Semiconductor manufacturing simulation design and analysis with limited data

This paper discusses simulation design and analysis for Silicon Carbide (SiC) manufacturing operations management at New York Power Electronics Manufacturing Consortium (PEMC) facility. Prior work has addressed the development of manufacturing system simulation as the decision support to solve the strategic equipment portfolio selection problem for the SiC fab design [1]. As we move into the phase of collecting data from the equipment purchased for the PEMC facility, we discuss how to redesign our manufacturing simulations and analyze their outputs to overcome the challenges that naturally arise in the presence of limited fab data. We conclude with insights on how an approach aimed to reflect learning from data can enable our discrete-event stochastic simulation to accurately estimate the performance measures for SiC manufacturing at the PEMC facility

Van der Waals–London interaction of atoms with pseudo-relativistic kinetic energy

We consider a multiatomic system where the nuclei are assumed to be point charges at fixed positions. Particles interact via Coulomb potential and electrons have pseudo–relativistic kinetic energy. We prove the van der Waals-London law, which states that the interaction energy between neutral atoms decays as the sixth power of the distance $|D|$ between the atoms. In the many atom case, we rigorously compute all the terms in the binding energy up to the order $|D|^{−9}$ with error term of order $\mathcal{O}(|D|^{−10})$. This yields the first proof of the famous Axilrod–Teller–Muto three–body correction to the van der Waals–London interaction, which plays an important role in atom physics. As intermediate steps we prove exponential decay of eigenfunctions of multiparticle Schrödinger operators with permutation symmetry imposed by the Pauli principle, and new estimates of the localization error

Medical technology innovations - challenges for research, economic an health policy. Summary

The medical technology sector is characterised by a pronounced innovative strength, high knowledge intensity and social relevance due to its contributions to the health care of the population. In Germany, the situation of this future-oriented sector can be characterised as good overall: The scientific-technical basis of medical technology research and development (R&D) is internationally outstanding in many areas. As an industry, German medical technology manufacturers are very well positioned and occupy a leading place on the world market alongside the USA and Japan. Despite this favourable starting position, the industry faces a number of challenges resulting from intensifying international competition, the internationalisation of production and distribution structures and the changing conditions in the health care sector. Subject and objective of the study The promotion of medical technology and the creation of the most favourable framework conditions possible also pose considerable challenges for the public sector: In addition to taking into account the complex requirements for the promotion of this markedly heterogeneous cross-sectional technology, it must be noted that medical technology falls within the sphere of responsibility of both research, economic and health policy. The innovation policy problem here is to coordinate the partly synergetic, but also partly divergent objectives, measures and instruments of the respective policy fields in such a way that favourable framework conditions are created for the development and clinical application of medical technology innovations. The aim of the policy benchmarking was to analyse, with regard to medical technology at the interfaces between research, economic and health policy, which demands on research policy for medical technology arise from health and economic policy objectives and strategies, through which mechanisms, procedures and instruments this situation could be taken into account in practice or is taken into account in order to create goal conflicts. To this end, to identify good practice examples of successful medical technology funding in two countries that are also successful in medical technology (Great Britain and Switzerland) and to examine the extent to which these examples can be transferred to the situation in Germany, and on this basis to develop options for action for a successful innovation policy from a research policy perspective in medical technology in Germany

