Strukturen und Treiber des Innovationserfolges im deutschen Maschinenbau: Verbreitung und Effekte von innovationsunterstützenden Technik-, Organisations- und Kooperationskonzepten

Der deutsche Maschinenbau positioniert sich im internationalen Wettbewerb vorrangig als Technologie-, Innovations- und Qualitätsführer. Dies gelingt ihm bislang, obwohl die FuE-Intensität der Branche im Mittel nicht auf Spitzentechnologie hindeutet. Gepaart mit der hohen Komplexität der meist in Einzel- oder Kleinserie gefertigten Produkte und einer starken Orientierung an individuellen Kundenwünschen erfordert dies den Einsatz von unterstützenden technischen und organisatorischen Konzepten, um vorhandene Innovationsressourcen möglichst effektiv und effizient einzusetzen. Der deutsche Maschinenbau positioniert sich im internationalen Wettbewerb vorrangig als Technologie-, Innovations- und Qualitätsführer. Dies gelingt ihm bislang, obwohl die FuE-Intensität der Branche im Mittel nicht auf Spitzentechnologie hindeutet. Gepaart mit der hohen Komplexität der meist in Einzel- oder Kleinserie gefertigten Produkte und einer starken Orientierung an individuellen Kundenwünschen erfordert dies den Einsatz von unterstützenden technischen und organisatorischen Konzepten, um vorhandene Innovationsressourcen möglichst effektiv und effizient einzusetzen. --

Gemeinsam zum Innovationserfolg? Verbreitung und Effekte von Innovationskooperationen bei nicht forschungsintensiven Betrieben im Verarbeitenden Gewerbe

Für die Bewältigung der aktuellen Wirtschaftskrise wird Innovationen eine wichtige Bedeutung beigemessen. Nach dem Motto Stillstand ist Rückstand ermöglichen Innovationen bei Unternehmen, gestärkt aus der Krise hervorzugehen und durch marktreife Neuentwicklungen frühzeitig von einem Wiederaufschwung zu profitieren. Produkt-, Service-, organisatorische oder technische Prozessinnovationen sind wichtige Stellhebel für den langfristigen Unternehmenserfolg. Gerade die Entwicklung neuer Produkte kann durch erhöhte Investitionen in betriebliche Forschung und Entwicklung (FuE) gefördert werden. Viele Unternehmen in Deutschland weisen jedoch keine oder nur geringe FuE-Aktivitäten auf und können daher von dieser innovationstrategischen Option in der Krise aufgrund mangelnder Ressourcen nicht in gleichem Maße Gebrauch machen wie stärker forschungsintensive Unternehmen. Die Teilnahme an FuE- bzw. Innovationskooperationen stellt daher insbesondere für nicht forschungsintensive Unternehmen eine Möglichkeit dar, eigene fehlende FuE-Kompetenzen zu kompensieren und Innovationsprojekte zu realisieren, die aus eigener Kraft vielleicht nicht gestemmt werden könnten. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht forschungsintensive Betriebe, die in FuE-Kooperationen neue Technologieimpulse aufnehmen, deutlich häufiger Produktinnovationen hervorbringen und in vermarktbare Produkte umsetzen. --

Long-term impact of biochar on the immobilisation of nickel (II) and zinc (II) and the revegetation of a contaminated site.

A field remediation treatment was carried out to examine the long-term effect of biochar on the immobilisation of metals and the revegetation of a contaminated site in Castleford, UK. The extracted concentrations of nickel (Ni) (II) and zinc (Zn) (II) in the carbonic acid leaching tests were reduced by 83-98% over three years. The extracted Ni (II) and Zn (II) concentrations three years after the treatment were comparable to a cement-based treatment study carried out in a parallel manner on the same site. The sequential extraction results indicated that biochar addition (0.5-2%) increased the residue fractions of Ni (II) (from 51% to 61-66%) and Zn (II) (from 7% to 27-35%) in the soils through competitive sorption, which may have resulted in the reduction of leachabilities of Ni (II) (from 0.35% to 0.12-0.15%) and Zn (II) (from 0.12% to 0.01%) in the plots with biochar compared with that without biochar three years after the treatment. The germination of grass in the plots on site failed. Further laboratory pot study suggested that larger amounts of biochar (5% or more) and compost (5% or more) were needed for the success of revegetation on this site. This study suggests the effectiveness and potential of biochar application in immobilising heavy metals in contaminated site in the long term.This is the author accepted manuscript. The final version is available from Elsevier via http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.10.05

