrichtungen, die diagnostische und pharmazeutische Industrie sowie die Biotechnologie.

Untergliedert ist es in vier Geschäftssparten: Preanalytics, BioScience, Diagnostics und OEM. 2015 erzielte die Greiner Bio-One International GmbH einen Umsatz von 427 Millionen Euro und ist mit über 1.890 Mitarbeitern, 23 eigenen Niederlassungen und zahlreichen Vertriebspartnern in mehr als 100 Ländern präsent. Greiner Bio-One ist Teil der Greiner Holding mit Sitz in Kremsmünster (Österreich).

Die BioScience Division von Greiner Bio-One zählt zu den führenden Anbietern von Spezialprodukten für die Kultivierung und Analyse von Zell- und Gewebekulturen. Zudem werden auch Lösungen für automatisierte Lagersysteme in Biobanken angeboten. Darüber hinaus entwickelt und produziert sie Microplatten für das Hochdurchsatz-Screening für Industrie und Forschung. Die deutsche Unternehmenszentrale der BioScience Division mit Sitz im baden-württembergischen Frickenhausen steuert die gesamte Entwicklung und Herstellung sowie den Vertrieb.

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Am Standort Frickenhausen werden Spezialprodukte für die Kultivierung und Analyse von Zell- und Gewebekulturen sowie Microplatten für das Hochdurchsatz-Screening produziert. (Copyright Foto: Greiner Bio-One GmbH)

Für die Zusammenarbeit mit dem deutschen Mittelstand hier ein Beispiel, das zeigt, wie auch andere Themen, z.B. das Energiemanagement, mit dem Thema vernetzt sind:

Rund 30 Prozent Leckagerate sind für das nach DIN EN ISO 50001 zertifizierte Biotechnologie-Unternehmen nicht tragbar. Nachdem erste Versuche mit einem eigenen Leckageortungsgerät nicht den gewünschten Erfolg brachten, wurde die Mader GmbH & Co. KG mit der Leckageortung beauftragt.

Das Unternehmen analysiert die Prozesse und schafft Transparenz sowie Klarheit für weitere Entscheidungen. Ziel ist die Entwicklung und Realisierung von nachhaltigen, energieeffizienten und wirtschaftlichen Druckluftlösungen. Dabei findet eine Digitalisierung von unterschiedlichen Teilprozessen statt. Mittelfristiges Ziel ist die komplette Digitalisierung des Druckluftprozesses, um optimale energieeffiziente und wirtschaftliche Lösungen bei absoluter Versorgungssicherheit zu realisieren. Das Unternehmen nennt dies den Mader-Effekt.

Der Leinfeldener Druckluft- und Pneumatikspezialist unterstützt seit 2015 auch Greiner Bio-One bei der Reduktion seiner Leckagerate - inzwischen auch digital.

Im 3-Schicht-Betrieb produzieren 60 Kunststoff-Spritzgussmaschinen täglich Röhrchen, Petrischalen und andere Spezialprodukte für die Kultivierung und Analyse von Zell- und Gewebekulturen sowie Microplatten für das Hochdurchsatz-Screening. Eingesetzt werden die Produkte überwiegend an Universitäten, in Forschungsinstituten und in der diagnostischen, pharmazeutischen sowie in der biotechnologischen Industrie.

Die hohe Beanspruchung des Maschinenparks schlägt sich auch in der Leckagerate nieder: „Verschleiß ist das größte Problem und überwiegende Ursache für Druckluft-Leckagen in unserer Produktion", sagt Ralf Hipp, zuständig für die Haustechnik und seit 2013 Energiemanagementbeauftragter am Standort Frickenhausen. Am häufigsten betroffen sind Schläuche und Ventile.

Ein zweiköpfiges Mader-Team führte die Ortung im Juni 2015 bei laufendendem Betrieb durch. Eingesetzt wurde ein Ultraschallmessgerät, mit dem die Leckagen „aufgespürt" und wirtschaftlich bewertet wurden. Insgesamt wurden 76 Leckagen mit einem Einsparpotenzial von 25 200 Euro gefunden. Nach Beseitigung der Leckagen nahm die Leckagerate merklich ab.

Eine erneute Messung im Juli 2016 zeigte jedoch ein Ansteigen der Leckagerate auf 22 Prozent. Im Herbst 2016 führte Mader deshalb erneut Leckageortung und -beseitigung durch. Die Leckagerate betrug nun 15 Prozent und sank somit um 7 Prozent. Das entspricht einer Einsparung von 77.000 KWh Strom bzw. 10.000 Euro pro Jahr (Quelle: Pressemitteilung Mader PM, April 2017).

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Stefanie Kästle demonstriert die Funktionsweise der Leckage-App (Copyright Foto: Mader)

Diesmal wurden alle Leckagen mit den zugehörigen Messwerten und Fotos direkt vor Ort digital erfasst: Über einen sogenannten QR-Code erhielt jede Leckage eine eindeutige Kennzeichnung (ID) und konnte im Nachgang sicher per Smartphone identifiziert werden. „Alle Messdaten, Bilder und Informationen zur gescannten Leckagestelle werden dann direkt auf dem Smartphone angezeigt", sagt Stefanie Kästle, Leiterin Energieeffizienzmanagement bei Mader.

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Copyright Foto: Mader

In Echtzeit hatte Hipp von seinem Arbeitsplatz aus einen Gesamtüberblick über den Stand der Dinge: Über das Online-Portal wurden alle georteten Leckagen gesichtet und nach erfolgter Reparatur markiert. Mit Hilfe der Dokumentation konnte analysiert werden, „wo Leckagen besonders häufig auftreten. An diesen Stellen könnte dann durch die Verwendung hochwertigerer Komponenten oder den regelmäßigen Austausch von Verschleißteilen der Druckluftverlust vorbeugend verhindert werden", so Stefanie Kästle.

Das Praxisbeispiel zeigt, wie die Digitalisierung die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen stärken kann und nicht - wie es oft heißt - am zögerlichen Mittelstand vorbeigeht.

Weitere Informationen:

In welcher Zukunft forschen wir? Das Fraunhofer-Orientierungsszenario 2025. Fraunhofer-Gesellschaft, München 2012, S. 6.

Stefanie Kästle und Werner Landhäußer: Druckluft 4.0 - goes green: Herausforderungen, Chancen und innovative Lösungen am Beispiel der Mader GmbH & Co. KG. In: CSR und Digitalisierung. Der digitale Wandel als Chance und Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft. SpringerGabler Verlag. Berlin Heidelberg 2017.

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