Barriers to the establishment of new key technologies. Summary

Germany is considered innovative and, in a global comparison, excellent in basic research and technology development. Germany is strong in its traditional markets, such as mechanical and vehicle engineering or electrical engineering. However, Germany also has problems when it comes to the rapid and broad implementation of the innovative ideas and results of research and development in concrete applications, especially for the establishment of new, future-oriented key technologies. The diffusion of applications resulting from new key technologies on the market also often confronts companies and entrepreneurs with blockades that are difficult or almost impossible to overcome. Subject and objective of the study The objective of the project "Blockades in the Establishment of New Key Technologies" was to investigate the existing innovation barriers in Germany that block or impede the establishment of new key technologies and the creation of German lead markets or the replacement of traditional export technologies by new key technologies. However, factors that have a particularly beneficial effect should also be identified. On this basis, specific technologies or markets were identified where Germany has not yet exhausted its diffusion and market potential or has been particularly successful in doing so. Finally, by analysing the factors to which these deficits or successes could be attributed, possibilities for political influence were elicited that could contribute to the removal of existing blockades and the promotion of positive factors. The project used a combined approach of a cross-technology innovation system analysis and three technology-specific, in-depth case studies to investigate specific key technologies. The innovation system approach was based on a comprehensive literature and data analysis and provided a research grid for the three case studies. In doing so, the innovation system analysis primarily aimed at capturing and structuring the central inhibiting and facilitating factors, which were specifically investigated and evaluated in the case studies. The case studies selected were Nanoelectronics as a cross-sectional technology, wind energy as an application technology, MP3 players and mini beamers as applications and product innovations respectively. Within the framework of these case studies, several expert interviews were conducted with relevant stakeholders in each case, as well as a workshop in the German Bundestag in Berlin with representatives from science, business and politics. The results of the three case studies were harmonised via the research grid in order to finally compare the identified blockages and derived measures or options for action on a generalised basis. In doing so, blockades were related to suitable measures and possible contributions for involved actors were identified, by means of which the dismantling of existing blockades and the establishment of new key technologies could be supported

Forschungs- und wissensintensive Branchen: Optionen zur Stärkung ihrer internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Innovationsreport

