TEKNOLOGISK INSTITUT. Nanoteknologi og fremtidens erhvervsuddannelser Internationale erfaringer, danske perspektiver

Transkript

1 TEKNOLOGISK INSTITUT Nanoteknologi og fremtidens erhvervsuddannelser Internationale erfaringer, danske perspektiver Erhvervsudvikling Februar 2009

2 Indhold NANOTEKNOLOGI OG FREMTIDENS ERHVERVSUDDANNELSER... 1 INTERNATIONALE ERFARINGER, DANSKE PERSPEKTIVER RESUME RESULTATER OG KONKLUSIONER ANBEFALINGER INDLEDNING BAGGRUND PROJEKTETS FORMÅL PROJEKTETS METODE BEGREBET NANOTEKNOLOGI AFGRÆNSNING AF PROJEKTET ANALYSEDESIGN UNDERSØGELSESDESIGN NANOTEKNOLOGI I INDUSTRIEN NANOMATERIALER NANOTEKNOLOGI OG INTERNATIONAL ARBEJDSDELING NANOTEKNOLOGI I DEN DANSKE INDUSTRI KVALIFIKATIONSKRAV AFFØDT AF ARBEJDE MED NANOTEKNOLOGI DE FAGLÆRTES ROLLER OG JOBFUNKTIONER NYE/ÆNDREDE KVALIFIKATIONSKRAV BEHOV FOR OPSTILLING AF NYE JOBPROFILER BEHOV FOR EFTERUDDANNELSE OPSAMLING NANOTEKNOLOGI I DE DANSKE ERHVERVSUDDANNELSER INDGANGE OG UDDANNELSER BEHOV FOR HELT NYE UDDANNELSER JUSTERING ELLER ÆNDRINGER AF EKSISTERENDE UDDANNELSER EKSISTERENDE UDDANNELSESTILTAG I UDLANDET OPSAMLING DISKUSSION AF METODER TIL IDENTIFIKATION AF KVALIFIKATIONSBEHOV EMPIRISK TRIANGULERING ANVENDELIGHEDEN AF EN SYSTEMATISERINGSMATRIX EN REVIDERET SYSTEMATISERINGSMATRIX INDHOLD OG STRUKTUR I MATRIXEN STYRKER OG BEGRÆNSNINGER I MATRIXEN REFERENCER...49 BILAG 1 VIRKSOMHEDER OG RESSOURCEPERSONER...51 BILAG 2 NANOSCIENCE TECHNOLOGY A.A.S DEGREE...53 BILAG 3 MATRIX

3 Denne rapport er blevet til som et led i Undervisningsministeriets analyse- og prognosevirksomhed for erhvervsuddannelserne. Rapporten er forfattet af Tine Andersen, chefkonsulent Signe Dalgas Kofoed, konsulent Henrik Vejen Kristensen, konsulent 3

4 1. Resume Bør introduktion af nanoteknologi i dansk industri give anledning til nye erhvervsuddannelser eller ændringer af eksisterende uddannelser indenfor en horisont på 5 år? Det er det spørgsmål, som denne undersøgelse, som er den første af sin art i Danmark, har sat sig for at besvare. Udgangspunktet for undersøgelsen var, at vi kunne konstatere, at der bl.a. i Tyskland og i USA bliver arbejdet med udvikling af erhvervsuddannelser målrettet nanoteknologisk industri. Undersøgelsen bygger på litteraturstudier, oplysninger fra eksperter i nanoteknologi og uddannelse i ind- og udland samt interview med repræsentanter for udvikling og produktion i 13 virksomheder, som enten allerede anvender nanoteknologi i produktionen eller påtænker at starte produktion indenfor en 5-års horisont. Undersøgelsens forfattere har fået bistand af en referencegruppe med repræsentation af faglige udvalg, uddannelsesinstitutioner samt nano-eksperter. Der har været afholdt to workshops, hvor referencegruppen har diskuteret de foreløbige resultater af undersøgelsen og givet input til rapport og anbefalinger Resultater og konklusioner Undersøgelsen har vist, at den danske nano-industri adskiller sig fra den, vi finder i f.eks. Tyskland eller Australien ved, at der i Danmark ikke i særlig stort omfang fremstilles nanopartikler og nanomaterialer, men at den danske industri især satser på anvendelse af de nye teknologier og materialer. Den danske industri kombinerer nanoteknologi med konventionel teknologi til videnstunge og komplekse produkter. Der findes allerede nu en række kommercielle serieproduktioner som involverer brug af nanoteknologi inden for vidt forskellige brancher. I disse produktioner har vi også fundet medarbejdere med erhvervsuddannelser. Vi har registreret følgende erhvervsuddannelser hos ansatte i de virksomheder, vi har besøgt: Industritekniker Finmekaniker / Våbensmed Elektriker Automatiktekniker Klejnsmed Plastmager Overfladebehandler Procesoperatør Herudover har vi selv på baggrund af en analyse af disse medarbejderes funktioner sammenholdt med beskrivelser af uddannelsesmål identificeret yderligere tre uddannelser, som vi forventer, vil være relevante i forhold til nanoteknologisk produktion: Elektriker med specialet styrings- og reguleringsteknik Elektrotekniker Elektronikfagtekniker Værktøjsuddannelsen 4

5 Analysen har peget på følgende barrierer for erhvervsuddannede i forhold til at få arbejde i de nanoteknologiske virksomheder. Da der ikke findes faglærte med nanoteknologiske kompetencer, vælger virksomhederne ofte at oplære ufaglærte for at holde omkostningerne nede. Bioanalytikere og laboranter anvendes til en vis grad i produktionen på grund af deres indsigt i laboratoriearbejde dette er ikke overraskende i lyset af at flere virksomheder er i færd med at gennemføre en overgang fra udvikling i laboratoriet til egentlig produktion. Virksomhederne mangler i et vist omfang opdateret viden om erhvervsuddannelserne. Undersøgelsen peger på, at kvalifikationskravene i forbindelse med introduktion af nanoteknologi i stort omfang er relateret til anvendelsesområder. På basis af denne konstatering og de aktuelle jobfunktioner for erhvervsuddannede, som beskrives af virksomhederne, peger undersøgelsen på, at der ikke umiddelbart vurderes at være behov for etablering af helt nye erhvervsuddannelser med fokus på nanoteknologi; men at der kan identificeres en række områder, som kræver ekstra opmærksomhed i forbindelse med den løbende opdatering af de nævnte uddannelser. Dels kan det i disse uddannelser være relevant med en generel introduktion til nanoteknologi knyttet op på naturfagsundervisningen, dels kan man overveje relevansen af at indføre moduler indenfor et eller flere af følgende videnfelter (afhængigt af hvilken uddannelse, der er tale om): Renrumsarbejde Servicering af nanoteknologisk produktionsudstyr. Analyser og karakterisering med nano-måleudstyr. Nanostrukturer og nanostrukturerede overflader Påføring af nanocoating Opdatering af erhvervsuddannelserne indenfor disse felter vil kunne have den sideeffekt, at uddannelsernes attraktivitet øges blandt ressourcestærke elever. I rapporten findes konkrete forslag til hvilke moduler, man kunne overveje at integrere i relevante uddannelser. Det foreslås, at undervisningen gøres konkret ved, at eleverne får lejlighed til at være i korte praktikperioder i flere virksomheder for at stifte bekendtskab med forskellige anvendelsesområder og udstyr indenfor det enkelte område. Der forventes at opstå efteruddannelsesbehov inden for disse kompetenceområder i nær fremtid også blandt faglærte. Det kan overvejes indledningsvist at etablere disse moduler som AMU-kurser Anbefalinger Det anbefales derfor, at de faglige udvalg for de nævnte uddannelser med inspiration fra det arbejde, som pågår med at indføre nanoteknologi i gymnasiernes pensum, igangsætter udvikling af en justering af naturfag med henblik på en bred introduktion til nanobegreber plus en generel introduktion til forskellige typer af nanomaterialer og deres potentielle eller manglende potentielle risici i 5

6 arbejdsmiljøet. I den forbindelse anbefales det, at udvalgene søger inspiration i de mange velbeskrevne curricula på de omtalte udenlandske websites. Det anbefales endvidere, at de faglige udvalg for de nævnte uddannelser i samarbejde med de relevante efteruddannelsesudvalg fortsat overvåger udviklingen nøje. Den industrielle ibrugtagelse af nanoteknologier er fortsat er sin vorden, men udviklingen er også afhængig af en tilgang af faglærte med de rette kvalifikationer til industrien. Det anbefales derfor, at udvalgene nøje overvejer potentialet for at igangsætte udvikling af korterevarende moduler/fag indenfor de nævnte fem videns/færdighedsområder. 6

7 2. Indledning Denne rapport præsenterer resultaterne af en undersøgelse og analyse gennemført i i forbindelse med projektet Nanoteknologi og fremtidens erhvervsuddannelser - Internationale erfaringer, danske perspektiver finansieret af Undervisningsministeriets centrale prognose- og analysevirksomhed for erhvervsuddannelser. Rapporten præsenterer et udsnit af dansk industris anvendelse af nanoteknologi og nanomaterialer, og ser nærmere på dets betydning for faglærte medarbejderes viden og kompetencer. Rapporten giver dels en operationel definition af nanoteknologi, dels input til relevante værktøjer, der kan understøtte det fortsatte arbejde med identificering af kvalifikationsbehov på området. Rapporten indeholder en række referencer til litteratur og uddannelsesinitiativer i udlandet, som kan supplere læsningen af rapporten og give input til fremtidige uddannelsestiltag. Sluttelig i rapporten gives anbefalinger til fremtidige initiativer for at imødekomme behovet for nye kvalifikationer blandt erhvervsfaglige medarbejdere i lyset af nanoteknologiens udvikling. Projektet og rapporten er gennemført af Teknologisk Institut, Erhvervsudvikling, med bidrag fra en række danske og udenlandske virksomheder og ressourcepersoner, som er gengivet i rapportens bilag Baggrund Nano kommer af græsk og betyder dværg. Nanometer (nm) er en måleenhed svarende til 0, m eller en milliardtedel meter (10-9 meter). Det svarer til størrelsen på et mindre molekyle. Nanoskalaen udgør størrelser mellem 1 og 100 nm. Nanoteknologi er ikke en bestemt teknologi, men snarere en teknologisk platform af viden, udstyr og materialer. Begrebet nærmere defineret i Kapitel 3 Gennem de seneste 15 år er der blandt vidensinstitutioner og industrivirksomheder udviklet viden og teknologiske løsninger i arbejdet med partikler, overflader og strukturer på nanoskala (se tekstboks). I 2005 vurderede EUkommissionen, at der globalt set investeres mia. euro i nanoteknologi (Europa Kommissionen 2005). Både herhjemme og i udlandet er investeringer i nanoteknologisk forskning og udvikling voksende - eksempelvis i EU s 7. Rammeprogram for forskning - og udvikling, Højteknologi Fonden og de strategiske forskningsråd. Nanoteknologi forventes at foranledige større innovative gennembrud og omstillinger på stort set alle industrielle områder. Nanoteknologi giver helt nye muligheder for forskning og industriel produktion, men stiller utvivlsomt nye krav til medarbejdernes viden og kompetencer. En række danske virksomheder arbejder i dag med nanoteknologi (Videnskabsministeriet 2004; Andersen og Rasmussen 2006; Tønning og Poulsen 2007), og behovet for viden og kompetencer må forventes at være stigende. I Danmark ses for nærværende en udbredelse af nanoteknologi på tværs af en række industrielle brancher (f.eks. medicinsk udstyr, plast, farve/lak, overfladebehandling, energi og katalyse m.v.) foruden en lang række af igangværende forsknings- og udviklingspro- 7

