FORSCHUNGSBERICHT TECHNISCHE FACHHOCHSCHULE BERLIN

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1 2007 FORSCHUNGSBERICHT TECHNISCHE FACHHOCHSCHULE BERLIN

2 Vorwort Interdisziplinäre Forschung für die regionalen Unternehmen Die Technische Fachhochschule (TFH) Berlin präsentiert Ihnen den Forschungsbericht für das Jahr Auch in diesem Jahr blicken wir mit Stolz auf unsere unterschiedlichen Forschungsprojekte. Die TFH Berlin ist den Anforderungen des Marktes entsprechend breit aufgestellt und positioniert sich zunehmend mit interdisziplinären Projekten. Das BAER-Projekt ist ein gutes Beispiel dafür, wie Interdisziplinarität durch den Transfer von Hochschulwissen in die Wirtschaft zum gegenseitigen Nutzen für Forschung und Unternehmen führt. Die Aufgabenstellung des vom Europäischen Sozialfonds für Regionale Entwicklung (EFRE) geförderten BAER-Projekts sind Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu ganzheitlichen Konzepten für Freizeitanlagen. Dabei sollen auf der Basis netzgestützter Informations- und Kommunikationstechnologien neue Verfahren und Methoden sowohl für effiziente, umweltfreundliche, tier- und pflanzengerechte Arbeitsabläufe als auch für ein Besucherinformations- und Leitsystem entwickelt werden. Die komplexen Fragestellungen werden gemeinsam mit dem Hauptanwendungspartner, dem Zoologischen Garten Berlin und einem Forscherteam der Studiengänge Bauingenieurwesen, Gartenbau, Lebensmitteltechnologie, Technische Informatik und Medieninformatik sowie Audiovisuelle Medien bearbeitet. Durch eine ganzheitliche Betrachtungsweise ergänzen sich die bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse des BAER- Projekts in fachbereichsübergreifenden Konzepten. In der vergangenen Projektlaufzeit konnten bereits zahlreiche Ansätze zur Modernisierung und Optimierung des Hauptstadt-Zoobetriebes aufgezeigt werden, die in ihrer Allgemeingültigkeit künftig auch auf andere Freizeitanlangen übertragen werden können. Durch dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird somit perspektivisch die Zusammenarbeit mit dem Zoologischen Garten Berlin und anderen mittelständischen Unternehmen Berlins gefördert. Auch unser Projekt Forschungsassistenz, das in diesem Forschungsbericht sowohl als Gesamtprojekt als auch in Teilprojekten vorgestellt wird, bedient die Transferleistung von Wissenschaft und Wirtschaft in besonderer Weise. Dank Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) ermöglicht dieses Vorzeigeprojekt des TechnologieTransfers die befristete Beschäftigung junger Forscher, die in Kooperation mit kleinen und mittleren Unternehmen innovative, anwendungsfähige Produkte entwickeln. Es entsteht eine Win-Win-Situation, in der beide Seiten von einem Transferschub profitieren. Das Projekt fördert das Technologie- bzw. Wissenspotential der TFH und leistet gleichzeitig einen Beitrag zu Stärkung der regionalen Wirtschaft. Es eröffnet zukunftsorientierten Entwicklungen eine Chance auf dem Markt, qualifiziert die Fachkräfte von morgen und bleibt unserem wichtigsten Prinzip treu: Forschung an der TFH ist angewandte Forschung. Auf diese Weise stellen wir sicher, dass wir uns an der Spitze der Wissenschaft bewegen und mit der Wirtschaft an einem Strang ziehen. In diesem Sinne wünschen wir eine anregende Lektüre und bedanken uns bei denjenigen, die zum Gelingen dieses Forschungsberichts beigetragen haben. Prof. Dr.-Ing. Reinhard Thümer Präsident Prof. Dr. Gudrun Görlitz Vizepräsidentin für Forschung und Entwicklung 3

3 Inhaltsverzeichnis Interdisziplinäre Forschung Interdisziplinarität zum gegenseitigen Nutzen das BAER-Projekt Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Prof. Katja Biek, Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Prof. Dr. Petra Sauer, Prof. Gert W. Stallmann... 7 Potenziale durch RFID in der Bauwirtschaft/Baulogistik Prof. Dr.-Ing. Roswitha Axmann, Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann...18 Stärkung des Technologietransfers durch das Projekt Forschungsassistenz Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Dipl.-Geogr. Sabine Wortmann M.A Fachbereich I Wirtschafts- und Gesellschaftswissenschaften Modelle betrieblicher Mediation zur Behandlung betriebsverfassungsrechtlicher Konflikte Prof. Dr. Barbara Buschmann Erwartungen von Ingenieurstudentinnen an eine berufliche Tätigkeit unter dem Gesichtspunkt der Vereinbarkeit von Beruf und Familie Prof. Dr. Annegret Döse Ausgewählte Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsbereiche von RFID Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann CforMedia - Projektmanagement für Produzenten von interaktiven, digitalen Online-Medien Dipl. Ing. Joachim Bode, Björn Joswig, M.A., Prof. Dr. Anne König Das RESUM-Projekt: Eine Intervention zur Stressbewältigung bei gering qualifizierten Männern und Frauen Dipl.-Psych. Tanja Kalytta, Prof. Dr. Antje Ducki, Prof. Dr. Dieter Gloede, Dr. Christine Busch, Dipl.-Psych. Susanne Roscher...41 Fachbereich II Mathematik Physik Chemie Der Quantenradierer Prof. Dr. Gerhard Ackermann, Prof. Dr. Jürgen Eichler Entwicklung von Dichromat-Schichten für industrielle Hologramme Prof. Dr. Jürgen Eichler, Dipl.-Ing. Sebastian Chruscicki, Prof. Dr. Gerhard Ackermann, Dipl.-Ing. Claudia Schneeweiss Mit Barkhausensprüngen von der Lehre zur Forschung Prof. Dr. Wolfgang Vollmann, Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Landskron, Prof. Dr. Wolfgang Treimer Detektion von Minen im Frequenzbereich, Projektphase III Dipl.-Ing. Ralf Burgschweiger, Prof. Dr.-Ing. Martin Ochmann Schallausbreitung in einer Region heißen Gases mit Hilfe der DRBEM Dr.-Ing. Rafael Piscoya, Prof. Dr.-Ing. Martin Ochmann Calculation of acoustic radiation of an open turbulent flame with a transient boundary element method Dipl.-Ing. Michael Stütz, Prof. Dr.-Ing. Martin Ochmann Ein CAD-Datenqualitätsassistent auf der Basis des 3D-Modellierungskerns Open CASCADE Prof. Dr. Margitta Pries, Thomas Wöhler Entwicklung von spezifischen Analysenmethoden für organische Substanzen aus Biotransformationen Prof. Dr. Rainer Senz Determination of nanostructure of different drug delivery systems studied by using synchrotron source Prof. Dr. Mont Kumpugdee Vollrath Fachbereich III Bauingenieur- und Geoinformationswesen Photogrammetrische Arbeiten in Persepolis und Pasargadae Dipl.-Ing. Marko Koch, Prof. Dr.-Ing. Martin Kähler Dem Klimawandel auf der Spur Grönlandexpedition 2006 Prof. Dr. Wilfried Korth Auswertung von hochfrequenten Deformationsmessungen mit geodätischen Sensoren Prof. Dr. Boris Resnik...91 Indikatorgestützte Erreichbarkeitsmodellierung für Berlins neuen Hauptbahnhof Dipl.-Ing. Jonas Pieper, Prof. Dr. Jürgen Schweikart Geometrische Kalibrierung des Großformatscanners CONTEX Cougar Tx36 plus am Zentrum für Bauund Geodaten Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Rau, Prof. Dr.-Ing. Dieter Schwenkel