Forschungs- und wissensintensive Branchen (z.B. Pharmabranche, Medizintechnik, Fahrzeugbau, EDV-Dienstleistungen) verfügen durch ihre hohen Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (FuE) und die in diesen Branchen verwendeten neuen Technologien (z.B. Bio-, Nano-, Informationstechnologien) über große Potenziale zur Entwicklung neuer oder verbesserter Prozesse, Produkte und Dienstleistungen. Hierdurch können sie über Innovationen neue Märkte erschließen und andere Branchen wettbewerbsfähig umgestalten. Innovationen sind meist der Schlüssel zur Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit forschungs- und wissensintensiver Branchen. Diese entstehen in Innovationssystemen, in denen diverse Akteure in einem interaktiven, interdisziplinären und kollektiven Prozess mit vielen Rückkoppelungseffekten beteiligt sind. Hierzu müssen nicht nur alle Teilsysteme (u.a. Wissenschaft/Ausbildung, industrielle Akteure, Nachfrage) innerhalb eines Innovationssystems leistungsstark sein, sondern sie müssen auch untereinander gut vernetzt sein. Dies impliziert, dass zur Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit kontinuierliche Verbesserungen angebots- und nachfrageseitiger Standortfaktoren sowie deren Vernetzung entlang der gesamten Wertschöpfungskette erforderlich sind. Gegenstand und Ziel der Untersuchung Ziel dieses TAB-Innovationsreports war es, ausgehend von einer systemischen Perspektive Handlungsoptionen zur Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit forschungs- und wissensintensiver Branchen zu entwickeln, mit denen bestehende Potenziale am Standort Deutschland erhalten und ausgebaut sowie Innovationshemmnisse abgebaut werden können. Folgende Fragen standen im Fokus der Untersuchungen: Welche wirtschaftspolitische Bedeutung haben forschungs- und wissensintensive Branchen in Deutschland? Welche angebots- und nachfrageseitigen Faktoren sind entscheidend zur Erzielung von Wettbewerbsvorteilen in diesen Branchen? Wie attraktiv ist der Standort Deutschland für forschungs- und wissensintensive Branchen hinsichtlich dieser angebots- und nachfrageseitigen Faktoren? Welche Handlungsoptionen stehen den Akteuren aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft zur Verfügung, um die forschungs- und wissensintensiven Branchen am Standort Deutschland und dessen Forschungsinstitutionen und Unternehmen international wettbewerbsfähiger zu machen? Zur Beantwortung dieser Fragen wurden gesamtwirtschaftliche und branchen- bzw. sektorspezifische Standortfaktoren sowie betriebliche Leistungsfaktoren integriert analysiert. Einige ausgewählte Ergebnisse zu den Stärken und Schwächen Deutschlands als Standort für forschungs- und wissensintensive Branchen werden im Folgenden dargestellt sowie einige Schlussfolgerungen in verallgemeinernder Form präsentiert. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 5 I. EINLEITUNG: AUSGANGSSITUATION, ZIELSETZUNGEN, METHODIK DER STUDIE 33 II. GESAMTWIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG FORSCHUNGS- UND WISSENSINTENSIVER BRANCHEN 41 1. Inländische Wertschöpfung 41 2. Außenhandel 44 3. Inländische Beschäftigung 50 4. Gesundheitssektoren als Innovations- und Beschäftigungsmotor 53 III. ERFOLGSKRITISCHE STANDORTFAKTOREN UND DAUERHAFTE UNTERNEHMERISCHE WETTBEWERBSVORTEILE 59 1. Ausgangssituation für forschungs- und wissensintensive Branchen 59 2. Erfolgskritische Standortfaktoren 61 2.1 Empirische Ergebnisse zu Standortverlagerungen 62 2.2 Standortfaktorensystematik für forschungs- und wissensintensive Branchen 66 2.3 Hemmende Standortfaktoren in der pharmazeutischen Industrie 70 3. »3-Säulen-Konzept« zur Bewertung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit 74 4. Wirkungszusammenhänge zwischen Standortfaktoren und dauerhaften internationalen Wettbewerbsvorteilen 78 5. Zwischenfazit 89 IV. HANDLUNGSFELDER ZUR STÄRKUNG DER INTERNATIONALEN WETTBEWERBSFÄHIGKEIT FORSCHUNGS- UND WISSENSINTENSIVER BRANCHEN IN DEUTSCHLAND 91 1. Einleitende Bemerkungen 91 2. Handlungsfeld 1: Koordinierte Innovationspolitik 93 3. Handlungsfeld 2: Technologische Wissensbasis und Wissens- und Technologietransfer 96 3.1 Technologische Wissensbasis umfassend stärken 96 3.2 Wissens- und Technologietransfer beschleunigen 126 4. Handlungsfeld 3: Bildung und Qualifikation 145 4.1 Bildungsaktivitäten optimieren und Qualifikationen bedarfsgerechter ausrichten 145 4.2 Vorhandene Arbeitsangebotspotenziale besser ausschöpfen 153 4.3 Handlungsoptionen 159 5. Handlungsfeld 4: Nachfrage und Regulierung 171 5.1 Nachfrageseitige Erfolgsfaktoren für Vorreitermärkte aktivieren 171 5.2 Innovationsfreundliche Regulierungsdesigns entwickeln und Serviceorientierung von Verwaltungsprozessen durch Bürokratieabbau erhöhen 202 6. Handlungsfeld 5: Cluster und Netzwerke 208 6.1 Technologisch leistungsfähige Netzwerke stärken und an nationalen und globalen Kundenbedarfsstrukturen ausrichten 208 6.2 Intensiven Wettbewerb in hart umkämpften Märkten sicherstellen 229 6.3 Starke Industrieakteure in Netzwerken durch Optimierung betrieblicher Leistungsprozesse 231 6.4 Verflechtungspotenziale zwischen forschungsintensiven Industriebranchen und wissensintensiven Dienstleistungsbranchen nutzen 236 V. PHARMASTANDORTANALYSE: STANDORTATTRAKTIVITÄT UND WETTBEWERBSFÄHIGKEIT DER DEUTSCHEN UNTERNEHMEN 243 1. Zusammenfassung inputorientierter Pharmaergebnisse und outputorientierter Forschungsfragen 243 2. Pharmaspezifische FuE-Pipelineanalyse 247 2.1 Standortattraktivität: Deutschland als Pharmastandort im internationalen Vergleich 248 2.2 Wettbewerbsfähigkeit 253 2.3 Standortattraktivität und Wettbewerbsfähigkeit, differenziert nach einzelnen Krankheitsklassen 255 2.4 Fazit FuE-Pipelineanalyse 279 VI. GESAMTFAZIT 283 LITERATUR 285 ANHANG 303 1. Tabellenverzeichnis 303 2. Abbildungsverzeichnis 305 Anhang A.1: Sektorgliederung nach Forschungs- und Wissensintensität 310 Anhang A.2: Datenbank Pharmaprojects 313 Anhang A.3: Abbildungen und Tabellen 319 Anhang A.4: Akteursliste schriftliche Befragung 34

