Digitalisierte Forschung BASF will Einsatz digitaler Technologien in der Forschung verstärken

Redakteur: Wolfgang Ernhofer

Der Ludwigshafener Chemieriese BASF möchte die Chancen der Digitalisierung noch stärker nutzen. Im Fokus stehen dabei Forschung und Entwicklung. Das Unternehmen setzt auf digitale Chemieforschung mit allen ihren Werkzeugen und Einsatzgebieten, um Entwicklungsprozesse zu beschleunigen und die internationale Kommunikation zu erleichtern.

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Die Digitalisierung in der Forschung trägt dazu bei, die Forschungsarbeit effizienter zu gestalten, Wissensnetzwerke auszubauen und mehr Freiräume für Kreativität zu schaffen.
Die Digitalisierung in der Forschung trägt dazu bei, die Forschungsarbeit effizienter zu gestalten, Wissensnetzwerke auszubauen und mehr Freiräume für Kreativität zu schaffen.
(Bild: BASF)

Ludwigshafen – BASF will die enormen Möglichkeiten der Digitalisierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette weltweit vorantreiben. Besonders der neue Supercomputer soll den Experten ermöglichen, komplexe Fragestellungen höchst effizient zu bearbeiten und die Zeit bis zur Markteinführung neuer Produkte weiter zu verkürzen.

Wie funktioniert die Digitalisierung der Forschung in der Praxis? Zentrales Element ist der neue Supercomputer, der noch im Sommer seinen Betrieb in Ludwigshafen aufnehmen wird. Mit 1,75 Petaflops bietet er eine etwa zehnmal höhere Rechenleistung als bisher beim Unternehmen für wissenschaftliches Rechnen zur Verfügung stand. Im Ranking der 500 größten Rechenanlagen der Welt belegt der Supercomputer damit aktuell Platz 65. Von begeisterten Mitarbeitern wurde er bei einer Online-Umfrage auf den Namen „Quriosity“ getauft, was sein großes Potential umschreibe, bei der Produktentwicklung Neuland zu betreten.

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Virtuelle und reale Experimente ergänzen sich gegenseitig

Der Einfluss digitaler Technologien auf Forschung und Entwicklung wächst rasant. Das Management großer Datenmengen ist zu einem entscheidenden Faktor für den künftigen wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Erfolg geworden. Beim digitalen Ansatz der Ludwigshafener gehen virtuelle Modellierungen und Simulationen am Computer sowie reale Experimente am Labortisch Hand in Hand und ergänzen sich gegenseitig. Simulationen helfen beim Design von Experimenten und erlauben Voraussagen, während Experimente messbare Resultate liefern und die Computermodelle bewerten. Das gewonnene bessere Verständnis von chemischen Produkten und Prozessen ermögliche so mehr Innovationen in kürzerer Zeit.

Die Forschungsmitarbeiter erhalten mit der Digitalisierung zusätzliche Möglichkeiten für die Umsetzung ihrer kreativen Ideen und zur intensiven weltweiten Zusammenarbeit. Dabei ist es aus Sicht der Experten unverzichtbar, die digitalen Technologien direkt in die alltägliche Arbeit der Forschungs- und Entwicklungseinheiten zu integrieren. Erst der unmittelbare Zugang zu wissensbasierten Systemen ermögliche effektive Problemlösungen und eröffne neue Horizonte. So soll etwa eine Cloud-basierte App-Plattform für alle Forscher den Ausbau der Wissensnetzwerke deutlich erleichtern.

Bereits in den vergangenen Monaten konnten Forscher mit erfolgreichen Projekten das Potential demonstrieren, das die Digitalisierung in der Forschung bietet, so das Unternehmen. So wurde erstmals eine systematische Untersuchung der Daten von Katalysatoren für die Herstellung des Zwischenprodukts Ethylenoxid möglich. Mit den ermittelten Korrelationen zwischen Rezeptur und Anwendungseigenschaften der Katalysatoren lassen sich ihre Performance und Lebensdauer besser und schneller vorhersagen.

Bei der Modellierung eines neuen funktionalen Polymers für die stabile Formulierung eines Wirkstoffs halfen digitale Technologien ebenfalls entscheidend mit. Aus über 10.000 Möglichkeiten konnten Experten die geeignete Polymerstruktur berechnen. Die anschließende Synthese führte zum gewünschten Formulierungspolymer, das eine deutlich höher konzentrierte Emulsion ermöglicht. Solche Modellierungen seien mittlerweile ein fester Bestandteil der Formulierungsentwicklung.

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Beim sogenannten „Data-Mining“ schließlich gelingt es, aus vorhandenen sehr großen Datenbeständen nützliches Wissen zu extrahieren. Im Bereich der Biotechnologie geht es dabei zum Beispiel für Produkt- oder Prozessentwicklungen um das beschleunigte Identifizieren von vielversprechenden Enzymen oder das Auffinden von geeigneten Bakterien.

Agronomische Modelle unterstützen Landwirte

Auch in der digitalen Transformation der Landwirtschaft will der Chemieriese eine wichtige Rolle spielen und setzt auf interne und externe Zusammenarbeit. Die bestehende Online-Anwendung Maglis soll Landwirte dabei unterstützen, verfügbare Informationen effizienter zu nutzen und bei der Bewirtschaftung ihrer Flächen bessere Entscheidungen zu treffen. Die Entwicklung von agronomischen Modellen für Wetter, Pflanzenwachstum, Krankheits-, Schädlings- und Unkrautbefall ist die besondere Expertise der Firma Zed X, deren Übernahme durch BASF Ende Mai erfolgte. Gemeinsam wurde bereits ein Modell entwickelt, das auf der Grundlage von Wetter- und Umweltbedingungen Auskunft über die zu erwartenden Niederschläge zur Aktivierung eines Herbizids gibt.

Kennzahlen zu Forschung und Entwicklung zeigen hohes Niveau

Der Konzern strebt an, die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung auch weiterhin auf dem hohen Niveau der vergangenen Jahre zu halten. Im Jahr 2016 lagen diese mit 1863 Millionen Euro leicht unter denen des Vorjahres (1953 Millionen Euro), was auf Strukturanpassungen in der Pflanzenbiotechnologie zurückzuführen war. Die Forschungspipeline umfasste 2016 etwa 3000 Projekte, die von weltweit rund 10.000 Mitarbeitern in Forschung und Entwicklung bearbeitet wurden. Ein entscheidender Baustein dieses Wissensverbundes bleibe das globale Netzwerk von Kooperationen in vielen verschiedenen Disziplinen mit rund 600 Universitäten, Forschungsinstituten und Unternehmen.

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