Future Potentials and Strategies of non-research-intensive Industries in Germany – Impacts on Competitiveness and Employment. Summary

Non-research-intensive industries and businesses have played a comparatively minor role in the economic and innovation policy debate so far. Due to the strong focus of the political discussion on research-intensive sectors, the potential of non-research-intensive industries and businesses for Germany as a business location was usually not attributed any particular significance in the past. Based on growth theory considerations, intensive research and development (R&D) was usually associated with higher economic growth and greater international competitiveness. This report focuses on non-research-intensive sectors and companies and addresses the question of what direct and, above all, indirect contributions these sectors make to Germany\u27s international competitiveness and what future potential results from this. It examines the competitive and innovation strategies pursued by research-intensive companies and the extent to which current economic developments create pressure for change that could affect the market position and survival of research-intensive companies in the future. Furthermore, the question is addressed as to which developments are foreseeable with regard to competitiveness and thus with regard to employment opportunities in non-research-intensive industries. Finally, it is clarified which effects on the qualification requirements of these employees are foreseeable due to current developments. The analysis of the macroeconomic importance of non-research-intensive industries is based on official statistical data at the national and international level. The analyses at the company level are based on a telephone survey of more than 200 non-research-intensive companies and 88 particularly research-intensive companies in the German manufacturing sector. Supplementary evaluations are carried out using data from the survey "Modernisation of Production 2009" by the Fraunhofer ISI. The data includes information on topics such as the market environment, the competitive strategy, the specific innovation patterns, the competence equipment, the ability to absorb and implement external information, the protection and importance of different forms of knowledge or the future opportunities and risks of these enterprises

»Responsible Research and Innovation« als Ansatz für die Forschungs-, Technologie- und Innovationspolitik – Hintergründe und Entwicklungen

Responsible Research and Innovation (RRI) ist ein vergleichsweiser junger Ansatz in der Ausgestaltung und Steuerung von Forschungs- und Innovationsprozessen, der gegenwärtig vor allem auf europäischer, zunehmend aber auch auf nationaler Ebene wie etwa in Großbritannien, den Niederlanden oder Norwegen an Bedeutung gewinnt. Im Kern geht es bei RRI darum, Forschung und Innovation stärker als bisher an gesellschaftlichen Werten und Bedarfen auszurichten. Vor allem die Erfahrungen mit gesellschaftlich hochumstrittenen Technologien, die nicht antizipiert worden waren, sind ein wesentlicher Impetus für den Aufstieg des RRI-Konzepts. Durch geeignete Verfahren, die insbesondere die frühzeitige Einbindung von Stakeholdergruppen, Nutzern und Bürgern sowie die Erschließung zusätzlicher Wissensquellen umfassen, sollen die Ausgestaltung und Steuerung von Forschung und Innovation reflexiver und insgesamt auf eine breitere, vielfältigere und damit legitimere Grundlage gestellt werden. In der Vorstudie wird gezeigt, dass RRI auf zahlreichen Konzepten und Methoden aufbaut, die teilweise seit Jahrzehnten zum Gestaltungsinstrumentarium von Forschung, Technologie und Innovation zählen. Nach einem Überblick über konzeptionelle Grundlagen und unterschiedliche Begriffsverständnisse von RRI werden ausgewählte Ansätze beleuchtet, die Beiträge zur Umsetzung von RRI in Forschungs- und Innovationsprozessen leisten können. Aufgrund der großen Bedeutung von Unternehmen für Forschung und Innovation wird besonderes Augenmerk auf die Integration der RRI-Philosophie in betriebliche Organisations- und Managementkonzepte gelegt. Inhalt Zusammenfassung 7 I. Einleitung 27 II. RRI – begriffliche Grundlagen und Genese des Konzepts 31 1. Definitionen von RRI 34 2. RRI in der Konzeptualisierungsphase 36 3. Die Gleichzeitigkeit von RRI und der Hinwendung zur Normativität 39 4. RRI-Aktivitäten auf europäischer und nationaler Ebene 41 III. RRI und die Governance von Forschung, Technologie und Innovation 47 1. Beiträge zur Innovationsgestaltung durch »strategische Intelligenz« 48 2. Beteiligung 52 2.1 Beteiligung – Begriffsdefinition und Einordnung 53 2.2 Beteiligung und FTI-Politik 54 2.3 Begründungen für Beteiligung 58 2.4 Beteiligung in der Praxis 59 3. Weitere Governancemechanismen in der RRI-Diskussion 69 IV. Perspektive der Unternehmen 75 1. Einführung 75 2. Ebene 1: Verantwortungsübernahme in ökonomischer, ökologischer und sozialer Hinsicht 80 2.1 Corporate Social Responsibility 80 2.2 Corporate Citizenship 98 2.3 Corporate Sustainability 103 2.4 Social Entrepreneurship 109 3. Ebene 2: Stakeholder- und Öffentlichkeitsintegration 117 3.1 Open Innovation – Einführung und Hintergrund 117 3.2 Open Innovation – Anwendung und Probleme 125 3.3 Anknüpfungspunkte zu RRI 130 4. Fazit 135 V. Identifizierung und Diskussion von Ansatzpunkten für RRI in Deutschland 141 1. Herausforderungen bei der Weiterentwicklung und Konkretisierung von RRI 142 2. RRI – Relevanz für die deutsche FTI-Politik und mögliche Optionen 144 Literaturverzeichnis 147 Anhang 169 1. Abbildungsverzeichnis 169 2. Tabellenverzeichnis 16