4 Inhaltsverzeichnis í Fachbereich IV Architektur und Gebäudetechnik Risiken bei der Ermittlung von Baukosten Prof. Dr.-Ing. Willi Hasselmann E-Learning east - Elementares architektonisches Seh-Training Prof. Dr. Ing. Susanne Junker, Dipl.-Ing. Dirk Müller Vergleichende Untersuchung von Feuchtemessgeräten und -verfahren Prof. Dr.-Ing. Detlef Liesegang Sommerkondensation Neue Forschungsergebnisse Dipl.-Ing. (FH) Petra Schrimpf M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Detlef Liesegang Untersuchung der Bauteilkühlung am Beispiel von Gebäuden in Kolumbien Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Bendel Entwicklung eines Feuerungsautomaten für Brennwertgeräte mit einem erhöhten Wasserdampfanteil im Brennraum Dipl.-Ing. Thomas Beyer, Prof. Dr.-Ing. Elfriede Herzog Fachbereich V Life Sciences and Technology Biomedizinische Phosphoproteomik Dr. Kunigunde Stephani-Kosin, Prof. Dr. Roza Maria Kamp Modellierung und Analyse des humanen U1 snrnp-reifungs-prozesses unter Verwendung der Petrinetz-Theorie Prof. Dr. rer. nat. Ina Koch, Janice Kielbassa (Friedrich-Schiller-Universität Jena, Bioinformatik) Deutung von Fermentationsprozessen durch Proteomanalyse Dr. Christian Scheler, Boris Neumann, Dr. Karola Lehmann, Jens Altvater, Shireen Weise, Marion Taufmann, Martin Senz, Ursel Otto, Prof. Dr. Milan Popovic Fachbereich VI Informatik und Medien Avionik Test- und EvaluierungsplattforM (ATEM) für sichere, zuverlässige, eingebettete Systeme Jan demeer Sprache in geräuschbehafteter Umgebung Prof. Dr.-Ing. habil. Hansjörg Mixdorff Entwicklung einer Bionischen Hand Dipl. -Ing. (FH) Turgay Sezgin, Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek Optimierung der Bahnerzeugung für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Prof. Dr. Richard Wambach Fachbereich VII Elektrotechnik und Feinwerktechnik Wireless Multicast of Real-Time High Quality Audio Prof. Dr.-Ing. Marcus Purat, Dipl.-Ing. Tom Ritter Fachbereich VIII Maschinenbau, Verfahrens- und Umwelttechnik Genesetransformation. Adaption der Transformationscharakteristiken Michael Dienst Technologie-Roadmaps und Patentmanagement Prof. Dr.-Ing. Nicolas P. Sokianos Impressum

5 Interdisziplinäre Forschung Interdisziplinarität zum gegenseitigen Nutzen das BAER-Projekt Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Prof. Katja Biek, Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Prof. Dr. Petra Sauer, Prof. Gert W. Stallmann Forschungsschwerpunkte: Besucherinformationssysteme, Mobile Computing, Fotografie, Bewegtbild, Grüngestaltung in Tiergehegen, Luftuntersuchungen in Tiergehegen, Datenbankentwurf Kurzfassung Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu ganzheitlichen Konzepten für Freizeitanlagen sind die Aufgabenstellung des EFRE-geförderten BAER-Projekts an der Technischen Fachhochschule Berlin. Gemeinsam mit dem Hauptanwendungspartner, dem Zoologischen Garten Berlin, werden Untersuchungen in den Bereichen Technik Gebäudemanagement für Tieranlagen sowie Bepflanzungen in Tiergehegen und Besucherbereichen durchgeführt. Neue Verfahren und Methoden für effiziente, umweltfreundliche, tier- und pflanzengerechte Arbeitsabläufe sollen entwickelt werden. Netzgestützte Informations- und Kommunikationstechnologien sind dabei die Grundlage sowohl für die Erfassung und die Verarbeitung der verschiedenartigen Betriebsdaten als auch für ein Besucherinformations- und Leitsystem. Über die zu entwickelnden digitalen Besucherinformationssysteme können in- und ausländische Besucher Informationen in ihrer Sprache abrufen. Funkbasierte Kommunikation über verschiedene mobile Endgeräte wie Handy oder PDA ermöglicht darüber hinaus eine individuelle Informationsabfrage. Die komplexen Fragestellungen werden von einem interdisziplinären Arbeitsteam, bestehend aus Angehörigen der Studiengänge Bauingenieurwesen, Gartenbau, Lebensmitteltechnologie, Technische Informatik und Medieninformatik sowie Audiovisuelle Medien, bearbeitet. Der Beitrag stellt erste Ergebnisse aus allen Arbeitsbereichen vor. Abstract The tasks of the EFRE-promoted project BAER at the University of Applied Sciences in Berlin are research and development to comprehensive concepts for leisure facilities. Together with the main partner, the Zoo Berlin, researches in the field of building and operating management for animal facilities as well as plantings in animal enclosures and visitor s areas are realized. New procedures and methods for efficient and ecologically friendly working flows should be developed appropriate to the species and plants. Net-supporting information and communication technologies are the basis for the acquisition and processing of various working data as well as for the visitor information and orientation system. The digital visitor information systems, which will be developed, have a language selection. Additional to the German language, visitors from abroad will get all information in their own language. An individual request of information is realized by radio-based communication on different mobile devices like mobile phones or PDA. The complex questions will be answered by an interdisciplinary team of employees of the departments Civil Engineering, Horticulture, Food Technology, Technical and Media Computer Science as well as Audio-visual Media. This article introduces first results from all working areas. Einleitung Freizeitanlagen sind für Besucher nur bei attraktiven, zeitgemäßen Angeboten von Interesse. Die Betreiber sind daher angehalten, das äußere Erscheinungsbild sowie die Nutzungsangebote kontinuierlich zu verbessern. Gleichzeitig müssen die Betriebskosten wie Energie-, Materialund Personalkosten überwacht und optimiert werden, um zu einem wirtschaftlich tragfähigen Gesamtkonzept zu gelangen. Technische, arbeitswirtschaftliche und umweltrelevante Aspekte als Ergebnis moderner Forschung unterschiedlicher Disziplinen helfen bei der Weiterentwicklung und Optimierung bestehender Freizeitanlagen. Dies gilt auch für Zoologische Gärten und Tierparks. Der anspruchsvolle Zoobesucher erwartet heute, dass er von interaktiven, multimedialen Besucherinformationssystemen durch einen Zoologischen Garten begleitet wird, um in angenehmer Atmosphäre die Tiere möglichst hautnah und in naturnaher Umgebung beobachten und studieren zu können. Pflanzen, Boden, Wasser und Gebäude, die einer Anlage einen individuellen gestalterischen Rahmen geben, müssen daher störungsfrei funktionieren und sich dem Besucher in einem guten Zustand präsentieren. Dies setzt die kontinuierliche Überprüfung sowohl der technischen als auch der biologischen Systeme voraus, die anfallenden Mess- und Kontrolldaten müssen sicher verwaltet und ständig für weitere Optimierungsschritte herangezogen werden. Die Vielschichtigkeit der Problemstellungen in Freizeitanlagen erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Fachleuten aus den Bereichen Gebäude- und Energietechnik, Facilitymanagement, Gartenbau, Informatik, Medieninformatik und Kameratechnik. Die TFH Berlin bietet mit ihrem breiten Studienangebot und den vielfältigen Erfahrungen in anwendungsorientierter Forschung ideale Bedingungen, um ein solches interdisziplinäres Forschungsvorhaben zu bearbeiten. Im vergangenen Jahr startete das EFRE-geförderte BAER-Projekt, in dem gemeinsam mit dem Hauptanwendungspartner Zoo Berlin Konzepte und Verfahren entwickelt werden, die zur Steigerung der Attraktivität bei nachhaltiger Schonung der Umwelt verbunden mit einer Senkung der Betriebskosten beitragen. Das Projekt ist in vier Teilvorhaben gegliedert, in denen TFH-Angehörige aus den Fachbereichen IV, V, VI und VIII zusammenarbeiten: Prototypische IT-Komponenten (TV1) Innovative Methoden und Verfahren für Bau und Betrieb (TV2) Grünstruktur als integraler Bestandteil von Betriebskonzepten (TV3) Datenhaltung und Kommunikation (TVD). 7