8 jekter. Således kan man forvente, at faglærte arbejdere i stigende grad vil være i berøring med nanoteknologi i fremtiden. I bl.a. Tyskland og Australien er der inden for de senere år identificeret behov for uddannelse og efteruddannelse blandt erhvervsfaglige medarbejdere i relation til denne udvikling (Abicht 2006; DIIRD 2004). Herhjemme er dette område endnu ikke afdækket. Med udgangspunkt i metoder og resultater fra internationale undersøgelser synes der således at være grundlag og behov for at frembringe viden om nye kvalifikationskrav blandt faglærte arbejdere i en dansk kontekst Projektets formål Projektets overordnede formål har været at undersøge, om den stigende anvendelse af nanoteknologi i danske virksomheder skaber behov for justeringer i de industrielt orienterede erhvervsuddannelser. Projektet har derfor søgt at give svar på følgende spørgsmål: Forventes der at opstå nye kvalifikationskrav som resultat af den stigende brug af nanoteknologi i danske virksomheder? I hvor høj grad vil faglærte medarbejdere være berørt af disse ændrede krav? Hvilke indgange og uddannelser vil påvirkes på et 5-årigt sigt? På længere sigt? Er der behov for justeringer eller ændringer af eksisterende uddannelser? Hvilke? Er der behov for udvikling af nye moduler, der kan indgå i flere uddannelser? Er der behov for helt nye uddannelser? Et delmål i projektet har været at afprøve og udvikle metoder fra internationale undersøgelser til at identificere nye kvalifikationskrav, der opstår som resultat af den stigende anvendelse af nanoteknologi i dansk industri. 8

9 3. Projektets metode Dette kapitel præsenterer projektets afgræsning samt metode for indsamling af empiri og analyse. Som udgangspunkt for den metodiske gennemgang defineres begrebet nanoteknologi. Definitionen er væsentlig i afgrænsningen af analysens omfang og indhold og kan bidrage til at forstå og afgrænse efterfølgende diskussioner af projektets resultater Begrebet nanoteknologi Nanoteknologi omfatter en bred vifte af viden om og anvendelse af materialer og teknologier med nanoskalaen som naturligt omdrejningspunkt. Nano er en måleenhed og angiver måleskalaen, som går fra nanometer (1x10-9 meter). Begrebet anvendes til tider forskelligt afhængig af den kontekst, den udspringer af (fx forskning, industri, miljø/arbejdsmiljø) og med forskellig vægt på teknologi, materialer og anvendelser (se f.eks. Europa Kommissionen 2005; BSI 2005; ASTM 2006; ISO 2007). Dette kan skabe forvirring, når vi går ind i en diskussion om, hvorvidt nanoteknologi skaber behov for nye kvalifikationer. Derfor har dette projekt fra starten forsøgt at afklare, hvorvidt de officielt vedtagne definitioner er tilstrækkelige og anvendelige som indgang til at identificere fremtidige kvalifikationsbehov, og hvorvidt der kan opstilles en mere operationel definition til anvendelse i denne sammenhæng. Dialogen med virksomheder, eksperter og ressourcepersoner på erhvervsuddannelsesområdet (EUD- området) har vist, at en definition af begrebet skal kunne: Afspejle de forskellige elementer begrebet omfatter (særligt med et bredt begreb som nanoteknologi) og Afgrænse, hvordan nanoteknologi adskiller sig fra andre begreber. Uden dette indhold bliver dialogen om fremtidige opgaver, teknologi og kvalifikationskrav ofte diffus og uklar. Den definition, der kommer nærmest dette mål, findes i grundlaget for ISO s arbejdsgruppe (TC229) for standarder for nanoteknologi 1. Arbejdet tager her udgangspunkt i nanoteknologi som værende både: Forståelse og kontrol af materialer og processer på (eller i nærheden af) nanoskalaen (1-100 nm) i én eller flere dimensioner, hvormed nye egenskaber og applikationer muliggøres. Udnyttelsen og anvendelsen af egenskaber ved nanoskala materialer, der er anderledes end egenskaberne ved atomer, molekyler og mikro/makroskala materialer (bulk matter) til at fremstille forbedrede materialer, udstyr og systemer, der udnytter disse nye egenskaber (ISO 2007). Med parentesen i første del af definitionen og markeringen af nye egenskaber understreges det, at egenskaberne (og ikke så meget den principielle nanoskala) er det centrale i definitionen. Nanoskalaen (1-100 nm) angiver i denne sammenhæng et tilnærmet størrelsesspænd, hvori nye fysiske og 1 Se evt. 9

10 kemiske egenskaber opstår, men grænserne for hvordan egenskaberne kan opnås er ikke knivskarp, og skalaen bør således ikke tolkes stringent. Det er udnyttelsen af nye egenskaber, som adskiller nanoteknologi fra andet teknologi og andre materialer. Nye egenskaber refererer til egenskaber som frembringes ved at udnytte kvantemekanikken, van der Waals kræfter, overflade-volumen ratio, overfladespænding ol. Forhold der udelukkende lader sig gøre på nanoskalaen (Se f.eks. DTU 2008 for en uddybende men let tilgængelig indføring i nogle af disse egenskaber). Med fremhævelsen af ordene forståelse og kontrol understreges det, at man i en industriel anvendelse (som er i fokus i denne rapport) bevidst søger at udnytte nye egenskaber (forståelse), og kan kontrollere processer, hvori nanoskala materialer indgår, så nye egenskaber kan udnyttes (kontrol). Ellers taler vi ikke nanoteknologi. Ifølge definitionen rummer begrebet såvel ny viden (forståelse), ny teknologi (redskaber, udstyr, processer ol) som nye materialer (såsom forskellige partikler, fibre, strukturerede overflader, kompositmaterialer, porøse materialer o. lign. - se kapitel 4 for en uddybning heraf). Modsat andre definitioner, tillægges anvendelse og udnyttelse (punkt 2) særlig vægt i ISO s definition. Dette gør den særligt anvendelig som udgangspunkt for en identificering af kvalifikationsbehov blandt erhvervsfaglige medarbejdere i Danmark 1. Det er netop, når viden, processer, udstyr og materialer skal bringes i anvendelse og udnyttes i produktionen, at medarbejdernes kompetencer og kvalifikationer udfordres. ISO s definition kan således anvendes til at afgrænse dialogen omkring fremtidige kvalifikationsbehov, og anvendes som udgangspunkt for analysen i denne rapport Afgrænsning af projektet Som det fremgår af ovenstående diskussion af, hvad nanoteknologi dækker, er det klart, at der er tale om et integrerende og (på sigt) allestedsnærværende teknologiområde, der i en erhvervsmæssig sammenhæng rammer et bredt spektrum af brancher og anvendelsesområder. Dette projekt har afgrænset sig fra at se på udviklings- og anvendelsesområder, der ligger uden for de rent industrielle anvendelser. Således er fokus på de industrielt rettede erhvervsuddannelser, der ligger under Industriens Uddannelser. Internationale analyser af nanoteknologiens udbredelse (DIIRD 2004; Abicht 2006) peger på, at indførelsen af nanoteknologi især vil stille ændrede krav til faglærtes kvalifikationsprofil inden for en række industrielle brancher. Nationale undersøgelser (Teknologirådet 2006; Andersen & Rasmussen 2006; Videnskabsministeriet 2004, Tønning & Poulsen 2007) af dansk forskning og industri beskæftiger sig med nanoteknologiske udviklingsaktiviteter og produktion indenfor ovenanførte områder. På andre områder inden for byggeri og anlæg samt rengøring og service forventes virksomheder inden for kortere tid at anvende nanoteknologiske produkter. Valget af dette fokus er begrundet i disse tidligere afdækninger af nanoteknologiens udbredelse (VTU 2004, DIIRD 2004, Andersen & Rasmussen 2006, Abicht m.fl. 2006, Tønning og Poulsen 1 Dette er en væsentlig pointe i en dansk kontekst, da danske virksomheder i høj grad er fokuseret på - og har innovative styrker i - at anvende nye materialer og teknologier i relation til eksisterende produkter og produktionsudstyr, modsat virksomheder og industri i andre lande som er mere fokuseret på at udvikle helt nye teknologier og materialer. 10

11 2007), som giver indikationer af, hvor nanoteknologi i første omgang kan stille ændrede kvalifikationskrav til medarbejdere Analysedesign Projektet er gennemført i tre faser med udgangspunkt i analysedesignet, der er illustreret nedenfor. I fase 1 Kortlægning, har formålet været at skabe et overblik over nanoteknologiens udvikling i ind- og udland. Overblikket har givet grundlag for at gennemføre en fokuseret indsamling af empiri ved besøg hos danske virksomheder. Ligeledes har kortlægningen kunne give input til nye værktøjer til identifikation af kvalifikationsbehov i lyset af nanoteknologi - primært fra Tyskland. I de stiplede kasser ses, at litteraturstudie og et panel af eksperter har skabt det empiriske grundlag for dette. Kortlægningen blev afsluttet med at udarbejde et notat, som blev valideret af en referencegruppe bestående af repræsentanter fra danske forskningsmiljøer, industrien, interesseorganisationer og relevante uddannelsesudvalg. Figur 1 - Analyse og undersøgelsesdesign Fase 1 Kortlægning - Nanoteknologi i Danmark og udland status og forventninger - Litteraturstudie - Ekspertinterview - Værktøjer til identifikation af kvalifikationsbehov (udland) Fase 2 - Temadag 1 (referencegruppe) Afprøvning af værktøjer - Afdækning af nye teknologier, materialer, arbejdsorganisering Identifikation af kvalifikationsbehov - Analyse af jobfunktioner og kvalifikationskrav - Udvikling af værktøj - Virksomhedsbesøg - Interview Fase 3 - Temadag 2 (referencegruppe) Input til udvikling af erhvervsuddannelser - Vurdering af udenlandske værktøjer til kvalifikationsafdækning - Vurdering af behovet for nyt indhold på eksisterende uddannelser samt for helt nye uddannelser I fase 2 blev anvendeligheden af udvalgte udenlandske redskaber til identifikation af kvalifikationsbehov afprøvet og vurderet og behovet for nye erhvervsfaglige kvalifikationer i lyset af den nanoteknologiske udvikling analyseret. Grundlaget for dette blev skabt gennem besøg hos 13 danske 11