Coupled/decoupled spray simulation comparison of the ECN spray a condition with the Sigma-Y Eulerian atomization model

This work evaluates the performance of the Σ-Y Eulerian atomization model at reproducing the internal structure of a diesel spray in the near- field. In the study, three different computational domains have been used in order to perform 3D and 2D coupled simulations, where the internal nozzle flow and external spray are modeled in one continuous domain, and 2D decoupled simulations, where only the external spray is modeled. While the 3D simulation did the best job of capturing the dense zone of the spray, the 2D simulations also performed well, with the coupled 2D simulation slightly outperforming the decoupled simulation. The similarity in results between the coupled and the decoupled simulation show that internal and external flow calculations can be performed independently. In addition, the use of spatially averaged nozzle outlet conditions, in the case of an axisymmetric (single-hole) convergent nozzle, leads to a slightly worse near-field spray predictions but to an accurate far-field ones. Finally, a novel constraint on turbulent driven mixing multiphase flows is introduced which prevents the slip velocity from exceeding the magnitude of the turbulent fluctuations through a realizable Schmidt number. This constraint increased model stability, allowing for a 4x increase in Courant number.Authors acknowledge that part of this work was possible thanks to the Programa de Ayudas de Investigacion y Desarrollo (PAID-2013 3198) of the Universitat Politecnica de Valencia. Also this study was partially funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness in the frame of the COMEFF(TRA2014-59483-R) project.Desantes Fernández, JM.; García Oliver, JM.; Pastor Enguídanos, JM.; Pandal-Blanco, A.; Baldwin, E.; Schmidt, DP. (2016). Coupled/decoupled spray simulation comparison of the ECN spray a condition with the Sigma-Y Eulerian atomization model. International Journal of Multiphase Flow. 80:89-99. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2015.12.002S89998

Zukunftspotenziale und Strategien nicht forschungsintensiver Industrien in Deutschland – Auswirkungen auf Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigung. Innovationsreport