6 Interdisziplinäre Forschung Besucherinformationssysteme (TV1) Abb. 1: Beispiele für eine Beschilderung im Zoo Berlin Ausgangssituation Zoologische Gärten und Tierparks sind Freizeitanlagen, die neben der Entspannung beim Spaziergang darüber hinaus der Wissensvermittlung und der Zucht vom Aussterben bedrohter Tiere dienen. Deshalb ist die Besucherstruktur sehr heterogen bezogen auf das Lebensalter, den Wissensstand und das Interesse. Neben Familien, die mit Kindern Entspannung suchen, besuchen Schulklassen und Wissenschaftler (Biologen und Zoologen) den Zoo. In Touristenzentren wie Berlin ist der Zoo ein Ziel zahlreicher Einzelreisender und Reisegruppen. Im Zoo Berlin werden Besucherinformationen traditionell über Schilder mit Text und Bild vermittelt. Multimediale, webbasierte Informationsvermittlung findet lediglich zu Themenausstellungen kurzzeitig über Infoterminals statt und wird dann von den Besucher/innen rege genutzt. Die im Zoo Berlin verwendete Gehegebeschilderung ist im Wesentlichen in deutscher Sprache abgefasst und enthält neben einer Abbildung des Tieres/der Tiergruppe, der Verbreitung und des Lebensraums eine kurze Beschreibung. Die Tierbenennungen sind neben Deutsch auch in Lateinisch, Englisch und Französisch vermerkt. Informationen über Fütterungen, Patenschaften, Pflanzen und Orientierungshinweise kann der Besucher an zahlreichen weiteren Informationstafeln und Schildern nachlesen (Abb. 1). Insgesamt ist zu beobachten, dass die Beschilderung von den Besuchern/innen kaum benutzt wird, obwohl sie inhaltlich korrekt und sorgfältig erarbeitet wurde. Sperling verweist auf statistische Untersuchungen, wonach sogar nur zirka 2% der Besucher die Informationsschilder im Zoo Berlin lesen. Er fordert deshalb, dass sich die Architekten bereits bei der Konzeption von...tierhäusern Gedanken um wirksamere Informationspräsentation machen sollten [Spe04, S.9]. Komponenten eines IT-gestützten Besucherinformationssystems Einen Schwerpunkt der Service-Infrastruktur für Freizeitanlagen bildet ein modernes modulares Besucherinformations- und -leitsystem. Gemeinsam mit den Mitarbeitern des Teilvorhabens Datenhaltung und Kommunikation wurden in einem ersten Schritt die Gehegebeschilderungen bezüglich ihres Informationsinhaltes analysiert. Vergleichende Untersuchungen mit der Beschilderung in anderen Zoos und Rücksprachen mit einem Kurator des Zoos Berlin ergaben, dass die Inhalte auf den Gehegebeschilderungen als Basisinformationen für die prototypische Implementierung von Komponenten eines Besucherinformationssystems geeignet sind. Die Informationspräsentation in verschiedenen Sprachen (Englisch, Russisch, Italienisch, Französisch, Türkisch, Polnisch) ist für den Zoo Berlin essentiell. Vertiefte oder spezielle Informationen für bestimmte Zielgruppen wie Fachbesucher, Schüler oder Senioren sollen in einem nächsten Schritt als multimediale, interaktive Anwendungen gemeinsam mit Kollegen des Studiengangs Audiovisuelle Medien produziert werden. Im Rahmen der Wahlpflichtveranstaltung Besucherinformationssysteme wurden im Sommersemester 2007 mit Studierenden der Medieninformatik des 6. und 7. Semesters erste Prototypen für die Übermittlung von Tierinformationen auf mobile Endgeräte implementiert. Jugendliche und jüngere Erwachsene besitzen mehrheitlich ein Handy oder einen PDA und benutzen diese Geräte ausgiebig für verschiedene Arten der Kommunikation. Um diese Zielgruppe anzusprechen, wurde Software entwickelt, mit der Tierinformationen auf dem Handy oder PDA dargestellt werden können. Neben der Textanzeige sind moderne Handys und PDAs in der Lage, Bilder, Filme und verschiedensprachige Audiodateien wiederzugeben. Das Benutzen besuchereigener Geräte entlastet den Zoo von einem personal- und kostenintensiven Ausleihsystem. 8

7 Interdisziplinäre Forschung Besucherinformationen auf das Handy Für die Handy-Applikation wurde die Bluetooth-Technologie gewählt. Im Rahmen der bevorstehenden Rekonstruktion des Affenhauses können Accesspoints an den Gehegen installiert werden. So ist es möglich, mittels einer vorinstallierten Client-Software spezifische Tierinformationen über das Handy zu empfangen. Die Software wurde mit Carbide.c++ implementiert, einer Entwicklungsumgebung, die spezielle Funktionen für das Symbian-Betriebssystem der Handys bereitstellt. Die Kommunikation via Bluetooth ist kostenlos. Exemplarisch sind zwei Handy-Screens mit Bild- und Textinformationen zu Schimpansen abgebildet (Abb. 2). Abb. 2: Beispiele für Besucherinformationen auf dem Handy [DS07, S. 7] Displays können darüber hinaus auch Animationen und Filme also das Tier in der Bewegung darstellen. Die breite Palette der Endgeräte beinhaltet neben Handys und PDAs Informationsterminals und Großdisplays. Die Variationsvielfalt der Displays stellt hohe Anforderungen an die Qualität der Fotografien und Filme, um auf allen Displays eine optimale Darstellung zu erreichen. Für die Fotografie kommen bei den Aufnahmen digitale Kameras zum Einsatz. Ein CCD-Sensor mit 10,2 Megapixeln im DX-Format erzeugt Bilder, die sich durch außergewöhnlichen Detailreichtum, hohe Auflösung und originalgetreue Farben auszeichnen. Um die Flexibilität für die Darstellung auf verschiedenen Displays zu erreichen, ist eine hohe Auflösung notwendig. Ausschnittvergrößerungen sind dann ohne wesentliche Qualitätsminderung möglich und die Aufnahmen können die verschiedensten Darstellungsformate und Größen überführt werden. Bei Bedarf kann z. B. auch eine vom Besucher ausgelöste interaktive Zoomfunktion zum nahen Betrachten der Tiere realisiert werden. Die inzwischen in großer Anzahl vorliegenden Aufnahmen dokumentieren bereits den wesentlichen Tierbestand im Affenhaus. Für eine weitere Nutzung des Materials können Bilder unterschiedlicher Perspektiven vom selben Tier in aussagekräftige Fotosequenzen gewandelt werden. Durch geschickte Dramaturgie lässt sich der Informationsgehalt steigern. Besucherinformationen auf dem PDA Die PDA-Anwendung gibt Besuchern die Möglichkeit sich vor dem Zoo-Besuch über das Internet alle Informationen auf ihren PDA zu laden und im Zoo netzunabhängig in den Informationen zu stöbern. Wenn in einer späteren Netzausbaustufe ein Internetzugriff direkt im Zoo möglich ist, können die Besucherinformationen interaktiv vom Server abgerufen werden (Abb. 3). Die Informationsbasis bildet die im TVD implementierte Datenbank, in der die Tierinformationen gespeichert sind (s. Kap. Datenhaltung und Kommunikation). Abb. 4: Tierfoto auf einem Besucherinformationsterminal Abb. 3: Grobarchitektur von PDAnimal [WW07, S. 10] Implementiert wurde die Anwendung mit Hilfe von ercp (embedded Rich Client Platform) einem Programmsystem, das die Programmierung grafischer Anwendungen für mobile Endgeräte unterstützt. Fotografie und Film Bei der Wissensvermittlung über Tiere spielen Abbildungen und Fotos von jeher eine große Rolle. Die digitalen Die Bewegtbilder wurden mit elektronischen Kameras im DVCAM-Format und Standardauflösung in 4:3 gefertigt. Das DV-Material liegt in PAL (720 x 576 Pixel mit 25 FPS) vor. Die DV Komprimierung ist mit 1:5 noch sehr gering. Auf ein DV-Band mit einer Stunde Aufnahmedauer passen ca. 13 Gigabyte. Da die DVD auf herkömmlichen Single-Layer-Rohlingen nur 4,37 Gigabyte (brutto) mit einer idealen Datenrate von ca. 8 9 Mbit/s zulässt, wird das DV-Material für den VIDEO-DVD-Standard in das MPEG- 2-Format umkodiert. Liegt das Videomaterial bereits als MPEG-2, Quicktime oder AVI-Codec vor, erfolgt eine Umwandlung in ein VIDEO-DVD-konformes Material, da die DVD-Authoringprogramme in der Regel DVD-konforme Umwandlung verlangen und zwar: MPEG-2 als getrennter Video- und Audiostream (Demuxed MPEG-2). 9