12 virksomheder. Resultaterne af fase 2 er præsenteret for referencegruppen, der har bidraget til at validere og nuancere resultater og tentative konklusioner. I fase 3 er projektets forskellige resultater samlet i denne rapport. Resultater fra litteraturstudie og ekspertinterview er brugt i denne fase til at perspektivere og give inspiration til eventuelle uddannelsestiltag i Danmark Undersøgelsesdesign Projektets resultater baserer sig på litteraturstudier, interview med et internationalt ekspertpanel, 13 besøg på danske virksomheder og tilhørende interview samt input fra en dansk referencegruppe bestående af ressourcepersoner fra danske forskningsmiljøer, interesseorganisationer og relevante uddannelsesudvalg (Se bilag 1 for en oversigt over deltagende personer og virksomheder). I de følgende afsnit gennemgås formålet og metoden bag indsamlingen af empiri for hver af disse kilder. Litteraturstudie Litteraturstudiet har gennemgået dels danske undersøgelser vedrørende udviklingen af nanoteknologi og afgrænsning af specifikke anvendelsesområder, dels en række udenlandske rapporter med fokus på terminologi, industrielle anvendelsesområder, kvalifikationsanalyse, uddannelsesprogrammer og udviklingstendenser. Litteraturstudiet er lavet sideløbende med en interviewrække med udenlandske og danske eksperter. Ekspertpanel Projektet har indledningsvist kontaktet en række eksperter inden for forskning, offentlige udviklingsprogrammer samt uddannelsesinitiativer på området. Eksperterne har via telefoninterview givet input om udviklingen i Danmark, Tyskland, England, Polen, Australien og USA. Formålet med interviewene har været at identificere relevante analyseredskaber og uddannelsesinitiativer. Det har samtidig været centralt at identificere forskelle i den industrielle udvikling og anvendelse af nanoteknologi, som baggrund for at vurdere relevansen af de respektive analyseredskaber og uddannelsesinitiativer. Referencegruppe Projektet har samlet en referencegruppe med danske eksperter og ressourcepersoner inden for forskning, industri, interesseorganisationer og relevante uddannelsesudvalg. Referencegruppen har været sammensat, så den kunne repræsentere faglig indsigt fra såvel den nanoteknologiske udvikling som udvikling af de erhvervsfaglige uddannelser. Gruppen har ved to temadage bidraget med input og validering af projektets resultater. Ligeledes har gruppen bidraget til en diskussion om mulige konklusioner og anbefalinger. Temadagene har således også fungeret som en formidlings- og overleveringsplatform til udvalgene under Industriens Uddannelser. Udvælgelse af virksomheder Med udgangspunkt i projektets afgrænsning og tidligere undersøgelser af nanoteknologiens udbredelse i Danmark (VTU 2004; Andersen & Rasmussen 2006; Tønning og Poulsen 2007) har projektet fra starten arbejdet ud fra hypoteser om, at følgende industrielle brancher ville være relevante at undersøge: 12

13 Plastindustri Byggevareindustri Energi- og miljøteknologi Tekstilindustri Medico og farma Fødevare og ingredienser Farve- & lak industrien Kosmetik Elektronik og IT Andre højteknologiske virksomheder (f.eks. spin-offs fra universiteter eller videntunge industrivirksomheder) Ikke alle områder indgår i undersøgelsen, om end virksomheder fra alle områder er blevet inviteret til at deltage i undersøgelsen. Virksomhederne er identificeret gennem tidligere afdækninger og en søgning på produkter og forsknings- og udviklingsprojekter som ligger inden for definitionen af nanoteknologi. Målet har været at identificere 8 virksomheder, som allerede anvender nanoteknologi i produktionen, og 4 virksomheder som forventer at gøre brug af nanoteknologi indenfor en 5-årig tidshorisont. Sidstnævnte er medtaget i undersøgelsen for at skærpe forståelsen af fremtidige tendenser og kvalifikationsbehov på området. Der blev rettet henvendelse til i alt 43 virksomheder, der i forskellige sammenhænge har tilkendegivet en interesse for nanoteknologi, men mange har afslået at deltage i projektet. Således indgår tekstilindustrien, medico og farma, farve og lak, kosmetik ikke i undersøgelsen (Se bilag 1 for en liste over deltagende virksomheder). Der synes at være fire overordnede grunde til at virksomhederne har takket nej til at deltage. Virksomheden ønsker ikke at fremstå som en virksomhed, der arbejder med nanoteknologi. Det kan være virksomheder, som ikke ønsker at blive sat i relation til debatten om arbejdsmiljø og miljørisici for nanopartikler. Virksomheden opfatter ikke sig selv som nanoteknologisk, fordi virksomheden i en årrække har arbejdet med materialer på nanoskala eller med nanoteknologisk udstyr. Virksomheden er endnu kun på et meget tidligt forsknings - og udviklingsstadie, og der er ikke udsigt til en egentlig produktion inden for de næste 5 år. Virksomheden ønsker af konkurrencehensyn ikke at dele viden om deres kerneteknologier. Resultatet af undersøgelsen baserer sig på 13 virksomhedsinterview, hvoraf ni virksomheder har et kommercielt produkt, hvori nanoteknologi indgår. De resterende fire virksomheder forventer på baggrund af deres forsknings- og udviklingsaktiviteter, at nanoteknologi vil indgå i virksomhedens færdige produkt indenfor 5 år. 13

14 Udvælgelse af interviewdeltagere Med udgangspunkt i hvilke faglærte, der typisk er ansat i disse virksomheder, har projektet arbejdet ud fra en hypotese om, at følgende uddannelser kunne være berørt af udviklingen: Finmekaniker Industrioperatør Industritekniker Overfladebehandler Plastmager Procesoperatør Ovenstående erhvervsuddannelser har dannet grundlag for udvælgelsen af virksomheder og respondenter i projektets empiriindsamling. Det bør dog nævnes, at metoden for identificering af kvalifikationsbehov og relevante uddannelser har været eksplorativ i den forstand, at der altid er blevet spurgt åbent til hvem der i virksomheden arbejder med nanoteknologi og nanomaterialer, og for hvilke personalegrupper introduktionen af nanoteknologi og materialer i produktionen kan få betydning for i fremtiden. I kapitel 4 og 5 fremgår det således også, at andre uddannelser har vist sig relevante i analysen. Virksomhedsbesøg og interview Det primære formål med virksomhedsinterviewene har været at afdække hvilke (nye) kvalifikationskrav, der stilles til de faglærte som følge af brugen af nanoteknologi og nanomaterialer i virksomhedens produktion (eller øvrige aktiviteter). Besøgene er gennemført på baggrund af en udarbejdet semistruktureret interview- og observationsguide. De centrale temaer i interview- og observationsguiden var følgende: Organisation (overblik) Hvilken organisation, teknologier og produkter? Hvilken medarbejdersammensætning (herunder uddannelsesbaggrund)? Ny teknologi og materialer Hvordan anvendes nanoteknologier og nanomaterialer? Udviklingsstadie og skala for produktionen (f.eks. udvikling, test, prototype, nicheproduktion, storskalaproduktion)? Kvalifikationsbehov Hvilke jobfunktioner berøres (f.eks. udvikling, produktion, kvalitetskontrol og øvrig organisation)? Hvilke medarbejdergrupper arbejder med teknologien/materialet? Giver nanoteknologien anledning til nye eller ændrede opgaver eller jobfunktioner for ansatte med en erhvervsuddannelse? Hvilken ny viden eller kompetencer skal ansatte med en erhvervsuddannelse have - i dag og på sigt? Uddannelsesveje Hvordan uddannes de medarbejdere, som bruger nanoteknologi og nanomaterialer? 14

15 Hvordan arbejder virksomheden med uddannelse, viden og forskningsnetværk på området? Guiden er lavet med udgangspunkt i en tysk matrix til identificering af kvalifikationsbehov (se bilag 2). Matrixen er dog blevet tilpasset på en række områder, hvilket er nærmere uddybet i diskussionen i kapitel 7. 15

16 4. Nanoteknologi i industrien Dette kapitel ser nærmere på forskellige typer af nanomaterialer og hvilke produktionsmetoder og teknologier der anvendes til måling, produktion og forarbejdning af nanomaterialer i industrien både nationalt og internationalt Nanomaterialer Der eksisterer mange myter om nanomaterialer og teknologier. Ofte opfattes nanomaterialer som noget nyt og menneskeskabt, men reelt er flere nanomaterialer et naturligt forekommende materiale i naturen. Af eksempler kan nævnes vira, pollen og mælkeproteiner. Grunden til, at man ofte omtaler nanomaterialer og teknologi som noget nyt er, at man først indenfor de senere år er blevet i stand til at manipulere, have kontrol med og forstå de egenskaber, der opstår, når materialer findes på nanoskala. Når man arbejder med nanoteknologi, har man at gøre med atomer og molekyler, det vil sige nogle meget små enheder, der ikke kan ses med det blotte øje. Disse sættes sammen og anvendes på nye måder for at opnå nye fysiske, kemiske og biologiske egenskaber. Dermed kan man skabe helt nye produkter. Eksempel: Guld i nanostørrelse ændrer adfærd Guld er normalt et ædelmetal, der ikke reagerer med andre stoffer. For eksempel oxiderer guld i modsætning til sølv ikke. Men det har vist sig, at 2-3 nm små guldpartikler faktisk er meget reaktive og kan få kemiske reaktioner til at ske hurtigere end normalt. Det er ikke kun gulds reaktivitet, der ændrer sig, også farven forandres, når guld er i nanostørrelse. Eksempelvis er en guldring gul, mens guldnanopartikler er røde. (Kilde: Hansen m.fl.: 2008) Som det blev nævnt i kapitel 1 findes der en lang række forskellige former for nanomaterialer. Der er ikke nogen videnskabelig konsensus omkring afgrænsningen og kategoriseringen af nanomaterialer, men hvis man - som et udviklingsarbejde på DTU har gjort - kategoriserer ud fra, hvor de industrielt fremstillede nanomaterialer findes i et givent produkt, kan de opdeles i tre grupper, 1) Fast stof, 2) overflade, 3) partikler (se evt. Hansen m.fl.: 2008). Kategoriseringen er nyttig i forhold til at kunne afdække potentielle sikkerhedsrisici, idet placeringen af nanomaterialet på produktet er udslagsgivende for graden af eksponering, da der er stor forskel på, hvorvidt man arbejder med luftbårne partikler, overfladebundne partikler eller øvrige typer materialer. Kategoriseringen af nanomaterialer er illustreret i figur 2. 16

17 Gruppe 1 Fast Stof Gruppe 2 Overflade Materialer med indbygget nanostruktur Struktureret overflade, film eller struktureret film Gruppe 3 Partikler Overfladebundne Opløst i fast stof Opløst i væske Luftbårne Kilde: Hansen m.fl.: 2008 I gruppen af faste stoffer finder man materialer med indbyggede nanostrukturer, hvor overfladen og selve stoffet kan være lavet af det samme eller forskelligt materiale. Det er blandt andet tilfældet med de membraner, der anvendes indenfor diverse renseteknologier. Det kan eksempelvis være i de aquaporiner, der isoleres, når man skaber membraner til vandrensning. I den anden gruppe, hvor nanomaterialet kun er påført selve overfladen, finder man forskellige former for overflader - blandt andet helt strukturerede overflader. Den danske virksomhed Nil Technology s produktion af - stempler (forme) til trykafstøbning af plast er et eksempel herpå. Stemplerne er lavet af glas, silicium eller nikkel, hvori der ætses små huller eller riller på nanostørrelse. Der findes også nanomaterialer i form af mønstret eller umønstret nanofilm. Eksempelvis i emballage til fødevareindustrien, hvor man ekstruderer forskellige lag nanofilm på plastemballage, der giver særlige barriereegenskaber og forbedret konservering af maden. Det ses blandt andet også på de glas, som Velterm Panes anvender til vinduer, eller den teflon belægning virksomheden Accoat fremstiller til f.eks. korrosionsbeskyttelse af vindmøllevinger. Den tredje og sidste gruppe indeholder nanopartikler. Partiklerne kan være bundet til enten overflader i f.eks. bilkatalysatorer, eller de kan være opblandet i væske (titaniumdioxid i kosmetik). Partiklerne i form af kulstofrør kan også være blandet i et fast stof som f.eks. kulstofrør i kompositmateri- 17