Nichtforschungsintensive Industrien und Betriebe haben in der wirtschafts- und innovationspolitischen Debatte bislang eine vergleichsweise untergeordnete Rolle gespielt. Durch die starke Fokussierung der politischen Diskussion auf forschungsintensive Bereiche wurde den Potenzialen der nichtforschungsintensiven Branchen und Betriebe für den Wirtschaftsstandort Deutschland in der Vergangenheit meist keine besondere Bedeutung zugesprochen. Ausgehend von wachstumstheoretischen Überlegungen wurde intensive Forschung und Entwicklung (FuE) üblicherweise mit höherem Wirtschaftswachstum und höherer internationaler Wettbewerbsfähigkeit assoziiert. Der vorliegende Bericht stellt nichtforschungsintensive Sektoren und Betriebe in den Mittelpunkt und beschäftigt sich mit der Frage, welche direkten und vor allem auch indirekten Beiträge diese Bereiche zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands leisten und welche Zukunftspotenziale daraus resultieren. Es wird untersucht, welche Wettbewerbs- und Innovationsstrategien forschungsschwache Unternehmen verfolgen und inwiefern aktuelle wirtschaftliche Entwicklungen einen Veränderungsdruck erzeugen, der sich in Zukunft auf die Marktposition und auf die Überlebensfähigkeit forschungsschwacher Unternehmen auswirken könnte. Weiterhin wird der Frage nachgegangen, welche Entwicklungen hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit und damit hinsichtlich Beschäftigungsmöglichkeiten in nicht forschungsintensiven Industrien absehbar sind. Schließlich wird geklärt, welche Auswirkungen auf die Qualifikationsanforderungen dieser Beschäftigten aufgrund aktueller Entwicklungen absehbar sind. Die Untersuchung der gesamtwirtschaftlichen Bedeutung von nichtforschungsintensiven Industrien erfolgt anhand amtlicher statistischer Daten auf nationaler und internationaler Ebene. Die Analysen auf betrieblicher Ebene basieren auf einer telefonischen Befragung von mehr als 200 nichtforschungsintensiven Betrieben und 88 besonders forschungsintensiven Betrieben des deutschen verarbeitenden Gewerbes. Ergänzende Auswertungen erfolgen anhand von Daten aus der Erhebung »Modernsierung der Produktion 2009« des Fraunhofer ISI. Die Daten umfassen Informationen zu Themen wie dem Marktumfeld, der Wettbewerbsstrategie, den spezifischen Innovationsmustern, der Kompetenzausstattung, der Aufnahme- und Umsetzungsfähigkeit externer Informationen, dem Schutz und der Bedeutung unterschiedlicher Formen von Wissen oder den zukünftigen Chancen und Risiken dieser Betriebe. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 3 I. BEDEUTUNG NICHTFORSCHUNGSINTENSIVER SEKTOREN UND UNTERNEHMEN FÜR DIE DEUTSCHE WIRTSCHAFT 15 1. Nichtforschungsintensive Branchen in Industrieländern 17 2. Wettbewerbsfähigkeit nichtforschungsintensiver Unternehmen 19 3. Zielsetzung und Aufbau des Berichts 22 II. SEKTORALE ANALYSE: GESAMTWIRTSCHAFTLICHER STELLENWERT NICHTFORSCHUNGSINTENSIVER SEKTOREN IN DEUTSCHLAND 25 1. Forschung und Entwicklung als Treiber von Wirtschaftswachstum 25 1.1 Exogener technologischer Fortschritt als Determinante des Wachstums von Volkswirtschaften 26 1.2 Endogener technologischer Fortschritt als Determinante des Wachstums von Volkswirtschaften 28 1.3 Zusammenhang zwischen Forschungsintensität und internationaler Wettbewerbsfähigkeit 32 2. Empirische Befunde zur gesamtwirtschaftlichen Bedeutung nichtforschungsintensiver Sektoren 35 2.1 Einführung und Überblick 35 2.2 FuE-Aktivitäten 39 2.3 Innovationsaktivitäten 46 2.4 Patente 48 2.5 Beschäftigung und Qualifikation 53 2.6 Wertschöpfung und inländische Produktion 73 III. ANALYSE AUF BETRIEBSEBENE: WETTBEWERBSFÄHIGKEIT UND INNOVATIONSMUSTER NICHTFORSCHUNGSINTENSIVER BETRIEBE 87 1. Betriebliche Wettbewerbsfähigkeit aus markt- und ressourcenorientierter Sicht 87 2. Empirische Befunde zu Wettbewerbsfähigkeit und zukünftigen Beschäftigungspotenzialen nichtforschungsintensiver Unternehmen 99 2.1 Einführung 99 2.2 Datenbasis 100 2.3 Marktumfeld 106 2.4 Wettbewerbsstrategien 111 2.5 Bedeutung von Wissen 117 2.6 Absorptionsfähigkeit 121 2.7 Technologie 129 2.8 Innovationsorientierung 134 2.9 Beschäftigung 139 2.10 Wirtschaftlicher Erfolg 145 2.11 Öffentliche Förderung 149 2.12 Chancen und Risiken 151 2.13 Zwischenfazit 159 IV. FAZIT UND HANDLUNGSOPTIONEN 163 LITERATUR 173 ANHANG 183 1. Tabellen zu Kapitel II 183 2. CATI-Fragebogen 195 3. Methodenbericht zur CATI-Erhebung 208 1.1 Ziel der Erhebung 208 1.2 Fragebogen 208 1.3 Grundgesamtheit 209 1.4 Stichprobenziehung 211 1.5 Durchführung der Befragung 216 1.6 Zusammensetzung der realisierten Datenbasis 221 1.7 Resümee 223 4. Erhebung »Modernisierung der Produktion« 2009 225 5. Weitere Tabellen 227 6. Vorgehen zur Auswertung der Freitextantworten mittels inhaltsanalytischer Methoden 230 7. Tabellenverzeichnis 232 8. Abbildungsverzeichnis 23