8 Interdisziplinäre Forschung Im Bereich der Bewegtbildaufnahme ging die Aktivität des Studiengangs Audiovisuelle Medien (Kamera) über die reine Zuarbeit für TV1 hinaus. Im Rahmen des Projekts entstanden experimentelle Dokumentarfilme, die durchaus als Denkanstöße für Formatdiskussionen dienen können. Weiterhin wird das Projekt laufend von Dreharbeiten begleitet, die am Ende in einer Dokumentation der Projektschritte münden werden. Im Kern entstanden aber Dokumentaraufnahmen über Tiere im Zoo, in Analogie zu den fotografischen Arbeiten detailliert über die verschiedenen Affenarten. Das teilweise unformatierte Material wurde für die Testphase in voller Auflösung in die Oracle Datenbank von TVD überführt. Die hier erarbeiteten Beispiele werden als Wegweiser für die eigentliche Filmproduktion eingesetzt. Das bisher akquirierte Material ermöglicht bereits eine anschauliche Simulation der für diesen Bereich zentralen Aufgabenfelder, nämlich Information und Unterhaltung. Im Gegensatz zu öffentlichen Programmanbietern, die ähnliche Inhalte nutzen, steht die Darstellung im Besucherinformationssystem des Zoos in Konkurrenz zum direkten Erlebnis der Tiere. Dieser Herausforderung gerecht zu werden, ist eine wesentliche mediale Aufgabe im Rahmen des BAER-Projekts. Bau und Betrieb der Gebäude Gebäudemanagement (TV2) verknüpft, so dass ein Eingriff in die technische Anlage von einem Gebäude auch Auswirkungen auf anderes Gehege hat. Greift man z.b. in die Wasseraufbereitung der Königspinguine ein, so muss die Aufbereitung für die Robbenanlage und die Wasserentsorgungsseite mit betrachtet werden. Nutzer Besucher Tier Ansprüche und Bedürfnisse Der Besucher möchte die Tiere ohne Störungen durch Gerüche, laute Geräusche, zu hohe oder zu niedrige Temperaturen, Feuchtigkeit und Zugerscheinungen beobachten. Er möchte die Illusion der natürlichen Lebensräume mit glücklichen Tieren haben, ohne direkt betroffen zu sein. Für das Beispiel Giraffe heißt das, dass der Besucher, auch in den Wintermonaten, im Antilopenhaus ohne diese Störungen, wie z. B. starke Gerüche, verweilen kann. Das Bedürfnis der Tiere ist ein natürlicher Lebensraum, der erheblich von den hier vorherrschenden Bedingungen abweicht. D.h., durch den Einsatz von Technik wird dieser Lebensraum, soweit es wirtschaftlich vertretbar ist, nachgebildet. Der natürliche Lebensraum z.b. von Netzgiraffen in der Savanne erfordern im Frühjahr 25 C und 25% relative Feuchte klimatische Bedingungen SOLL. In Mitteleuropa (Berlin) sind zur gleichen Jahreszeit durchschnittlich 16 C und 50% rel. Feuchte - IST. Tab.1: Anforderungsprofil der Nutzer im Zoo Ausgangssituation Bau und Betrieb, Gebäude und Gebäudemanagement, Innengehege und Außenanlagen sind Begrifflichkeiten, die für das wirtschaftliche Betreibung von Freizeitanlagen von Bedeutung sind. Besucher und Tier stehen als Nutzer im Mittelpunkt und bestimmen mit ihren unterschiedlichen Ansprüchen und Bedürfnissen das Anforderungsprofil (Tab. 1). Derzeit existieren noch keine technischen und bautechnischen Standards, so dass eine Überprüfung der Wirksamkeit von technischen Anlagen nur bedingt möglich ist. Die Umsetzung der Anforderungen der beiden Gruppen hat zwei wesentliche Randbedingungen und damit Problemstellungen zur Folge: (1) Der Zoologische Garten ist ein gewachsenes Gebilde, das nur scheinbar getrennte Bereiche aufweist. In der Technik sind die Bereiche eng miteinander (2) Der Wertewandel in der Tierhaltung ist technisch nicht ohne weiteres in bestehenden Gebäuden umsetzbar. So entsteht durch das Wechselspiel zwischen den Anforderungen der Tiere und den Besuchern unter Einbeziehung der technischen Ausrüstung schnell ein Spannungsfeld (Abb. 5). Tiere/Zoologie Sind sehr scheu (Geräusche) Realisieren jede optische Umgebungsveränderung Emittieren starke Gerüche Benötigen ihrer Herkunft entsprechendes Raumklima Abb. 5: Spannungsfeld Betrachtungsebenen am Beispiel des Antilopenhauses Gebäude Gewährleistung der gehegespezifischen Anforderungen Angemessene Investitionskosten Hohe Funktionalität Moderate oder geringe Betriebskosten Nachhaltiger Ressourcenbedarf Besucher Erzeugen von naturnahen Illusionen Technische Einbauten möglichst nicht sichtbar Beeinträchtigung durch starke Gerüche innerhalb des Hauses 10

9 Interdisziplinäre Forschung Luftuntersuchungen - Antilopenhaus Das aufgezeigte breite Arbeitsfeld wird in mehrere Bereiche gesplittet. Zunächst wurde für die Untersuchungen und Optimierungen in Abstimmung mit dem Zoo Berlin ein solitäres Gebäude, das Antilopenhaus, betrachtet. Die Gerüche, die vor allem in den Wintermonaten, wenn die Tiere im Haus sind, von den Besuchern als störend empfunden werden, sollen minimiert werden. Netzgiraffen, die sich ebenfalls im Untersuchungsobjekt befinden, emittieren nach einer Untersuchung des amerikanischen Chemikers W. F. Wood mehrere Moleküle in unterschiedlicher Zusammensetzung, welche den typischen Geruch der Tiere ausmachen [WW01]. Als erste Lösungsansätze wurden daher die bekannten Komponenten der verschiedenen Anforderungsbereiche aus dem Spannungsfeld der Nutzer (Tier und Besucher) mit Gebäude und Technik im Antilopenhaus untersucht. Zunächst wurden die klimatischen IST-Zustände innerhalb des Besucherbereichs recherchiert und analysiert; dazu gehören: (1) Untersuchung /Messung der physikalischen Größen Temperatur, Feuchte Ziel: Kenntnis und Rückschlüsse auf die Luftströmungen vom Gehege in den Besucherbereich und die Thermik über die Gebäudehöhe (Abb. 8). Durchführung: Es wurden Datenlogger in bestimmten Abständen in der Raumhöhe installiert. Die Tagesgänge wurden aufgezeichnet und mit den Daten des deutschen Wetterdienstes abgeglichen. (2) Untersuchung /Messung der chemischen Bestandteile der Luft In Kooperation mit dem FB V, Labor für Chemie der Lebensmittel und Packstoffe, Prof. Dr. Steinhäuser (Aufbau und Messapparatur siehe Abb. 6a). (3) Untersuchung /Messung weiterer Bestandteile; z.b. medizinisch relevante Keime In Kooperation mit FB V, Labor für Lebensmittelmikrobiologie, Prof. Dr. Krause (Aufbau und Messapparatur siehe Abb. 6b). a) a) Abb. 6: Messaufbauten für a) chemische (Trägermaterial, Luftansaugung mit Pumpe) und b) biologische Luftuntersuchungen (Petrischalen) im Antilopenhaus Raumluft wurde vor allem nachts an der Oberfläche der Glaskuppel abgekühlt und wirkte dadurch dem thermischen Auftrieb entgegen. Die Innentemperaturen lagen zwischen 20,6 C (Tiefstwert) um 6.00 Uhr morgens und 29 C (Höchstwert) um Uhr. Während der offiziellen Öffnungszeiten (9.00 bis Uhr) schwankten die Temperaturen um rund 7K. Die dazugehörigen Außentemperaturen lagen bei 4,4 C (Tiefstwert) um 6.00 Uhr morgens und 15,8 C um Uhr, was einer Temperaturdifferenz von rund 11K entspricht. Die relative Feuchte innen lag zwischen 32% und 37%, die außen zwischen 71% und 46%. Die bestehende Gebäudegeometrie unterstützte die Ausbildung der Konzentration im Aufenthaltsbereich. Die Messreihen (2) und (3), die chemischen Untersuchungen und Keimmessungen sowie der Rauchversuch zeigten dies ebenfalls auf. Eine erhöhte Konzentration von Hefen und Schimmelpilzen war im Besucherbereich nachzuweisen. Die Luftvolumenströme wurden in ihrer Ausrichtung und Ausbreitung gemessen, mit den Auslegungsparametern in Bezug gesetzt und mit den Wartungsintervallen abgeglichen. Es wurden Abweichungen und Unterschreitungen der Sollgrößen zu den IST-Parametern nachgewiesen. b) (4) Untersuchung der physikalischen Größen Luftströmung Ziel: Die bestehende installierte Technik, RLT-Anlage, wird in unterschiedlichen Betriebszuständen geprüft. Es werden die Luftströmungen im Besucherbereich aufgezeigt. Durchführung: In unterschiedlichen Betriebszuständen erfolgten Raucheinträge, die die Strömung im Besucherbereich visualisieren. Die Messungen und Untersuchungen ergaben, dass die Raumluftströmung im Antilopenhaus zu einer Geruchskonzentration im Aufenthaltsbereich der Besucher führt. Temperatur- und Feuchtemessungen in verschiedenen Höhen zeigten, dass eine Temperaturschichtung über die Höhe nicht über den gesamten Tag erfolgte (Abb. 8). Die Abb. 7: 3-D Modell der Klimakabine für raumlufttechnische Versuche inkl. Darstellung der Medienanschlüsse für die Luftkonditionierung 11