18 aler, der søges anvendt i blandt andet vindmøllevinger. Andre partikler anvendes som aerosoler (frie eller i opløst i små dråber væske) og bruges eksempelvis til overfladebehandling og imprægnering De fleste af de produkter, der er på markedet i dag, forekommer i praksis i flere kategorier i løbet af deres livscyklus. For eksempel vil et produkt til overfladebehandling af fliser i badeværelset typisk blive solgt som en væske i en beholder, men når det ligger på fliserne, er det blevet til overfladebundne nanopartikler (Miljøstyrelsen: 2007). Nanoteknologier til måling og produktion Til at undersøge, manipulere og producerer de forskellige typer af nanomaterialer og produkter knytter sig en lang række af særlige metoder og teknologisk udstyr. Sådanne metoder og udstyr omfatter bl.a.: Måle- og kvalificeringsudstyr Udstyret anvendes primært til udviklings- og kvalitetskontrol eksempelvis til at vise overfladen på et metal eller en halvleder eller til at undersøge og kontrollere biologiske materialer. Eksempler på udstyr kan være et Scanning Probe Microscope, Atomic Force Microscope, Scanning Tunnel Microscopy, High Performance Particle Sizer. Nanofabrikationsudstyr Nanofabrikation er opbygning af strukturer og materialer i nano (- og mikrostørrelse), som anvendes til f.eks. litografi dvs. grafiske teknikker, hvor man tegner og ætser på en sten eller en plade, som derefter behandles, så kun visse dele bliver modtagelige for farve. Teknikken anvendes blandt andet hos det danske firma Ibsen Photonics. Nanofabrikation omfatter også anvendelse af sol-gel processer (hvor man ved hjælp af en våd kemisk proces kan fremstille glaskeramiske belægninger på overflader). Ligeledes kan nanofabrikation også omfatte materialedeponering, hvor man påfører nanotynde lag af materiale på en overflade af f.eks. en computerchips. Af produktionsudstyr indenfor disse områder kan nævnes Focused Ion Beam, Electron Beam Lithography, Plasma Etching Machine, Laser assisted Ablation, Chemical and Plasma Valour Deposition 1. Anvendelse af nanomaterialer i eksisterende produktionsfaciliteter I produktionen anvendes nanomaterialer ofte til blanding af kompositmaterialer, støbninger, ekstrudering m.v. Ved disse anvendelser bruges kendt produktionsudstyr og teknikker, der i nogle tilfælde er modificerede og specialiserede. De indgår sjældent i de mere officielle definitioner, men rummer et stort potentiale for at forbedre eksisterende produkter og kan få betydning for faglærte medarbejdere. I dag findes eksempelvis inden for plastmagerfaget faglærte medarbejdere, der arbejder med lignende udstyr og teknikker. Også ufaglært arbejdskraft arbejder med håndtering og iblanding af diverse nanopartikler inden for plast, farve og lak, farmaceutisk samt betonvareindustrierne. 1 Se evt. BSI 2007 for en mere komplet liste over metoder og udstyr 18

19 4.2. Nanoteknologi og international arbejdsdeling Udvikling af nanoteknologi er højt prioriteret blandt regeringer og virksomheder verden over. Trods dette kan der tegnes en vis international opdeling af, hvor og hvordan nanoteknologi udvikles og bruges i en industriel kontekst. Forskellene i den industrielle struktur og den nanoteknologisk udvikling mellem Tyskland og Danmark illustrerer meget vel arbejdsdelingen. Tyskland er førende på udvikling af nanoteknologi i Europa. Den tyske nanoteknologiske industri er på et mere industrielt og produktionsorienteret niveau end det danske og har en volumen mange gange større end den danske. I den tyske nanoteknologiske industri arbejder virksomhederne typisk indenfor områder som kemisk industri, elektronik og optisk (halvleder)industri, farmaceutisk industri, automatisering og robotteknologi, luftfart og rumfart (Abicht 2008). Over 50 % af medarbejderne i den tyske nanoteknologisk industri er akademikere, mens kun % er faglærte (Abicht 2008), hvilket i lighed med andre undersøgelser (f.eks. Oxis 2005) indikerer, at udviklingen mange steder fortsat er på et forsknings- og udviklingsstadie. Danmark er også udviklingsorienteret på en række områder, men det er tydeligt, at danske virksomheder er fokuseret på at finde nye anvendelser af nanoteknologiske materialer og udstyr, hvor meget af grundlaget er udviklet i udlandet. Nanomaterialer Ser man på nanopartikler, sker udvikling og produktion overvejende i Tyskland, Schweiz, USA og dele af Asien, hvor de større kemiske industrier har deres baser. I Danmark spiller nanopartikler (såsom nanotubes, nanoler, C 60, Carbon Black, titaniumdioxid, kobber og sølvioner m.v.) en stor rolle i udviklingen af nye produkter, men de produceres ikke herhjemme. Udviklingen er som på mange andre teknologiområder anvendelsesorienteret, og partiklerne designes til at indgå i kompositmaterialer (f.eks. plastindustri, cement og vindmølleindustri), overflader (f.eks. katalyse, plast, byggevare) og tilsætningsstoffer (f.eks. kosmetik, medicinalindustri og levnedsmiddelindustri). Ser man på strukturerede overflader er situationen lidt anderledes. Blandt en række mindre danske virksomheder og de større industrivirksomheder arbejdes der på at udvikle og producere komponenter og produkter med nanostrukturerede overflader (f.eks. inden for IT og Tele, pumper, måleinstrumenter og laboratorieudstyr). Udviklingen på dette område sker i en mindre skarp arbejdsdeling end tilfældet er med nanopartikler. Et lignende scenarie ses inden for membranteknologier til industriel vandrensning, hvor flere danske virksomheder er tæt på en kommercialisering af membraner, der anvender nanoporøse materialer og/eller biologiske materialer (proteiner, lipider). Udstyr til produktion, måling og kvalitetskontrol Når nanomaterialer introduceres i produktionen peger denne undersøgelse på, at eksisterende produktionsudstyr må tilpasses. Det være sig produktionsudstyr til opblanding, dispergering, ekstrudering, opslæmning, tørring, laminering/coating m.v. Ofte er der behov for, at det eksisterende produktionsudstyr suppleres med mere fint følsomt måleudstyr til kvalitetskontrol og styring af processerne, når nanomaterialer introduceret. Udstyr til at måle, se og kontrollere nanomaterialer i udvikling, måling og kvalitetskontrol bliver som oftest produceret i udlandet eller i samarbejde med internationale samarbejdspartnere (f.eks. hos de forsknings- og videntunge virksomheder og udviklingsafdelinger). 19

20 På områder, hvor en bredere kommerciel produktion ligger lidt længere ude i fremtiden, peger undersøgelsen på, at der også i selve produktionen vil blive introduceret nyt produktionsudstyr. Det være udstyr til nanoimprints, nanolitografi, iondeponering, laserforarbejdning m.v. Hjemmeproduktion versus offshoring En hel del af virksomhederne i denne undersøgelse har produktion i udlandet. I nogle tilfælde ligger den nanoteknologiske produktion i udlandet, og de fleste peger på, at når nye teknologier eller materialer er udviklet, afprøvet og implementeret i de hjemlige produktionslinjer, vil de blive overført til produktionslinjer i udlandet. Der er dog samtidig en forventning om at fastholde mindre produktionsanlæg i Danmark til den fortsatte udvikling og implementering af nye teknologier og materialer Nanoteknologi i den danske industri Skønt man i dag gør brug af nanoteknologi, eksempelvis indenfor overfladebehandling og til fremskyndelse af kemiske processer, så befinder nanoteknologien sig stadig i sin tidlige udvikling i Danmark. Det er kun relativt få virksomheder, der har en egentlig produktion, hvori der indgår nanoteknologiske materialer og produkter og endnu færre virksomheder, der har en kommerciel storskalaproduktion. Nanoteknologiske virksomheder i Danmark Blandt de virksomheder, der beskæftiger sig med nanoteknologi og nanomaterialer, arbejder langt størstedelen med passive nanostrukturer som eksempelvis nanocoatings, nanokompositter, nanopartikler, nanostrukturerede metaller, polymerer eller keramiske materialer. Der er dog ved at være flere og flere større og mindre danske virksomheder, der markerer sig internationalt, når det drejer sig om forskning og udvikling indenfor blandt andet aktive nanostrukturer (så som drug delivery, hvor en indpakning sørger for at medicinen afleveres det rigtige sted i kroppen) og tredimensionelle nanosystemer (såsom 3D netværk, nye hierarkiske strukturer og guidet monitorering i form af nano robotter) 1. Man regner med, at man allerede inden for få år vil kunne omdanne luftens CO2 direkte til brugbart brændsel ved hjælp af solceller beklædt med nanorør (Ingeniøren 2009a). Man regner også med, at man snart vil kunne udvikle biokemiske påvirkelige kirurgiske redskaber i mikro og nanostørrelse, som kan gøre det nemmere for læger at diagnosticere sygdomme og styre behandling (Ingeniør 2009b). Derudover forsker man i computere, som kan rumme langt mere information og arbejde langt hurtigere end i dag, refleksfri bilruder, selvreparerende lak og implantater der ikke afstødes osv. Det er sandsynligt, at man fremover vil finde produkter, fremstillet ved hjælp af nanoteknologi indenfor de fleste brancher. De danske virksomheder, der arbejder med nanomaterialer og nanoteknologi er bredt fordelt på tværs af brancher og størrelser: Plastfremstilling og forarbejdning 1 For yderligere oplysninger vedrørende opdeling af de forskellige nanokategorier og udviklingstrin se evt. Roco:

21 Funktionelle nanokompositter og nanostrukturerede overflader, funktionelle emballager. Beton og byggevarefremstilling Beton, vinduer og kompositmaterialer med nye overfladeegenskaber. Energi og katalyse Nanomaterialer til brændselsceller, katalysatorer mv. Tekstiler Ændring af overfladeegenskaber gennem nanopartikler og nanofibre. Farma og Biotech Nye egenskaber på udstyr ved hjælp af nanopartikler, nanostrukturerede overflader og nanosensorer. Fødevarer og ingredienser Tilsætningsstoffer til bedre konservering, kosttilskud mv. Overfladebehandling Deponering eller påføring af partikler til selvrensende og fotokatalytiske effekter samt hårde overflader tribologi. Elektronisk og optisk udstyr Lap-on-chip, nanooptik og nanosensorer. Over halvdelen af de virksomheder, der arbejder med nanopartikler, nanofibre eller nanoflager arbejder på et forsknings udviklingsniveau eller på en meget lille skala (mindre end 1 kg pr. år) (Tønning & Poulsen: 2007). De nanomaterialer, der anvendes i en større skala i den danske industri er metal oxid, polymer, fortykningsmidlet silica og carbon black partikler. Nanomaterialer med specifikke overfladeegenskaber og nanopartikler anvendt i større skala indkøbes overvejende fra udenlandske leverandører i pulver eller suspenderet form (Miljøstyrelsen: 2007). Hos den danske virksomhed Velux A/S Panes udskæres, renses, hærdes, slibes og samles vinduerne på fabrikken i Brædstrup, mens selve lav-emissionsbelægningen/nanocoatningen i form af blandt andet titaniumdioxid bliver udført af underleverandører i USA og Frankrig. Der eksisterer endnu ikke nogen komplet oversigt over, hvor mange danske virksomheder, der beskæftiger sig med nanoteknologi. En kortlægning af forbrugerprodukter på det danske marked, udarbejdet i 2007, viste at 243 produkter indeholdt nanomaterialer eller var baseret på nanoteknologi. Det drejede sig især om smudsafvisende overfladebehandling til boligen og bilen, kosmetik, herunder solcreme, sportsartikler samt beklædning. Ca. 40 % af de kortlagte produkter indeholdt nanomaterialer indlejret i det materiale de var bygget af. De resterende 60 % indeholdt nanomaterialer opløst i væsken. Der blev ikke fundet produkter med frie nanopartikler på pulverform (Miljøministeriet: 2007). Nanoteknologisk forskning og udvikling udbredt blandt de interviewede virksomheder Hos samtlige af de 13 virksomheder, vi har besøgt, anvendes nanoteknologi aktivt i forsknings- og udviklingsafdelingens produktudvikling. Typisk indgår nanoteknologi som et integreret element i udvikling af allerede eksisterende anvendelsesområder. 21

22 De interviewede virksomheder samt deres branchetilhørsforhold fremgår af figur 3. Virksomhed Branche Energi og katalyse Medicinsk udstyr Farma og Biotech Overfladebehandling/ overfladestrukturering Elektronisk og/ eller optisk udstyr Beton og byggevarefremstilling Accoat Aquaporin Bang og Olufsen ( ) Bioneer Danfoss Aquaz Grundfos ( ) Haldor Topsøe ( ) Ibsen Photonics ( ) Nil Technology Radiometer Medical Topsøe Fuel Cell Velux A/S Panes ( ) Tribologicenter 9 ud af de 13 interviewede virksomheder har et kommercielt produkt, hvori nanoteknologi indgår i produktet eller produktionen - om end flere af virksomhederne arbejder med meget små serier og prototypefremstillinger til kunder (der er tale om virksomhederne; Haldor Topsøe, Nil Technology, Bioneer, Radiometer, Ibsen Photonics, Accoat, Tribologi, Topsøe Fuel Cell, Velux Panes). De resterende 5 virksomheder (Aquaporin, Bang og Olufsen, Grundfos og Danfoss Aquaz) forventer, på baggrund af virksomhedens eksisterende nanoteknologiske forsknings og udviklingsaktiviteter, at kunne starte en form for kommerciel produktion op indenfor de nærmeste par år. Ibsen Photonics og Nil Technology adskiller sig fra de øvrige virksomheder ved at have stykvis ordreproduktion i renrumsfaciliteter. Ingen af de to virksomheder har intention om at opskalere produktionen til en storskalaproduktion. Det samme gør sig gældende for den forskningstunge virksomhed Bioneer. Ibsen Photonics Ibsen manipulerer og måler lys. De producerer og sælger spektrometre, som er optiske instrumenter, der måler farvefordelingen af lys. For at måle farverne af lys skal man først adskille lysets i dets farver - á la det en regndråbe gør når den omdanner solens hvide lys til en regnbue på himlen. En meget mere praktisk metode end at bygge regndråber ind i små kasser er at bruge en komponent, der hedder et diffraktionsgitter, som Ibsen blandt andet producerer. Et diffraktionsgitter er en optisk komponent typisk baseret på et stykke glas/syntetisk kvarts, hvorpå der er placeret et stort antal meget tæt liggende, parallelle linjer. Hvis man forstørrer Ibsens gitre til længden af en fodboldbane (100 m) vil præcisionen af linjerne på gitrene svare til et enkelt græsstrå (1 mm.) Gitrene bruges i fiberoptiske netværk, til optiske sensorsystemer samt i lasere. (Kilde: Interview Ibsen Photonics) Ingen af de besøgte 13 virksomheder har en masseproduktion af nanoteknologiske materialer 22

23 Håndtering af nanomaterialer Håndteringen af nanomaterialer er materialeafhængig blandt de 13 virksomheder. Generelt håndteres nanomaterialer efter de samme procedurer, som andre kemikalier eller pulvere. Virksomhederne er generelt bevidste om de nødvendige forholdsregler for håndtering af f.eks. carbon-nanorør. Som en af de interviewede personer udtalte Der er tale om et lavteknologisk produkt, der kræver højteknologisk viden. De fleste af virksomhederne forventer, at nanoteknologi kommer til at spille en stigende rolle for arbejde med materialeegenskaber og nano overflader. Opsummering Vores samtaler med virksomhederne indikerer, at virksomhederne endnu primært koncentrerer deres aktiviteter omkring forskning og udvikling. Nogle virksomheder har nået et stadie, hvor nye materialer og teknologier bringes i anvendelse ved testproduktion, prototypefremstilling og/eller ved produktioner i meget små serier. Denne type virksomhed arbejder typisk med strukturering af overflader eller udvikling af membraner o.l. til meget specialiserede anvendelser. Der er således tale om meget højteknologiske og udviklingsorienterede virksomheder. Langt de fleste af de interviewede virksomheder har planer om at påbegynde en storskalaproduktion hvori materialer med nanoegenskaber indgår, indenfor de kommende år. Ibsen Photonics, Nil Technology og Bioneer er dog undtagelser hertil. 23

24 5. Kvalifikationskrav affødt af arbejde med nanoteknologi Dette kapitel præsenterer resultater fra kortlægning og besøgene hos danske virksomheder sammenholdt med de erfaringer, som er gjort i udlandet. Vi beskriver, hvordan erhvervsfaglige medarbejderes arbejdsopgaver og kompetencer udfordres ved anvendelse af nanoteknologi og nanomaterialer. Kapitlet afsluttes med en kort diskussion af, virksomhedernes (efter)uddannelsespraksis i relation til de behov de opstår blandt deres medarbejdere De faglærtes roller og jobfunktioner For at indkredse, hvilke typer af faglærte, der bliver berørt af udviklinger indenfor nanoteknologi, har vi inddraget australsk og tysk arbejde med at identificere nye kompetencer og aflede kvalifikationsbehov. I Victoria, Australien, er der identificeret fem brede aktivitetsområder, der hver for sig kræver forskellig viden, færdigheder og kompetencer (DIIRD 2004): Grundforskning Forskning og udvikling samt kommercialisering af intellektuel ejendomsret/patenter Teknisk og semi-professionel støtte til forskning Fremstilling og forarbejdning af nanobaserede produkter Brug af nanobaserede produkter Af disse områder er de tre sidste interessante i en dansk EUD-sammenhæng. Generelt vurderes der i Victoria at være behov for erhvervsfaglig uddannelse og efteruddannelse blandt følgende hovedtyper af medarbejdere, idet vi kun nævner dem, som er relevante i en dansk industriel sammenhæng: Tekniske medarbejdere som supporterer F&U-afdelinger Teknikere og arbejdere i fremstilling og produktion af nano-baserede produkter Overfladebehandling Fremstilling af isoleringsmaterialer Produktionsudstyr og værktøjer Batterier og energi Faggrupper, som bruger nanoteknologiske produkter eller materialer Medarbejdere i fødevareindustrien Laboranter mv. vedrørende diagnosticering Medarbejdere inden for elektronikindustrien Medarbejdere inden for tekstilindustrien Det skal bemærkes, at de faggrupper, som er udpeget indenfor de to sidste grupper afspejler den australske industris branchesammensætning, og derfor ikke uden videre lader sig overføre til danske forhold. 24

25 Parallelt hermed peger tyske undersøgelser (Abicht & Schumann 2007, 2008) på at nanoteknologi vil få betydning for følgende professioner og jobfunktioner i industrielle produktioner: Forskning og udvikling - herunder brug af nyt udstyr og nanoanalytiske metoder Produktion og fremstilling - herunder håndtering af nanopartikler og nanooverflader, automatisering samt proceskontrol Kvalitetsstyring - herunder at leve op til kvalitetsstandarder f.eks. renrumsarbejde Dokumentation - herunder brug af informationsledelsessystemer, databaser og litteratursamlinger De tyske undersøgelser peger på, at en vis (mindre) del af de industrielle operationer, som enten anvender nanoteknologiske processer eller producerer produkter med nanoegenskaber, udføres af faglærte med en traditionel erhvervsuddannelse. De australske og tyske resultater har dannet baggrund for en foreløbig afgrænsning af typer af arbejdsopgaver og -funktioner, der har været brugt som input i dialogen med de virksomheder, som har været besøgt og med projektets referencegruppe. Virksomhedsinterviewene og de afholdte workshops peger på denne baggrund på følgende brede jobfunktioner i danske virksomheder, som anvender nanoteknologi: Figur 4: Jobfunktioner og uddannelsestyper i danske virksomheder, som anvender nanoteknologi Uddannelsestyper Fysikere, Bioanalytikere, kemikere, Ingeniører labo- Faglærte Ufaglærte Jobfunktioner biologer ranter Forskning og udvikling Opstilling af testproduktioner og fremstilling af prototyper Vedligehold af produktionsudstyr Produktion i store og små serier ex coating, samling, maskinbetjening Løbende udtagning af produktionsprøver til kvalitetskontrol og målinger Afsluttende kvalitetskontrol Hvis man ser på faglærtes typiske arbejdsområder i den danske industri, kan indførelse af nanoteknologi forventes at få betydning for en række erhvervsuddannelser. For at identificere hvilke uddannelser, der eventuelt vil blive berørt, tog vi udgangspunkt i de eksisterende danske erhvervsuddannelser og de tyske erfaringer. På denne baggrund ville vi i udgangspunktet vente, at de faglærte medarbejdere i nanoteknologiske produktioner ville have en af følgende uddannelser: Finmekaniker Industrioperatør 25