Fuel temperature influence on diesel sprays in inert and reacting conditions

The detailed knowledge of the evaporationecombustion process of the Diesel spray is a key factor for the development of robust injection strategies able to reduce the pollutant emissions and keep or increase the combustion efficiency. In this work several typical measurement applied to the diesel spray diagnostic (liquid length, lift-off length and ignition delay) have been employed in a novel continuous flow test chamber that allows an accurate control on a wide range of thermodynamic test conditions (up to 1000 K and 15 MPa). A step forward in the control of the test boundary conditions has been done employing a special system to study the fuel temperature effect on the evaporation and combustion of the spray. The temperature of the injector body has been controlled with a thermostatic system and the relationship between injector body and fuel temperature has been observed experimentally. Imaging diagnostics have been employed to visualize the liquid phase penetration in evaporative/inert conditions and, lift-off length and ignition delay in reactive condition. The results underline a clear influence of the injector body temperature on both conditions, evaporative and, in a lesser degree, reactive; finally the physical models found in the literature have been compared with the results obtained experimentallyThis research has been funded in the frame of the project FLEXIFUEL reference TRA2010-17564 from Ministerio de Ciencia e Innovacion. The injectors are part of the ECN international project.Payri Marín, R.; García Oliver, JM.; Bardi, M.; Manin, J. (2012). Fuel temperature influence on diesel sprays in inert and reacting conditions. Applied Thermal Engineering. 35:185-195. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.10.027S1851953

Earth: Atmospheric Evolution of a Habitable Planet

Our present-day atmosphere is often used as an analog for potentially habitable exoplanets, but Earth's atmosphere has changed dramatically throughout its 4.5 billion year history. For example, molecular oxygen is abundant in the atmosphere today but was absent on the early Earth. Meanwhile, the physical and chemical evolution of Earth's atmosphere has also resulted in major swings in surface temperature, at times resulting in extreme glaciation or warm greenhouse climates. Despite this dynamic and occasionally dramatic history, the Earth has been persistently habitable--and, in fact, inhabited--for roughly 4 billion years. Understanding Earth's momentous changes and its enduring habitability is essential as a guide to the diversity of habitable planetary environments that may exist beyond our solar system and for ultimately recognizing spectroscopic fingerprints of life elsewhere in the Universe. Here, we review long-term trends in the composition of Earth's atmosphere as it relates to both planetary habitability and inhabitation. We focus on gases that may serve as habitability markers (CO2, N2) or biosignatures (CH4, O2), especially as related to the redox evolution of the atmosphere and the coupled evolution of Earth's climate system. We emphasize that in the search for Earth-like planets we must be mindful that the example provided by the modern atmosphere merely represents a single snapshot of Earth's long-term evolution. In exploring the many former states of our own planet, we emphasize Earth's atmospheric evolution during the Archean, Proterozoic, and Phanerozoic eons, but we conclude with a brief discussion of potential atmospheric trajectories into the distant future, many millions to billions of years from now. All of these 'Alternative Earth' scenarios provide insight to the potential diversity of Earth-like, habitable, and inhabited worlds.Comment: 34 pages, 4 figures, 4 tables. Review chapter to appear in Handbook of Exoplanet