10 Interdisziplinäre Forschung Abb. 8: Grafische Darstellung einer Langzeitmessung der vertikalen Temperaturverteilung in 6 Höhen Simulationen in der Klimakammer der TFH Berlin Einige der Ergebnisse, speziell die Luftkonditionen, Geschwindigkeiten, Temperatur und Feuchte, wurden in einer Klimakabine (siehe Abb. 7) nachgestellt, simuliert und näher untersucht. Es wurden verschieden Luftaus- und -einlässe getestet um zu erkennen, welche die Strömung weg vom Besucherbereich begünstigen. Des Weiteren wurden unter Laborbedingungen folgende Versuche zur Luftkonditionierung durchgeführt: a. Lufttrocknung b. Aktivkohlefilterung c. UV-Bestrahlung (Ozonisierung) d. Ionisierung /3/ e. Luftfilterung durch Pflanzenfilter Zusammenfassung und Ausblick Die ermittelten Parameter, Störgrößen sowie die dynamischen Einflüsse werden in die aktuellen Betriebsweisen implementiert und parallel zu den Laborversuchen als Feldversuch gefahren. Für die Luftuntersuchungen im Antilopenhaus bedeutet das, dass die Luftkonditionen und die Luftein- und -auslässe (Temperatur und Feuchte) bei einem Umbau der bestehenden RLT-Anlage berücksichtigt werden, dass die Wartungsintervalle den Anforderungen angepasst und dass Störungen dokumentiert sowie ausgewertet werden. Vegetation zwischen Gestaltung und Belastung (TV3) Ausgangssituation Pflanzen werden zur Gestaltung zoologischer Gärten vielfach eingesetzt. Innerhalb der Innen- und Außengehege dient dies der naturnahen Ausstattung der Lebensräume der Tiere, zu ihrer Beschäftigung oder rein ästhetischen Motiven [Wa03]. Dabei können analog zur Vieh- oder Forstwirtschaft durch die jeweiligen Gehegebewohner, sowohl an den Pflanzen selbst als auch durch Beeinträchtigungen des Pflanzenumfeldes, zahlreiche abiotische Schäden an der verwendeten Vegetation hervorgerufen werden, die zu nachhaltigen Problemen im Zoobetrieb führen. Das kann sich u.a. als gesteigerter Aufwand in der Unterhaltung der Gehege auswirken, wenn z. B. Pflanzen aufgrund ihrer Schädigung häufig ausgetauscht werden müssen. Handelt es sich um ausdauernde Pflanzen, wie Großgehölze, ist ein Austausch nicht ohne weiteres möglich. Die gewünschte Präsentation der Tiere kann so optisch negativ beeinflusst werden. Aus den erkannten Belastungs- und Schadfaktoren müssen sich somit Schutz- und Pflegemaßnahmen zur Erhaltung der Pflanzengesundheit und des äußeren Erscheinungsbildes ableiten. Aktuelle Pflanzenverwendung im Berliner Zoo Eine umfassende Analyse der verwendeten Pflanzenarten sowie ihrer Gesundheit und Vitalität im Berliner Zoo ergab, dass vorrangig Pflanzen verwendet werden, die nach empirischen Erfahrungen des Betreibers von den Tieren selbst wenig geschädigt werden und unter den gegebenen Bedingungen als relativ unproblematisch gelten (Abb. 9). Trotzdem fielen bestimmte Pflanzengattungen durch eine stärkere mechanische Schädigung auf. Dazu zählen z.b. 12

11 Interdisziplinäre Forschung Innengehege Außengehege Abb. 9: Zusammenstellung der im Berliner Zoo am häufigsten verwendeten Pflanzen (Top Ten) getrennt nach Innen- und Außengehegen Yucca und Draceana Gattungen die auch unter den Top Ten der Innenraumbegrünung zu finden sind. Darüber hinaus konnten an vielen Pflanzen auch sichtbare Blattschäden, wie Chlorosen und Nekrosen, Triebvergeilungen und -verkahlungen sowie Absterbeerscheinungen ermittelt werden, die auf Belastungen und unzureichende Wachstumsbedingungen der Pflanzen hindeuten. Zusätzlich sind die gestalterischen Wirkungen durch das klassische Sortiment sehr begrenzt und bleiben hinter den Wünschen der Betreiber zurück. Untersuchungen zur Bodensituation von Gehegen Derartige Schadsymptome können u.a. durch Bodenbelastungen hervorgerufen werden. Es folgten deshalb am Winterausgang 2007 (März) in zahlreichen Freigehegen detaillierte Untersuchungen zur Bodenverdichtung und zu Stoffeinträgen. Die ausgewählten Gehege unterschieden sich durch den Besatz an Tieren mit unterschiedlichem Verhalten, Körpergewicht, Fußaufbau und der Menge an Stoffabsonderungen (Tab. 2). Die Probenentnahmen erfolgten an sichtbar belasteten (Wechsel, Harn- und Kotstelle) sowie unbelasteten Stellen (Kontrollfläche) (Abb. 10). Die Bodendichte wurde mit einer leichten Rammsonde untersucht, die chemische Analyse der nach Bodentiefen getrennt gewonnenen Substrate erfolgte im Bodenlabor. Schon bei der Bodenprobeentnahme zeigte sich, dass in den untersuchten Gehegen kein einheitlicher Bodenaufbau zugrunde liegt, vielmehr mischen sich hohe, teils oberflächennahe Schuttanteile mit Sandkomponenten kleinflächig ab. Nur einzelne Gehege (Elefanten) waren durch stärkere Oberbodenschichten aus Sand charakterisiert. Dennoch war festzustellen, dass vielfach Bodenverdichtungen in den analysierten Bodentiefen bei schweren Tieren wie Elefanten, Flusspferden oder Giraffen auftreten, aber auch leichtere Tiere wie Antilopen können durch ihre hufbedingte Punktbelastung Verdichtungen hervorrufen (Abb. 11). Vielfach sind die Beeinträchtigungen in stärker frequentierten Aufenthaltsbereichen ausgeprägter. Abb. 10: Gehege mit sichtbaren Wechseln und geschädigter Vegetationsfläche Die Stoffeinträge waren hingegen nach den Wintermonaten gering und für das Pflanzenwachstum ohne phytotoxische Effekte, lediglich Flamingos bewirken höhere Einträge (Tab. 3). Neigen Tiere dazu, Kot und Urin an immer den gleichen Stellen abzulassen, so sind die chemischen Kenngrößen im Boden deutlich erhöht. Tierart Gewicht Fußaufbau Verhalten im Gehege Tapir 150 kg Unpaarhufer Nutzung von Laufpfaden Rappenantilope kg Paarhufer Nutzung von Laufpfaden Nyala kg Paarhufer weitläufige Nutzung der Gehegefläche Flusspferd 2 2,5 t Paarhufer weitläufige Nutzung der Gehegefläche Elefant Flamingo 2 5 t 2,8 kg Giraffe kg Paarhufer Tab. 2: Untersuchte Tiergehege Zehengänger; große, weiche Auftrittfläche ca. 40cm 2 Zehen, durch Schwimmhäute verbunden weitläufige Nutzung der Gehegefläche mit Lieblingsstellen weitläufige Nutzung der Gehegefläche weitläufige Nutzung der Gehegefläche, Vorliebe Suhlflächen 13

12 Interdisziplinäre Forschung Abb. 11: Bodenverdichtungen bis zu 30 cm Bodentiefe in Abhängigkeit von der Tierart und der Belastungssituation (K=Kontrolle; mb=mittlere Belastung; sb=starke Belastung) Tierart ph-wert (H2O) ec-wert [ms] Nitrat NO3 [mg/l] Phosphat P2O5 [mg/l] Kalium K [mg/l] Ammonium NH4 [mg/l] Antilope 7,62 0,07 1,17 4,31 0,91 0 Tapir 7,56 0,05 1,56 3,43 0,61 0 Flusspferd 7,91 0,09 1,42 2, Elefant 7,40 0,03 0,80 3,70 2,61 0 Flamingo 7,10 0,10 2,20 9,50 2,00 0 Giraffe 7,34 0,04 1,23 5,27 4,76 0 Giraffe Ablass-Stelle 7,53 0,11 2,15 5,27 21,94 0 Tab. 3: Bodenwerte in Tiergehegen nach dem Winter 2006/07 Zusammenfassung und Ausblick Tiere verursachen neben mechanischen Schäden an Pflanzen in Abhängigkeit von ihrem Verhalten, von ihrer Körpergröße sowie der Besatzdichte auch in Gehegen Beeinträchtigungen und Belastungen des Bodens. Diese werden in den Sommermonaten wegen der täglichen Frequenz der Flächen vermutlich noch höher ausfallen. Aktuelle Untersuchungen hierzu finden statt. Die negativen Folgen dürften geringer ausfallen, wenn bei der Errichtung von Gehegen gezielt Bodentragschichten und Oberbodenmischungen nebst belastbarer Vegetation, z. B. definierte Rasenflächen, eingebaut und fachgerecht gepflegt werden würden. Hierzu fehlen jedoch die wissenschaftlichen Experimente zur Entwicklung von nachhaltigen Konzepten. Zum Schutz von Sträuchern und Bäumen nebst Umfeld zur Sicherung des Wurzelwachstums müssen darüber hinaus effiziente Schutzmaßnahmen entwickelt werden. Zur Sicherung des Zoobetriebes sind auch tiefergehende Untersuchungen des Unterbodens und des Grundwassers unabdingbar, um umweltrelevante Belastungen durch die Tierhaltung zu erkennen und durch geeignete Maßnahmen auszuschließen. Datenhaltung und Kommunikation (TVD) Ziel des Teilvorhabens Die verschiedenen Teilprojekte produzieren seit Projektbeginn große Mengen heterogener Daten. Beispielsweise entstanden Messdatenreihen zur Belastung von Boden und Wasser in verschiedenen Bereichen des Zoo Berlin. Die Analyse der Luftzusammensetzung und -zirkulation in ausgewählten Gehegen produzierte erhebliche Datenmengen. Die existierenden Bestandsdaten zu Gehegen und Tierbeständen mussten gesichtet, restrukturiert und neu erfasst werden. Mit der Strukturierung und konsistenten, redundanzminimalen Speicherung und Verwaltung dieser Projekt- und Zoodatenbestände beschäftigt sich das Teilprojekt Datenhaltung. Auch sollen in diesem Teilprojekt allgemeine Ansätze für die Datenhaltung un- 14