26 Industritekniker Overfladebehandler Plastmager Procesoperatør Vi har da også fundet alle disse uddannelser repræsenteret, i de virksomheder vi har besøgt. Resultaterne peger på, at procesoperatører, industrioperatører, industriteknikere, plastmagere og overfladebehandlere arbejder i virksomheder, der har en nanoteknologisk produktion, og har (del)ansvar for opsætning, drift, overvågning og kontrol med produktionsprocesser, hvor materialer kontrolleres ned i nanoskalaen. Desuden har et indledende interview med en virksomhed indenfor tribologi (hårde overflader) påvist, at også klejnsmede (et speciale i uddannelsen til smed) arbejder i nanoteknologiske produktioner, ligesom der i en af virksomhederne arbejdede en våbenmekaniker (et speciale i uddannelsen til finmekaniker). De indledende resultater peger samtidig på, at faggrupper med korte videregående uddannelser som kemotekniker, procesteknologer og laboranter i stort omfang involveres i praktiske udviklingsaktiviteter, som i en konventionel produktion normalt ville udføres af eller involvere faglærte. Personer med en erhvervsuddannelse er utydelige på virksomhedernes nano-radar Undersøgelsens resultater tyder på, at virksomhederne ikke er opmærksomme på personer med en erhvervsuddannelse, når de skal rekruttere medarbejdere, som skal drive en nanoteknologisk produktion. Indførelse af nanoteknologi i produktionen drives i vidt omfang af udviklingsafdelingerne, som er bemandet med ansatte med en forskningsmæssig baggrund indenfor naturvidenskab og ingeniørvidenskab. Disse medarbejdere har et meget begrænset kendskab til erhvervsuddannelserne. For eksempel svarer en akademisk uddannet udviklingschef på spørgsmålet om, hvilke krav man vil stille ved ansættelse af personer med en erhvervsuddannelse: Virksomheden vil stille krav om, at de er uddannet som civilingeniører, diplomingeniører eller har en PhD i naturvidenskab, og at de dertil har forretningsforståelse. Denne udviklingschef opfatter altså erhvervsuddannelse som en (længerevarende) uddannelse, der retter sig mod erhvervslivet snarere end mod forskning. Denne mangel på kendskab til EUD er især tydelig i de virksomheder, som har etableret sig på en forskningstung platform, mens man i traditionelle industrivirksomheder, som indoptager nanoteknologi i eksisterende produktkoncepter især har kendskab til de uddannelser, man traditionelt har betjent sig af i produktionen. Hvilke funktioner har ansatte med en erhvervsuddannelse i produktionen I de virksomheder, hvor personer med en erhvervsuddannelse er involveret i den nanoteknologiske produktion, er funktionerne hyppigt knyttet til apparatur. I boksen nedenfor ses for eksempel en liste over særlige kompetencekrav for en våbenmekaniker, der arbejder med fremstilling af optisk udstyr: Arbejdsfunktioner for en våbenmekaniker Renrumsarbejde, Finmekanisk samling og måling (kvalitetskontrol) Produktionsplanlægning og vedligehold, justering og kalibrering 26

27 Anvendelse af avanceret måleudstyr og PC Hvilke nye kvalifikationskrav giver nanoteknologi i danske virksomheder anledning til Når vi ser på kvalifikationskrav i relation til nanoteknologi, peger de tyske kvalifikationsstudier (Abicht & Schumann 2007, 2008) på, at kompetencer og opgaver relateret til nanoteknologi er meget proces- og virksomhedsspecifikke. Det har derfor været relevant at undersøge, om noget lignende gør sig gældende for danske virksomheder, der arbejder med nanoteknologi. Nanoteknologi dækker som nævnt over et bredt spektrum af teknologier, processer og materialer. Man kan derfor ikke forvente et simpelt og generelt svar på et spørgsmål om, hvilke kvalifikationer der kræves for at indgå i en nanoteknologisk produktion, idet det vil afhænge af, hvilken produktion der er tale om. Alligevel peger undersøgelsen på, at man kan skelne mellem to af kompetencer, som den nanoteknologiske industriarbejder skal besidde: Kompetencer, der bygger på viden og færdigheder, som er specifikke i forhold til bestemte (branche- eller virksomhedsbestemte) processer. Kompetencer, der bygger på bred viden om nanoteknologi kombineret med brede færdigheder indenfor sprog, kommunikation og tværfagligt samarbejde. Eksempelvis er de nano-relaterede kompetencekrav, som følger af våbenmekanikerens arbejdsfunktioner beskrevet i figuren her: Krav til viden og færdigheder for en våbenmekaniker, der arbejder med nanooptisk udstyr Kendskab til renrums-procedurer Erfaring med halvleder-processering Grundlæggende viden om optik (defleksiv og refleksiv optik) Grundlæggende værktøjer til at løse problemer I flere af virksomhederne omtaltes de faglærte medarbejdere i første omgang i brede termer som smede, teknikere, maskinarbejdere eller laboratoriemedhjælpere. En nærmere undersøgelse af hvilke uddannelser, de faglærte i virksomhederne har, førte til identifikation af følgende uddannelser med angivelse af deres typiske arbejdsfunktioner: 27

28 Funktion i produktionen Erhvervsuddannelse Opbygning af testanlæg Vedligeholdelse, klargøring og justering af produktionsudstyr Produktion af fysiske emner Overvågning af processer, målinger Industriteknikere Påføring af coating Finmekanikere Våbensmede Elektrikere Automatikteknikere Klejnsmede Plastmagere Overfladebehandlere Procesoperatører Ved opstilling af produktionsanlæg til testproduktioner og fremstilling af prototyper bliver de faglærtes praktiske viden om opsætning af produktionslinjer i centrum. Opstilling af nye produktionslinjer kan også blive relevant ved introduktion af et nyt produkt i produktionen. De faglærte medarbejdere forventes her at kunne samarbejde med andre medarbejdergrupper (herunder KVU ere, ingeniører og andre akademikere), og de udfordres på at skulle opstille linjer med meget følsomt, dyrt og skrøbeligt udstyr samt ustabile materialer, der skal nøje kontrolleres i processerne. De er typisk meget erfarne faglærte som indgår i dette arbejde. Ved produktion af såvel store som små serier af produkter kan de faglærte også spille en central rolle i at sikre en optimal drift. Det ses eksempelvis inden for virksomheder med et procesteknologisk produktionsudstyr, hvor procesteknologer og industriteknikere er meget anvendte. På andre områder (samling og videreforarbejdning af såvel små som store komponenter halvlederprocessering, o.l.) anvendes dog i høj grad ufaglært arbejdskraft i produktionen. Faglærte vil i sådanne situationer eksempelvis bidrage til at lave dokumentation og koordination i mindre selvstyrende produktionsgrupper. Ved udtagning af produktionsprøver vil de faglærte skulle foretage opgaven ud fra bestemte procedurer og sikre, at dokumentation på prøverne er korrekte. Arbejdet med nanomaterialer adskiller sig på den måde ikke væsentlig fra andre materialer. I enkelte tilfælde har vi set, at faglærte kan deltage i målinger, som en del af selve kvalitetskontrollen. I sådanne tilfælde skal den faglærte kunne anvende mere avanceret måleudstyr og have en nogenlunde god forståelse for kemien eller fysikken bag målingerne. Ingen steder forventes de faglærte at forstå de kemiske og fysiske grundprincipper bag nanoteknologien. Blandt nogle elevansvarlige vurderes de faglærte at kunne spille en større rolle i forbindelse med denne type arbejde i fremtiden. Den væsentligste udfordring i denne sammenhæng er, at medarbejderne i dag arbejder med mere og mere fint følsomt, skrøbeligt og dyrt produktions-, måle- og karakteriseringsudstyr. Det sker i takt med, at emner, produkter og udstyr bliver mindre og mindre. En elevansvarlig udtrykker udviklingen som en overgang fra at bruge et skydelærred, over flourescensmåling til elektronmikroskopi 28

29 Vedligehold af produktionsudstyr er en vigtig opgave for mange erhvervsfaglige medarbejdere. I daglig tale kaldes disse for smede eller maskinarbejdere, men der er ofte tale om industriteknikere, finmekaniker, automatikfagteknikere, værktøjsmagere, våbensmede o.l. Også i denne funktion møder mange faglærte udfordringer med at skulle arbejde med mere fint følsomt, skrøbeligt og dyrt materiale. Dygtige medarbejdere inden for denne jobfunktion vil også kunne indgå i opsætning af produktionslinjer Nye/ændrede kvalifikationskrav Besøgene hos 13 danske virksomheder peger på, at der er særlige kvalifikationskrav til arbejdet med nanomaterialer og teknologi for faglærte medarbejdere. Disse krav knytter sig i stort omfang til det udstyr og de processer, der anvendes, men også til en generel forståelse af nanoteknologi. Medarbejderne skal kunne omgås nyt udstyr og materialer sikkert og effektivt og være i stand til at samarbejde og gå i dialog med andre medarbejdergrupper i forbindelse med udvikling af produktionen og indførelsen af nye produkter, udstyr mv. For de få virksomheder i Danmark, der i dag arbejder i renrumsfaciliteter, knytter der sig en grundlæggende viden og færdigheder til dette arbejde. Det gælder en række procedurer for at holde produktionsanlæg og emner rene for partikler. Ligeledes er det væsentligt, at medarbejderne er bevidste om at udstyret i et renrum er særdeles følsomt og dyrt, og således på ingen måde tåler hårdhændet behandling. Den fornødne viden og færdigheder kan erhverves på et kortere kursus. Hos få virksomheder indgår nanomaterialer - i form af bundne partikler, overfladebehandlede emner eller porøse materialer i selve produktionen. I disse tilfælde bliver nanomaterialerne dog ikke udviklet af virksomheden selv, men hos en underleverandør eller datterselskab. De fleste respondenter er enige om, at der ved introduktion af nanopartikler i produktionen kan være behov for, at medarbejdernes viden om arbejdsmiljømæssige foranstaltninger opgraderes, da visse nanopartikler mistænkes for at være sundhedsskadelige. Ingen af de deltagende virksomheder anvender dog nanopartikler som pulver eller i opløst i væsker uden for lukkede systemer. I nogle tilfælde (opstilling af nye produktionslinjer o.l.) er det væsentlig, at medarbejderne kan indgå i samarbejde med andre faggrupper. Nogle virksomheder peger på et behov for bedre grundlæggende viden inden for kemi og fysik i denne sammenhæng. En enkelt virksomhed har sågar sendt faglærte og ufaglærte medarbejdere på efteruddannelse i kemi Behov for opstilling af nye jobprofiler I et større projekt har Dr. Abicht og kollegaer fra ISW (Abicht m.fl. 2006) identificeret 18 jobprofiler i relation til arbejdsområdet i tysk nanoteknologiske industri og forskning. Heraf er 14 specifikke for bestemte typer af nanoteknologi og anvendelsesområder, men fire er mere generelle og tværgående. 29