Medizintechnische Innovationen – Herausforderungen für die Forschungs-, Gesundheits- und Wirtschaftspolitik. Politikbenchmarking

Die Medizintechnikbranche zeichnet sich durch ausgeprägte Innovationskraft, hohe Wissensintensität und gesellschaftliche Relevanz aufgrund ihrer Beiträge zur Gesundheitsversorgung der Bevölkerung aus. In Deutschland kann die Situation dieser Zukunftsbranche insgesamt als gut charakterisiert werden: Die wissenschaftlich-technische Basis der medizintechnischen Forschung und Entwicklung (FuE) ist in vielen Bereichen international herausragend. Als Branche sind die deutschen Medizintechnikhersteller sehr gut positioniert und nehmen neben den USA und Japan einen führenden Platz auf dem Weltmarkt ein. Trotz dieser günstigen Ausgangsposition steht die Branche vor einer Reihe von Herausforderungen, die sich aus dem sich verschärfenden internationalen Wettbewerb, der Internationalisierung der Produktions- und Vertriebsstrukturen und den sich verändernden Bedingungen im Gesundheitswesen ergeben. Gegenstand und Ziel der Untersuchung Die Förderung der Medizintechnik und die Gestaltung möglichst günstiger Rahmenbedingungen stellt auch die öffentliche Hand vor erhebliche Herausforderungen: Neben der Berücksichtigung der komplexen Anforderungen an die Förderung dieser ausgesprochen heterogenen Querschnittstechnologie ist zu beachten, dass die Medizintechnik in den Zuständigkeitsbereich sowohl der Forschungs-, der Wirtschafts- und der Gesundheitspolitik fällt. Dabei besteht die innovationspolitische Problemstellung darin, die teilweise synergetischen, teilweise aber auch divergierenden Zielsetzungen, Maßnahmen und Instrumente der jeweiligen Politikfelder so aufeinander abzustimmen, dass günstige Rahmenbedingungen für die Entwicklung und klinische Anwendung von medizintechnischen Innovationen geschaffen werden. Ziel des Politikbenchmarking war es, mit Blick auf die Medizintechnik an den Schnittstellen zwischen Forschungs-, Wirtschafts- und Gesundheitspolitik zu analysieren, welche Anforderungen sich an die Forschungspolitik für die Medizintechnik aus gesundheits- und wirtschaftspolitischen Zielsetzungen und Strategien ergeben, durch welche Mechanismen, Prozeduren und Instrumente dieser Situation in der Praxis Rechnung getragen werden könnte bzw. getragen wird, um Zielkonflikte aufzulösen und Synergien zu nutzen, zu diesem Zweck Good-Practice-Beispiele für erfolgreiche Medizintechnikförderung in zwei ebenfalls in der Medizintechnik erfolgreichen Ländern (Großbritannien und Schweiz) zu identifizieren und zu überprüfen, inwieweit diese Beispiele auf die Verhältnisse in Deutschland übertragbar sind, und auf dieser Basis Handlungsoptionen für eine erfolgreiche Innovationspolitik aus forschungspolitischer Sicht in der Medizintechnik in Deutschland zu entwickeln. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 5 I. EINLEITUNG 19 1. Thematischer Hintergrund 19 2. Ziele und Vorgehensweise 21 3. Aufbau der Studie 23 4. Danksagungen 25 II. PROBLEMORIENTIERTE BESTANDSAUFNAHME 27 1. Medizintechnik: wichtige Branchenkennzahlen 27 2. Medizintechnikstandort Deutschland: Stärken- und Schwächenanalyse 37 2.1 Stärken 37 2.2 Chancen 45 2.3 Schwächen 51 2.4 Risiken 58 III. INNOVATIONSPOLITIK – KONZEPTIONELLE GRUNDLAGEN UND GOVERNANCEPRINZIPIEN 63 1. Innovationsforschung aus systemischer Perspektive 63 2. Governance von Innovationspolitik 67 2.1 Innovationspolitische Interventionsmöglichkeiten 67 2.2 »Good Governance« in der Innovationspolitik 75 IV. FORSCHUNGS- UND INNOVATIONSPOLITIK IN INTERNATIONALER PERSPEKTIVE 79 1. Auswahl und Vorgehen 79 2. Fallbeispiel Großbritannien 81 2.1 Rahmenbedingungen und Strukturen 81 2.2 Forschungs- und innovationspolitische Strategieentwicklung 92 3. Fallbeispiel Schweiz 106 3.1 Rahmenbedingungen und Strukturen 106 3.2 Forschungs- und innovationspolitische Strategieentwicklung 116 4. Fazit 123 4.1 Vergleichende Gegenüberstellung der Rahmenbedingungen 123 4.2 Förderung der Medizintechnik im Vergleich 127 4.3 Schlussfolgerungen für die Medizintechnikförderung in Deutschland 128 V. ANSATZPUNKTE FÜR EINE INNOVATIONSFÖRDERNDE MEDIZINTECHNIKPOLITIK IN DEUTSCHLAND 131 1. Auswahl und Vorgehen 131 2. Forschungs- und Innovationspolitik des Bundes im Bereich der Medizintechnik 133 2.1 Forschungs- und innovationspolitische Strategieentwicklung 135 2.2 Bewertungen 141 3. Zulassung von Medizinprodukten 146 3.1 Bedeutung von Zulassungen im Innovationsprozess 146 3.2 Zulassungsverfahren für Medizinprodukte 147 3.3 Ansatzpunkte zur Verringerung von Hemmnissen bei der Zulassung von Medizinprodukten 152 4. Nachhaltige Integration von Medizintechnik-KMU in Innovationsnetzwerke 172 4.1 Ausgangssituation und Problemstellung 172 4.2 Kooperation KMU und FuE-Institute zur Stärkung der technologischen Wettbewerbsfähigkeit 174 4.3 Innovative Finanzierungs- und Kooperationsmodelle als Mittel der Markterschließung und Kundenbindung 204 VI. RESÜMEE UND HANDLUNGSOPTIONEN 221 1. Vorbemerkung 221 2. Ansatzpunkte für eine Stärkung der Medizintechnik in Deutschland 222 VII. LITERATUR 233 VIII. ANHANG 245 1. Tabellenverzeichnis 245 2. Abbildungsverzeichnis 246 3. Abkürzungsverzeichnis 246 4. Gesprächspartner 252 5. Das deutsche Gesundheitssystem: Organisationsstruktur und Akteurslandschaft 254 5.1 Gesundheitssystem: orientierender Überblick 254 5.2 Bundesebene 257 5.3 Länderebene 259 5.4 Korporatistische Ebene in der gesetzlichen Krankenversicherung und Selbstverwaltung 260 5.5 Weitere Gesundheitsakteure 267 6. Tabellen 26