13 Interdisziplinäre Forschung tersucht und entwickelt werden. Zielstellung aller Entwicklungsarbeiten ist die konsequente Ausrichtung auf wieder verwendbare, verallgemeinerbare Datenhaltungskonzepte und die Entwicklung eines Referenzmodells der Datenhaltung für Zoologische Gärten. Hardwareseitig wird für die Datenverwaltung auf leistungsfähige Server gesetzt, die speziell für diese Aufgabe bereitstehen. Softwareseitig wird als Datenbankmanagementsystem ORA- CLE als Marktführer im Bereich der objektrelationalen Systeme eingesetzt. Vorgehensweise Bevor die ersten Daten gespeichert werden konnten, erfolgte ein systematischer Entwurf der Datenbank. Aus der Vielzahl, der in den letzten Monaten erzielten Ergebnisse, sollen nachfolgend einige Entwicklungsarbeiten zur Datenanalyse und Datenmodellierung der Tierdatenbestände des Zoo Berlin vorgestellt werden. Aus der Analyse der Gehegebeschilderung resultieren wichtige Daten zu Tierart, zu Position der Tierart in der Hierarchie des Tierreiches (Familie, Ordnung, Klasse etc.), zu Lebensraum und Verbreitungsgebiet, zu typischen Nahrungsmitteln sowie zu den Feinden der jeweiligen Tierart. Die verfügbaren artspezifischen Merkmale werden teilweise sehr detailliert, teilweise stark verallgemeinert vorgestellt und betreffen beispielsweise Informationen Abb. 12: Beispiel einer Gehegebeschilderung im Zoo Berlin Abb. 13: Teildatenmodell Tierart 15

14 Interdisziplinäre Forschung zum Sozialverhalten, zur Anatomie, zu Spezifika der Geschlechter wie auch zur Bedrohungssituation der Tiere. Informationen zum Lebensablauf enthalten artspezifische Merkmale wie Trag- bzw. Brutzeit, Anzahl der Jungtiere, Geschlechtsreife und Lebenserwartung. Die Information wird teilweise durch Texte, teilweise durch Grafiken und Avatare repräsentiert (Abb. 12). Problematisch für die Datenanalyse war die Heterogenität der Gehegebeschilderungen. Die Beschilderung der Vogelvolieren und des Streichelzoos ist beispielsweise weitaus geringer detailliert und verwendet teilweise differente Begrifflichkeiten. So musste ein Entwurfsansatz verfolgt werden, der jedes Schild als Unikat behandelt. Von einer vorhandenen, einheitlichen Datenbasis konnte nicht ausgegangen werden. Aus diesem Grunde konnte kein top-down-ansatz gewählt werden, sondern es wurde ein Entwurfsvorgehen entwickelt, welches die top-down- und bottom-up-ansätze zielgerichtet kombiniert. Zunächst erfolgte eine Analyse für ein spezielles Revier. Diese bildete die Grundlage für das erste Datenmodell sowie ein umfangreiches Glossar. Beide wurden inkrementell und in einigen Iterationen verfeinert, indem eine nahezu flächendeckende, vollständige Analyse aller Gehegeschilder des Zoo Berlin folgte. Hierzu waren ca. 100 Studenten des Bachelor-Studienganges Medieninformatik im Einsatz, die die mehr als 600 Tierarten analysierten. Ein Teildatenmodell, welches die Tierart fokussiert, ist in (Abb. 13) dargestellt. Bei der Datenmodellierung wurde konsequent eine semantische Aufgliederung der derzeit rein textuell vorhandenen Daten vorgenommen. Dies soll einerseits die Performance von Abfragen enorm erhöhen, andererseits werden fein granulare Suchanfragen erst möglich. Suchkriterien stehen in Form einer Baumstruktur zur Verfügung (Abb. 14). Ein Navigieren durch den Suchbaum und iteratives Erweitern der Suchanfrage ist damit möglich. Ergebnisbewertung Das entstandene Datenmodell ist nach wie vor prototypisch. Eine erste Implementierung ist erfolgt. Datenbestände werden erfasst und für das Besucherinformations- und -leitsystem zur Verfügung gestellt. Für die Erweiterung des Datenmodells sind Analysen zum Internationalisierungskonzept des Datenbestandes, zur weiteren Detaillierung der Systematik des Tierreiches, zur sinnvollen Einbeziehung multimedialer Daten wie Videos, Grafiken, Bilder sowie die Ergänzung um geografische Daten und ein Konzept der Gehegeidentifizierung vorzunehmen. Dies bestimmt die Arbeiten in diesem Bereich in den künftigen Monaten. 0Ebene Ebene 1 Klasse (Säugetiere, Vögel) Ordnung (Raubtiere, Menschenaffen, Greifvögel) 2Ebene Feinde (Mensch, Fuchs) Nahrung (Nüsse, Nager) EEP Bedrohte Art Verbreitung (Europa, Asien) Habitat Vita Merkmale Wüste Lebensalter Fellfarbe wasserlebend Regenwald Brut-/Tragezeit baumlebend luftlebend 3Ebene Savanne Entwöhnung bodenlebend Gebirge Anz. der Jungtiere etc. Geschlechtsreife Abb. 14: Prototypischer Suchbaum mit drei Ebenen 16

15 Interdisziplinäre Forschung Bewertung und Ausblick In der bisherigen Projektlaufzeit konnten bereits zahlreiche Ansätze zur Modernisierung und Optimierung des Zoobetriebes aufgezeigt werden, aus denen sich auch für andere Freizeitanlagen wichtige Erkenntnisse bis hin zu Standards ableiten lassen. Hierzu gehört die Beseitigung störender Gerüche in der Tierhaltung in Gebäuden ebenso wie ein gesichertes umweltschonendes Gebäudemanagement insgesamt. Die Entwicklung und Erprobung individueller technischer Lösungen muss detailliert vorangetrieben werden. Wenn Tiere in ihrer natürlichen Landschaft dem Besucher präsentiert werden sollen, dann müssen verbesserte Gehege entwickelt werden, die nicht nur Umweltaspekte wie Boden- und Gewässerschutz berücksichtigen, sondern die Wachstumsbedingungen der Pflanzen optimieren und Schäden durch effiziente Schutzund Pflegemaßnahmen verhindern. Informationen in moderner Darstellung sind ein wichtiges Erfolgskonzept bei der Akzeptanz eines Zoologischen Gartens bei den Besuchern. Daher ist die verbesserte Gehegebeschilderung ein wichtiges Instrument für eine gute Außendarstellung. Weitere Informationssysteme sind in der Erprobung, um nicht nur veränderte Besucherwünsche zu erfüllen, sondern weitere Besucherschichten für den Zoo zu erschließen. Alle bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse oder technischen Optimierungen werden im BAER-Projekt nicht isoliert betrachtet, sondern sie ergänzen sich, sind vielfach miteinander verknüpft und führen zu einer ganzheitlichen Betrachtungsweise. In dieser Interdisziplinarität liegt die Stärke dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens. Im weiteren Projektverlauf sind noch viele vertiefende Erkenntnisse zu erwarten, die wegen ihrer Allgemeingültigkeit und Übertragbarkeit für unterschiedliche Freizeitanlagen von großem Vorteil sein werden. Literatur [DS07] [Spe04] [Wa03] [WW01] [WW07] Dietze, C.; Schubert, R. (2007): KnowPhone. Projektdokumentation. TFH Berlin. Sperling, Ch. (2004): Die Affenhäuser des Zoo Berlin und des Tierpark Friedrichsfelde. Seminararbeit TU Berlin. Wauschek, D. (2003): Pflanzenverwendung in Zoologischen Gärten. Diplomarbeit FH Weihenstephan. Wood, W. F.; Weldon P. J. (2001): The scent of the reticulated giraffe. Humboldt State University Arcata California. Wendland, F.; Welk, K. (2007): Projektdokumentation PDAnimal. TFH Berlin. Kontakt Prof. Dr. Gudrun Görlitz Projektleitung und Leitung TV1 Technische Fachhochschule Berlin FB VI Luxemburger Straße Berlin Tel.: Prof. Katja Biek Leitung TV2 Technische Fachhochschule Berlin FB IV Luxemburger Straße Berlin Haus Bauwesen, Raum 304 Tel.: Prof. Dr. Petra Sauer Leitung TVD Technische Fachhochschule Berlin FB VI Luxemburger Straße Berlin Haus Bauwesen, Raum 139a Tel.: Prof. Gert W. Stallmann Technische Fachhochschule Berlin FB VIII Luxemburger Straße Berlin Haus Bauwesen, Raum K23 Tel.: Prof. Dr. Hartmut Balder Leitung TV3 Technische Fachhochschule Berlin FB V Luxemburger Straße Berlin Haus Beuth, Raum 122 Tel.: Kooperation Zoologischer Garten Berlin AG Wall AG 17