30 Kvalifikationsprofiler i den tyske nanoteknologiske industri Anvendelsesområde / branche Branchespecifikke kvalifikationsprofiler Tværgående kvalifikationsprofiler Nanokemi/ materialer/ nanoanalyse Nanobioteknologi/ nanoanalyse Nanooptik/ nanoanalyse Nanoelektronik Kilde: ISW, Cedefop 1) Laboratorieassistent, nanokemi 2) Nanoassistent 3) Forskningsassistent, materialer 4) Specialist i forskning i nanobioteknologi 5) Specialist i biohybridteknologier 6) Specialist i kvalitetssikring 7) Specialist i dokumentation i forbindelse med nanobioteknologi 8) Produktrådgiver i forbindelse med anvendelse af nanobioteknologi 9) Specialist i ultrafin optik 10) Specialist i fiberoptik/laserteknologi 11) Produktrådgiver inden for anvendelse af nanooptik 12) Specialist i nanoelektronik 13) Specialist i maskefremstilling 14) Optoelektronikingeniør 15) Nanoanalytiker 16) Specialist i nanooverfladebehandling 17) Specialist i dokumentation i forbindelse med nanoteknologi 18) Produktrådgiver i forbindelse med anvendelse af nanoteknologi Nærmere beskrivelser af profilerne findes i fire delrapporter fra ISW (2004a, 2004b, 2004c, 2004d). Nedenfor gives et eksempel på en profil for en specialist i overfladebehandling. Denne profil kan meget vel kan være relevant for en række danske virksomheder, der arbejder med overfladebelægninger og behandlinger. Jobprofilbeskrivelse: Nanooverfladebehandler Arbejdsområde og anvendelse Specialist i nanooverfladebehandling i virksomheder og i F&U institutioner med fokus på nanocoating. Arbejdsområdet er koncentreret om at producere og behandle ultratynde overflader inden for en bred vifte af anvendelsesområder. Området omfatter hele coatingprocessen fra forberedelse af overflader og råmaterialer, coating og opfølgningsbehandling og kvalitetssikring. Udover at arbejde med serieproduktion arbejder de også med individuelle emner. Kontaktpunkter med nuværende kvalifikationer Kundskaber og viden -tekniske færdigheder Eksisterende erhverv indenfor fysik, teknik, kemi og mikroteknologi. Grundig viden om overfladefysik og overfladeteknikker samt overfladeanalyse (f.eks. mikroskopi, spektroskopi, lasermålingsteknologi). Grundlæggende matematik, kemi og fysik med indgående kendskab til nanodimensionelle overflader og tynd coating teknologi. Grundig anvendelsesrelateret viden og viden om coating og coating procedurer. 30

31 Omfattende viden om materialer og deres karakteristika, især glas, metaller, polymerer og keramiske materialer. Viden om klassificerings- og kvalitetsstandarder, f.eks. ISO-standarder såvel som brugsanvisninger, sikkerhedsdatablade, industriel sikkerhed og miljøbeskyttelse. Godt kendskab til engelsk og teknisk engelsk. Færdigheder og evner - metodiske kompetencer Personlige karakteristika, sociale kompetencer Andet Udføre overfladecoating ved hjælp af moderne maskiner og industrianlæg. Mestre forskellige kemiske og fysiske procedurer i forbindelse med coating af ultratynde overflader, især inden for kemisk dampudfældning(cvd), PECVD, MOCVD og fysisk dampudfældning (PVD), forstøvning og katodebuebelægning. Anvende epitaksiteknikker, vakuummetalisering, tyndfilmteknologi, SOL-GEL processer, galvanisk adskillelse, coating og kemiske immersionsprocesser. Udføre coating på metaller og metalforbindelser, polymerer, glas og keramiske materialer. Anvende industrielle systemer, instrumenter og maskiner til coating (støbemaskiner, plasma- og katodeforstøvningssystemer) og styrer processen ved hjælp af procesteknologi. Kvalitetssikre halvfabrikata, slutprodukter ved hjælp af analysemetoder til ultratynde coatings og nanooverflader. Fleksibilitet, disciplin, kontrollere for tekniske fejl, ansvarlighed Bæredygtig arbejdsproces Jobprofilerne fra de tyske undersøgelse kan bruges som inspiration i det danske uddannelsessystem, og det kan være relevant at lave en egentlig oversættelse af flere udvalgte profiler fra tysk til dansk i et mere fokuseret projekt i det fremtidige arbejde på området. Det bør dog nævnes, at dels ligger flere af de opstillede profiler i den tyske undersøgelse på niveauer, der svarer til korte eller mellemlange videregående uddannelser, dels har vores undersøgelser ikke har givet belæg for, at der indholdsmæssigt eller volumenmæssig er behov for at opstille nye job og kvalifikationsprofiler, som baggrund for nye erhvervsuddannelser. Som i eksemplet med overfladebehandleren er der snarere tale om behov for en løbende tilpasning af eksisterende profiler og uddannelser Behov for efteruddannelse ISW har for nyligt offentliggjort et nyt studie af efteruddannelsesbehov i den tyske nanoteknologiske industri (Abicht m.fl. 2008) 1. Studiet analyserede resultatet fra et spørgeskema, der blev besvaret af ca. 200 virksomheder. Spørgeskemaet adresserede efteruddannelsesbehov blandt henholdsvis akademikere og faglærte arbejdere. Undersøgelsen viser, at udover funktioner, som direkte knytter sig til fremstilling eller bearbejdning af nanomaterialer og emner, bliver følgende jobfunktioner og professioner, hvor der anvendes faglært arbejdskraft, berørt af nanoteknologien: Salg og service - herunder konsulentarbejde i forbindelse med salg, service og rådgivning hos kunder Miljø, arbejdsmiljø og sikkerhed - herunder udarbejdelse af miljø- og arbejdsmiljøplaner samt daglig miljø og sikkerhedsledelse. 1 Rapporten kan downloades på: 31

32 Ifølge undersøgelsen er de fem største nanorelaterede professioner 1 blandt tyske nanoteknologiske virksomheder dog fortsat relateret til produktion og udvikling: Mekatroniker - Kombineret profession i (fin)mekanik og elektronik inden for f.eks. industriel automatisering Chemielaborant - Assistent i kemiske laboratorier Elektroniker - Industriel elektriker og elektroniktekniker Chemikant - Profession i den kemiske industri Physiklaborant - Assistent/tekniker i fysiklaboratorier. De fem professioner er tilknyttet tyske formelle erhvervsfaglige lærlingeuddannelser med kombineret skole og praktik, der tager 3½ år. Laborantuddannelserne er fokuseret på forsknings- og udviklingsarbejde på forskningsinstitutioner, F&U afdelinger og andre laboratorier. I Danmark er uddannelser rettet mod den form for arbejde ikke erhvervsuddannelser, men korte videregående uddannelser. De øvrige professioner og uddannelser er rettet mod industrien. De tyske uddannelser mechatroniker og elektroniker, er noget anderledes sammensat, og minder indholdsmæssigt om danske erhvervsuddannelser som elektrotekniker, automatiktekniker og finmekaniker. I Tyskland har man identificeret ti områder for efteruddannelsesbehov for erhvervsuddannede i forbindelse med nanoteknologi (Abicht 2008): Specialiseret engelsk Arbejdsmiljø og sikkerhed Materialevidenskab Mekanisk ingeniørvidenskab Team- og samarbejdsevner Tværfaglig tænkning Testgennemførsel Brug af databaser Kemi Målinger af partikelstørrelse Det står dog ikke klart i undersøgelsen, på hvilken måde og hvorvidt disse efteruddannelsesbehov alene er knyttet til udviklingen eller introduktionen af nanoteknologi på virksomhederne, eller de også tegner et generelt efteruddannelsesbehov i den tyske industri. Ud fra en generel betragtning og ved sammenligning med resultaterne fra indeværende undersøgelse (samt studier af akademiske medarbejderes kvalifikationsbehov i lyset af nanoteknologi) synes flere af behovene dog at udtrykke reelle behov, der i et vist omfang knytter til udviklingen af nanoteknologi. Det gælder arbejdsmiljø og sikkerhed (særligt ved arbejde med nanopartikler), tværfaglig tænkning samt team- og samarbejdsevner (ved forsknings- og udviklingsarbejde), samt testgennemførsel ved opstilling af nye produktionslinjer og udstyr. Også en bedre grundlæggende forståelse af kemi og materialevidenskab er blevet nævnt på besøgene hos de danske virksomheder. 1 Beskrivelser af de enkelte professioner findes på tysk via og engelsk via 32

33 5.5. Opsamling Samlet set kan det konkluderes, at jobfunktioner i produktioner, som anvender nanoteknologi (produktion, kvalitetssikring og dokumentation), i dag udføres af faglærte med en baggrund i traditionelle faguddannelser. De faglærte arbejder dog side om side med ufaglærte (tillærte) og personer med en kort videregående uddannelse, og de specifikke kvalifikationer i relation til nanoteknologi er i høj grad erhvervet i jobbet. Der synes ikke tegn på behov for at opstille særlige nye kvalifikations- og jobprofiler, men at der kan være behov for løbende at tilpasse eksisterende profilbeskrivelser. Konkrete krav til faglærtes kompetencer som direkte konsekvens af nye anvendelser af nanoteknologi og nanomaterialer synes på nuværende tidspunkt at begrænse sig til tre generelle områder: Generel viden om terminologi, materialer og udstyr der knytter sig til den nanoteknologiske udvikling. Kendskab til og færdigheder indenfor sikker brug af nanopartikulære produkter Tilpasset brug af eksisterende produktionsudstyr og teknikker - for eksempel inden for iblanding, støbning, formning og overfladebehandling - samt øget anvendelse og vedligehold af mere fint følsomt måle- og karakteriseringsudstyr i forbindelse med kvalitetskontrol og diverse målinger i produktionen. Det er særligt vigtigt at påpege, at viden og kompetencer på dette område i meget høj grad knytter sig til meget specifikke anvendelser, udstyr og materialer. Derfor kan der også være stor forskel på hvilke teknikker og teknologier, der vil være relevant at introducere til på de enkelte uddannelser. 33

34 6. Nanoteknologi i de danske erhvervsuddannelser Man skal have en generel intro til, at når man kommer ned på nanoskala, så ændrer verden sig! (direktør i dansk nanoteknologisk virksomhed) Nedenfor diskuterer vi, hvilke konsekvenser undersøgelsens resultater bør have for erhvervsuddannelserne i Danmark: Hvilke indgange og uddannelser vil påvirkes på et 5-årigt sigt? På længere sigt? Er der behov for helt nye uddannelser? Er der behov for justeringer eller ændringer af eksisterende uddannelser? Hvilke? Er der behov for udvikling af nye moduler, der kan indgå i flere uddannelser? 6.1. Indgange og uddannelser Undersøgelsen peger på, at nye krav til kompetencer i industrien i tilknytning til brug af nanoteknologi især findes indenfor indgangene Produktion og udvikling og Strøm, styring og IT. Elever og udlærte fra andre indgange, som arbejder i industrien (fx mejerister eller grafiske teknikere) vil kunne komme i berøring med nanoteknologiske materialer i deres arbejde, men det er vurderingen, at dette ikke bør give anledning til særligt fokus på nanoteknologi i disse uddannelser. Vi har fundet, at der allerede nu arbejder faglærte med uddannelser fra disse to indgange i nanoteknologisk produktion eller produktion, hvor manipulation eller måling på nanoskala indgår. De uddannelser, vi har registreret, er følgende: Industritekniker Finmekaniker / Våbensmed Elektriker Automatiktekniker Klejnsmed Plastmager Overfladebehandler Procesoperatører Herudover har den nanoteknologiske industri efter vores vurdering umiddelbar interesse for yderligere et par beslægtede uddannelser. Denne vurdering bygger på den indsamlede viden om arbejdsopgaver i den nanoteknologiske produktion sammenholdt med uddannelsernes indhold og sigte, som det fremgår af bekendtgørelserne: Elektriker med specialet styrings- og reguleringsteknik Elektrotekniker Elektronikfagtekniker Værktøjsuddannelsen De virksomheder, som forventer at ansætte flere med en erhvervsuddannelse inden for en overskuelig fremtid, nævner især industriteknikere, finmekanikere, overfladebehandlere og procesoperatører. 34