16 Interdisziplinäre Forschung Potenziale durch RFID in der Bauwirtschaft/Baulogistik Prof. Dr.-Ing. Roswitha Axmann, Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann Forschungsschwerpunkt: RFID/Bauwirtschaft Kurzfassung Auf der Grundlage einer empirischen Unternehmensbefragung der deutschen Bauindustrie einschließlich Zulieferindustrie wurde der Kenntnisstand zur Radio Frequency Identification Technologie (kurz RFID) dokumentiert. Schwerpunkte der Befragung waren einerseits die Fragestellung zum Informationsfluss der logistischen Abläufe zur Unternehmensund Baustellensteuerung und andererseits die Befragung zum Einsatz- und Nutzenpotenzial der RFID-Technik. Die Ergebnisse der Befragung zeigen, dass über die RFID-Technologie ein erhebliches Optimierungspotenzial nutzbar gemacht werden kann. Abstract Based on an empirical web survey within the German civil construction industry including their suppliers the state of knowledge on RFID technology has been documented. Key aspects of the survey focused on the information flow of logistics processes for company and construction site control and also at the usability and benefit potentials of RFID. The results of the survey show that through RFID a substantial optimization potential may be exploited. Problemstellung Im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen ist in der Baubranche das Thema Logistik bzw. Logistikmanagement vorrangig aus der Tradition heraus gewachsen. Der Prozess zur Bauwerkserstellung findet auf dem Grundstück des Auftraggebers statt. Bauen heißt in der Regel Unikate herstellen. Die logistischen Abläufe sind aufgrund der individuellen Bedingungen auftragsabhängig jeweils neu zu planen. Die Einflüsse auf die Logistik werden bestimmt durch die Lage des Grundstückes, durch die Standortbedingungen, durch die Topographie des Baugeländes, die Möglichkeiten zur Ver- und Entsorgung der Baustelle sowie durch die Art und Weise der Bauwerkserstellung (z.b. Wahl der Konstruktionsart, Wahl der Bauverfahren). Die Baulogistik umfasst die Planung, Steuerung und Kontrolle der Material- und Informationsflüsse der Ver- und Entsorgung von Baustellen sowie der unmittelbar auf der Baustelle stattfindenden Logistikprozesse. Der reibungslose und termingerechte Ablauf dieser Prozesse trägt erheblich zu der fristgerechten und somit rentablen Fertigstellung der jeweiligen Bauvorhaben bei. Nach Untersuchungen der Universität Dortmund (s. Abb. 1 ) wird nur ein Drittel der Arbeitszeit auf einer Baustelle für die Verrichtung der tatsächlich relevanten Haupttätigkeiten genutzt, knapp ein weiteres Drittel der Arbeitszeit entfällt auf Transport, Umschlag und Lagerung. Aufgrund dieser zusätzlichen Zeit- und Energieaufwendungen entstehen den beteiligten Bauunternehmen zum Teil erhebliche Mehrkosten. Es lassen sich bei den genannten Prozessen deutliche Optimierungs- bzw. Einsparpotenziale erkennen, welche durch eine zielgerichtete Planung der Baulogistik sowie den Einsatz innovativer Technologiekonzepte ausgeschöpft werden können. Eine dieser innovativen und in der Öffentlichkeit derzeit viel beachteten Technologien ist RFID. Sie ermöglicht eine kontaktlose und automatisierte Identifizierung von Objekten und wird bereits in den unterschiedlichsten Branchen erfolgreich eingesetzt. In der Abb. 1: Zeitliche Aufteilung der Tätigkeiten auf einer Baustelle [1] 18

17 Interdisziplinäre Forschung deutschen Bauwirtschaft wird die RFID-Technologie allerdings bislang kaum genutzt. Der Einsatz beschränkt sich überwiegend auf die Zulieferindustrie zur Identifikation von Material und Geräten, die Anwendung ist noch sehr geprägt durch Einzelfälle. Insgesamt stellt diese Technologie eher Neuland für den mittelständisch geprägten Baumarkt dar. Es galt daher, zunächst den Kenntnisstand zu RFID zu erfassen und die Hauptansatzpunkte für einen zukünftigen Einsatz dieser Technologie zu eruieren. Vorstellung der Unternehmensbefragung Um das Potenzial der RFID-Technik in der Baubranche zu erfassen wurde eine internetgestützte Unternehmensbefragung durchgeführt. Eingebunden in eine ansprechende Oberfläche wurden sieben inhaltlich aufeinander abgestimmte Themenblöcke entwickelt (s. Abb. 2). Willkommensseite Begrüßung, kurze Inhaltsübersicht Fragenblock 1 Aktueller Kenntnisstand zum Thema RFID (Kenntnisstand der Befragten zum Thema RFID) 8 Items Fragenblock 2 Schwachstellen in der Baulogistik (Fokus: Schwachstellen im Informationsfluss) 6 Items Fragenblock 3 Hemmende Faktoren für den Einsatz von RFID (Was wirkt einem RFID-Einsatz entgegen?) 6 Items Fragenblock 4 Bewertung der Eigenschaften von RFID (RFID-Eigenschaften in der Nutzenbewertung) 8 Items Fragenblock 5 Nutzenbewertung von RFID (Nutzenbewertung der RFID-Technologie) 10 Items Fragenblock 6 Datenspeicherung mit Hilfe von RFID (Welche Daten sollten gespeichert werden?) 5 Items Fragenblock 7 Unternehmensprofil (Rechtsform, Mitarbeiterzahl etc.) 4 Items Dank angabe zur Ergebnisübersendung Abb. 2: Aufbau der internetgestützten Befragung [2] 19

18 Interdisziplinäre Forschung Nachfolgend sind die Rahmenbedingungen der Befragung zusammengefasst: Forschungsmethode: Deskriptive Forschung (Beschreibend) Datenerhebungstechnik: Schriftliche Befragung (Onlinefragebogen) Befragungsmethode: Internetgestützte Befragung Web-Survey Zielgruppe: Unternehmen der Baubranche Betrachtete Grundgesamtheit: Baugewerbe/Baustoffzulieferer Definierte Grundgesamtheit: Mitgliedsunternehmen der jeweiligen Verbände Stichprobenumfang: Unternehmen Rücklaufquote: 3,6 % (n = 47 Unternehmen) Befragungszeitraum: (1 Monat) Umfang: 7 Fragenblöcke mit insgesamt 47 Items Antwortskalierung: 4-stufige Ratingskala; dichotome Fragen (Ja/Nein) Beantwortungsdauer: 10 bis maximal 15 Minuten Für internetgestützte Befragung wird eine Rücklaufquote zwischen 3 und 5 Prozent als durchschnittlicher Erwartungswert und damit als wissenschaftlicher Standard angesehen. Die vollständige Auswertung der Befragung kann über die Autoren bezogen werden. In diesem Kurzbericht sollen nur zwei Themenblöcke angesprochen werden: 1. Aktueller Kenntnisstand zum Thema RFID: Zwei Drittel (60%) der Befragten kannten den Begriff RFID vor der Befragung nicht. Ebenfalls zwei Drittel der Befragten waren nicht mit den Grundlagen der RFID-Technologie vertraut. In nur jedem fünften Unternehmen (19%) wurde über die Einführung von RFID gesprochen. Nur eines der 47 an der Befragung teilnehmenden Unternehmen setzt RFID im Unternehmen ein. Zwei Drittel (62%) der Befragten können sich generell den Einsatz von RFID im Unternehmen vorstellen. Fazit: Die RFID-Technologie ist dem Großteil den in der Baubranche tätigen Unternehmen nicht bekannt. Das umfangreiche Leistungsspektrum und die damit einhergehenden Optimierungspotentiale werden von der deutschen Bauindustrie bislang kaum genutzt. Zwei Drittel der Unternehmen können sich allerdings einen Einsatz von RFID in Ihrem Unternehmen generell vorstellen. 2. Nutzenbewertung von RFID: 79% der Befragten stimmen der Aussage zu bzw. eher zu, dass der Einsatz von RFID in der Baulogistik generell zu Zeiteinsparungen führt. Ebenfalls der Großteil der Befragten (68%) stimmt der Aussage zu bzw. eher zu, dass der Einsatz von RFID in der Baulogistik generell zu Kosteneinsparungen führt. Schließlich stimmen zwei Drittel (61%) der Aussage zu bzw. eher zu, dass der Einsatz von RFID in der Baulogistik generell zu mehr Flexibilität führt (siehe auch Tab. 1). Fazit: Die Mehrheit der befragten Experten erwartet Zeitund Kosteneinsparungen durch den Einsatz von RFID. Zwei Drittel der Befragten sieht durch den Einsatz von RFID einen Anstieg der Flexibilität. Der generelle Nutzen (bzgl. Zeit, Kosten, Flexibilität) der RFID-Technologie für die Baulogistik wird von dem Großteil der Befragten positiv bzw. hoch bewertet. Teil 5b Nutzenbewertung von RFID (--) (-) (+) (++) S (+); (++) n Der Einsatz von RFID in der Baulogistik würde generell zu Zeiteinsparungen führen. Der Einsatz von RFID in der Baulogistik würde generell zu Kosteneinsparungen führen. Der Einsatz von RFID in der Baulogistik würde generell zu mehr Flexibilität führen. Tab. 1: Nutzenbewertung von RFID 3% 18% 53% 26% 79% 39 3% 29% 44% 24% 68% 34 6% 33% 44% 17% 61% 36 Zusammenfassung und Perspektiven Die Unternehmensbefragung zeigt eine Bestandsaufnahme und macht deutlich, dass die RFID-Technologie selbst und die durch den Einsatz möglichen Optimierungspotenziale dem Großteil der Bauunternehmen noch nicht bekannt sind. Die Mehrheit der Bauunternehmen kann sich den Einsatz von RFID aber generell vorstellen: diverse Schwachstellen im Informationsfluss auf Baustellen könnten durch den Einsatz von RFID behoben werden. Der Nutzen sämtlicher RFID-spezifischer Leistungseigenschaften für die Baulogistik wird von der großen Mehrheit der Unternehmen als hoch bzw. sehr hoch bewertet. Insbesondere in den Objektbereichen Baustellenausstattung, Baumaschinen und -geräte sowie Stückgüter sowie in den Anwendungsbereichen Versorgungslogistik und Baustellenlogistik ist der Nutzen von RFID besonders hoch. Die bisher vorhandenen Einsatzgebiete in der Bauwirtschaft konzentrieren sich vorwiegend auf die Anwendungen im Bereich der Schalung und der Fahrzeugindustrie. Erste Einsätze auf dem Gebiet der Schalungstechnik werden von einem Schalungsanbieter für 2007 geplant. Durch die Ausrüstung des Schalungsmaterials mit Transpondern können diese eindeutig zugeordnet werden. Neben der Informationsverarbeitung auf der Baustelle können die gewonnen Daten zur Informationsauswertung und Prozessoptimierung im Unternehmen genutzt werden. Der Erfolg der Technik hängt im Baustelleneinsatz allerdings auch von der Robustheit der Transponder ab. 20

19 Interdisziplinäre Forschung Insgesamt liegt das erhebliche Prozess- und Kostenoptimierungspotenzial der RFID-Technologie für die Baulogistik in der automatisierten und eindeutigen Objektidentifizierung sowie der schnellen und genauen Informationsbereitstellung. Alle relevanten Materialflüsse können in Echtzeit kontrolliert und gesteuert werden, wodurch auf etwaige Störungen schnell und mit entsprechenden Maßnahmen reagiert werden kann. Die noch nicht vollkommen ausgereifte RFID-Technologie, aber auch eine generell geringe Investitionsbereitschaft der Unternehmen können mögliche Faktoren sein, warum der Einsatz von RFID in der Baulogistik bisher so wenig verbreitet ist. Für die Baubranche bedeutet dies eine große Herausforderung aber mit enormen unternehmerischen Vorteilen für die Logistikgestaltung. Die Umfrageergebnisse bestätigen den Bedarf an einem fundierten Konzept für den Einsatz von RFID in der Baulogistik und bieten mit ihrem empirischen Informationsgehalt den Praxisbezug für weitere Arbeitsschritte. Es ist daher geplant, die Untersuchungen insbesondere zur Unterstützung der Einsatzvorbereitung der RFID-Technologie weiterzuführen. Dazu ist ein entsprechender Forschungsaufwand notwendig, um die Einzellösungen zur Standardtechnik für die Bauwirtschaft zu entwickeln. Literatur [1] Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML: Baulogistik (Flyer). [2] Doberstein, D. (2007): Einsatz von RFID in der Baulogistik, Masterarbeit TFH Berlin. Kontakt Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann Technische Fachhochschule Berlin FB I Luxemburger Straße Berlin Haus Gauss, Raum 530 Tel.: Prof. Dr.-Ing. Roswitha Axmann Technische Fachhochschule Berlin FB III Luxemburger Straße Berlin Haus Bauwesen, Raum 404 Tel.:

20 Interdisziplinäre Forschung Stärkung des Technologietransfers durch das Projekt Forschungsassistenz Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Dipl.-Geogr. Sabine Wortmann M.A. Forschungsschwerpunkte: Qualitätssicherung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten, Evaluation, Technologietransfer Kurzfassung Mit dem ESF-geförderten Projekt Forschungsassistenz gelang es, die Forschungskultur an der Technischen Fachhochschule Berlin deutlich zu beleben. Junge Akademiker/innen bearbeiten über einen Zeitraum von 18 Monaten eine F&E- Aufgabe, betreut von einem/einer TFH-Professor/in in kooperativer Zusammenarbeit mit regionalen Unternehmen. Ergebnisse aus dem Projekt Forschungsassistenz 2005/2006 werden in diesem Beitrag vorgestellt. Abstract Within the ESF-granted project research-assistance the research activities at the University of Applied Sciences Berlin (TFH) increased remarkable. Young academics worked for 18 months on a research and development project, supervised by a professor of the TFH in cooperation with a regional, small or medium-sized enterprise. Results of the project research-assistance 2005/2006 will be presented in this article. Einleitung Gemeinsam mit der Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen wurde das Projekt Forschungsassistenz an der TFH entwickelt. Im Rahmen seiner Arbeitsmarkt- und Bildungspolitik unterstützt der Berliner Senat mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) Instrumente zur Förderung von Beschäftigung und Qualifizierung [vgl. EK07]. Der Strukturwandel in Richtung einer dienstleistungsorientierten und wissensbasierten Gesellschaft, der rasante technische Fortschritt und die steigende Komplexität der Produktions- und Geschäftsprozesse führen dazu, dass sich die Anforderungen an die Qualifikation der Arbeitskräfte ständig ändern. Die Beschäftigten können den neuen Anforderungen auf Dauer nur gerecht werden, wenn sie die Chance haben, sich regelmäßig weiterzubilden. [s. Sen07, S. 88] Die TFH bietet mit ihrem breiten Studienangebot und der anwendungsorientierten Forschung ideale Bedingungen für die Qualifizierung junger, arbeitsloser oder von Arbeitslosigkeit bedrohter Akademikerinnen und Akademiker. Zielstellung des Projekts Forschungsassistenz Im Projekt Forschungsassistenz bearbeiten junge, arbeitslose oder von Arbeitslosigkeit bedrohte Hochschulabsolventen/innen über einen Zeitraum von 18 Monaten Forschungs- und Entwicklungsaufgaben in kooperativer Zusammenarbeit mit Professoren/innen der TFH Berlin und Unternehmen der Region. Wissens- und Technologietransfer sind für die Wettbewerbsfähigkeit von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) von größter Bedeutung. Aus TFH-Sicht tragen die Forschungsassistenten/ innen im Folgenden mit FA abgekürzt merkbar zur Belebung der Forschungskultur bei. Die FA sollen sich während ihrer befristeten Beschäftigung so qualifizieren, dass sie danach eine Stelle auf dem Arbeitsmarkt finden, z. B. im kooperierenden Unternehmen. Das Forschungsassistenzprojekt startete im Jahr 2003 erstmals an der TFH Berlin [GK04]. Dank der erfolgreichen Vermittlung in den Arbeitsmarkt wird das Projekt gegenwärtig mit neuen Teilprojekten und neu eingestellten FA bereits in der vierten Runde durchgeführt. Eine Weiterbeschäftigung von FA in einer neuen Förderrunde ist bedingt durch die auf Qualifizierung ausgerichtete Projektförderung nicht möglich. Forschungsassistenz 2005/2006 Nach einem TFH-weiten Ausschreibungsverfahren wurden von der Forschungskommission des Akademischen Senats im Januar 2006 folgende 25 Projekte zur Förderung in Forschungsassistenz III bewilligt: Begleitung/Optimierung von Gründungsaktivitäten Supply Chain Management Druckindustrie E-Logistik Synthese organischer Farbstoffe für Photodynamische Therapie Neue Antibiotika vom Chinoloncarbonsäure-Typ/Siderophore Empfänger für den GPS-Einsatz im Wald GIS/räumliche Disparitäten Berliner Gesundheitseinrichtungen Optimierung der Luftqualität in OP-Räumen Sanierungsplanungsstrategie am Beispiel einer Kirchenruine Nachhaltigkeit von Materialien in Bädern und Wellnessanlagen Wertschöpfungsstrategien für die urbane Freiraumentwicklung Optimierung industrieller Fermentationsprozesse, Proteom- und Metabolom-Analysen Untersuchungen zur Totholzbildung bei Stadtbäumen Proteomics 22

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