35 De fleste af de personer med disse uddannelser, der i dag arbejder med nanoteknologi i virksomhederne, har i løbet af deres ansættelse gennemgået intensiv kompetenceudvikling i form af sidemandsoplæring eller virksomhedsintern efteruddannelse. Det er derfor relevant at spørge, om det ville være hensigtsmæssigt at opdatere eller justere disse uddannelser, så de bedre imødekommer virksomhedernes behov. Der er flere aspekter af dette spørgsmål: 1. Volumen: Er der, eller vil der indenfor en ca. 5-6-årig horisont være, tilstrækkelig efterspørgsel efter medarbejdere med nano-kvalifikationer til at retfærdiggøre ændringer i indholdet af de nævnte uddannelser? 2. Specificitet: Er nano-kvalifikationerne så virksomhedsspecifikke, at det ikke giver mening at integrere dem i uddannelserne? Volumen i efterspørgslen efter nanokvalifikationer Undersøgelsen peger på, at det endnu er et meget lille antal faglærte, som arbejder med nanoteknologi i den danske industri. Vi har fundet, at opgaver i produktionen, som i konventionelle produktioner sædvanligvis varetages af faglærte, i de nanoteknologiske produktioner i et vist omfang varetages af ufaglærte (tillærte) og af personer med en kort videregående uddannelse. Virksomhederne anvender ufaglærte i disse funktioner af flere årsager: For at reducere lønomkostningerne; Fordi virksomhedens ledelse ikke har tilstrækkeligt kendskab til erhvervsuddannedes kvalifikationer Fordi virksomheden vurderer, at de faglærtes kvalifikationer ikke modsvarer opgaverne i et omfang som retfærdiggør lønforskellen. I denne forbindelse peger en af de interviewede på en hønen og ægget-problemstilling i forholdet til erhvervsuddannelserne. Når virksomhederne ikke aktivt efterspørger opdatering af erhvervsuddannelserne, sker der ikke ændringer i indholdet af grund- og hovedforløb. Det betyder, at virksomhederne i mindre omfang efterspørger de faglærte, hvis kompetencer ikke opfattes som up-to-date, og i nogen tilfælde endda går så vidt som til at importere medarbejdere fra udlandet eller forlægge delproduktioner til udlandet. Den interviewede peger på, at hvis erhvervsuddannelserne bestræbte sig på at levere elever med kompetencer helt ude på den teknologiske forkant, ville disse medarbejdere i højere grad kunne være med til at drive udvikling og innovation i virksomhederne, og efterspørgslen efter personer med erhvervsuddannelser ville stige. Samtidig kunne en teknologisk opgradering medvirke til at gøre erhvervsuddannelserne attraktive for unge med ambitioner om at arbejde med ny teknologi Behov for helt nye uddannelser Analyser fra USA og Tyskland peger på, at det på nuværende tidspunkt vil være relevant at oprette efteruddannelser og nye uddannelser, der kvalificerer til stillinger som specialassistenter og specialteknikere inden for ex. laboratorie-, forsknings- og udviklingsarbejde, herunder samt opstilling og kvalitetssikring af nanoteknologiske produktionslinjer. De profiler som foreslås, indeholder imidlertid teoretisk viden og færdigheder ud over det niveau, som i dag findes i de danske erhvervsuddannelser. 35

36 Endvidere har vores undersøgelse ikke fundet belæg (hverken i indhold eller volumen) for, at der i dansk sammenhæng eksisterer egentlige nanoteknologiske jobprofiler i selve produktionen, og det taler imod at overveje at udvikle en eller flere særlige erhvervsuddannelser med nanoteknologisk fokus. Den danske nanoindustri har en meget lille omfang, og at nanovirksomhedernes andel af produktionen forventes ikke at stige hurtigere end at virksomhederne kan følge med ved at bruge intern og ekstern efteruddannelse. Da den danske nanoindustri ydermere er anvendelsesorienteret, er viden om de funktionelle sammenhænge, processer og produkter, som nanoprodukter eller nanoegenskaber indgår i, lige så vigtigt som viden om nanoteknologi. Når man producerer fx vandrensningsfiltre med nanoegenskaber, er der mange andre egenskaber ved produktionsprocessen og produkter, som er vigtige og som kræver håndværksmæssige færdigheder som ikke er relateret til nanoteknologi. Derfor rekrutterer nanovirksomhederne medarbejdere med en del forskellige erhvervsuddannelser på baggrund af disses kernekompetencer som fx finmekanikere og plastmagere Justering eller ændringer af eksisterende uddannelser Hvor der altså ikke i den nuværende situation synes at være behov for at etablere helt nye erhvervsuddannelser med fokus på nanoteknologi, synes der til gengæld at tegne sig et klart behov for justering af en række videns- og færdighedsområder i en række eksisterende uddannelser. Disse vidensområder og de uddannelser, der foreslås integreret er nærmere beskrevet nedenfor. Opdatering af operationel viden og færdigheder efterlyses Såvel virksomhedsinterview som interview med eksperter og samtaler med referencegruppen har peget på følgende områder som centrale: Renrumsarbejde: I mange af de nanoteknologiske virksomheder foregår dele af produktionen i rum med kontrolleret atmosfære for at forhindre at makropartikler (fx støv) forurener de nanoteknologiske processer. Der kan være tale om store rum, hvor personer færdes iført rumdragt eller om mindre lukkede kasser, hvor manipulation foregår med IT-styrede nanoværktøjer og måling foregår ved hjælp af vision-udstyr. Med vækst i brugen af nanomaterialer og egenskaber, kan viden og færdigheder knyttet til renrum forventes at spille en stigende rolle i virksomhederne. Servicering af nanoteknologisk produktionsudstyr. Hvor virksomheden selv producerer komponenter med nanoegenskaber, bruges der særligt produktionsudstyr, som skal opstilles og serviceres på lige fod med konventionelt produktionsudstyr. Analyser og karakterisering med nano-måleudstyr. Undersøgelsen peger klart på at komplekse og videnstunge produkter fra Danmark i stigende grad vil indeholde nanoteknologiske komponenter. Hvor dette er tilfældet, kræves der nanomåleudstyr til at foretage den løbende kvalitetskontrol af produkterne. Nano-overflader. Det forventes, at både procesindustrielle virksomheder og andre industrier i stigende grad vil anvende eller fremstille materialer med særlige overfladeegenskaber fremkommet ved brug af nanoteknologi. For de medarbejdere, som fremstiller disse overflader enten ved påføring eller gennem andre processer vil et kendskab til nano-overfladers egenskaber og de teknikker, som skal bruges for at skabe disse egenskaber være relevant. 36

37 Påføring af coating. I forbindelse med påføring af nanoteknologiske overfladecoatings er der særlige krav til såvel færdigheder som viden, herunder viden om særlige sundhedsmæssige forholdsregler. Nedenfor er disse fem områder stillet op i tabelform sammen med de uddannelser, hvor det foreslås, at der sker justering indenfor området. Videns- og færdighedsområder (moduler) og forslag til uddannelser, hvor de kan integreres 1 Videns- eller færdighedsområde Renrumsarbejde Servicering af nanoteknologisk produktionsudstyr Analyser og karakterisering med nanomåleudstyr Nanooverflader Erhvervsuddannelse Industritekniker Finmekaniker Elektrikere med specialet styrings- og reguleringsteknik Automatikteknikere Elektroteknikere Elektronikfagteknikere Værktøjsuddannelsen Påføring af coating Plastmager Overfladebehandlere Procesoperatører men generel forståelse efterspørges i lige så stort omfang Ud over de virksomhedsrettede videns- og færdighedsområder peger stort set alle interviewede i virksomhederne på et behov for en generel og overordnet forståelse for nanoteknologi og de tilknyttede naturvidenskabelige discipliner (især fysik og kemi). Det foreslås, at eleverne som en del af grundforløbet får en generel introduktion til nanoteknologi, så de som nyuddannede ikke er fremmedgjorte overfor fagudtryk som genmodificering, nano-overflader m.v. Konkret foreslås det, at undervisningen i fysik, matematik og kemi ved hjælp af spektakulære cases introducerer eleverne til overordnede begreber der knytter sig til brugen af nanoteknologi. Et tilsvarende forslag handler om, at uddannelsesstederne kan kompensere for de manglende muligheder for selv at demonstrere det avancerede udstyr ved at eleverne får mulighed for kortere ophold eller besøg i forskellige typer af virksomheder, så de kan få lejlighed til at se forskellige typer af produktionsprocesser og udstyr. En af de interviewede udtrykker det således: Erhvervsuddannede personer skal lære at acceptere nanoteknologi, men de skal ikke nødvendigvis forstå det. 1 I tabellen er områder, hvor der er en klar indikation af, at nye videns - og færdighedsområder kan integreres, markeret. 37

38 Sikkerhedsdimensionen Hvis man står og håndterer nanopartikler og de er 100 nm i diameter eller mindre så sker der mange ting vi endnu ikke ved noget om Omgang med nano-partikler, især hvor de findes som frie partikler eller i opløsning, kan være forbundet med sikkerhedsrisici. Flere af de interviewede foreslår derfor, at erhvervsskolerne indarbejder introduktion til disse risici i den undervisning, som vedrører arbejdsmiljø og sikkerhed. Undervisningen skal være så praktisk orienteret som muligt. Det foreslås, at skolerne i samarbejde med virksomhederne/virksomhedernes sikkerhedsorganisationer eller producenter informerer og viser cases af situationer, hvor man skal tage bestemte forholdsregler. De virksomheder, som er i berøring med erhvervsuddannelserne, anbefaler, at nanoteknologi integreres på uddannelserne som tilvalgsmulighed eller specialisering Eksisterende uddannelsestiltag i udlandet I de følgende afsnit beskriver vi til inspiration kort erfaringer og resultater fra en række internationale studier, publikationer og interview med eksperter. I enkelte afsnit gives også eksempler på allerede eksisterende tiltag og uddannelsesudbud på erhvervsuddannelsesområdet i de respektive lande. Tyskland I Tyskland findes en række uddannelsesmuligheder primært blandt universiteter og faghøjskoler (videregående erhvervsuddannelser). Cebulla m.fl (2006) fra VDI Technologiezentrum har afdækket uddannelsesmulighederne i Tyskland 1. På siderne findes blandt andet links til 24 uddannelsesinstitutioner, der tilbyder nanoteknologisk efteruddannelse. Målgruppen for størstedelen af seminarer og kurser er akademikere og ledere inden for produktion, F&U samt kommunikation. Få uddannelsestilbud kan også have relevans for faglærte, folkeskoler, befolkning mv., som kursustilbuddet i tabellen nedenfor viser. Udvalgte kursusudbud fra MST Academy Kursus Tillægskvalificering (E- Læring) Mikrotekniker - Basiskvalifikation fuldtid Forudsætninger Beskæftigede i mikro/- nanoteknologiske virksomheder (ufaglærte) Personer, som søger arbejde i mikro/nanoteknologiske virksomheder Bemærkninger Kursus, som afvikles en dag om ugen over en periode Der forudsættes god almenviden og teknisk forståelse 1 Resultaterne findes på og 38

39 Australien I Australien har regeringen i flere år haft øje for behov for uddannelse og opkvalificering i lyset af nanoteknologiens udbredelse. I New South Wales og Victoria har man således arbejdet systematisk med at identificere uddannelsesbehov inden for erhvervsuddannelserne (TAFE, Technical And Further Education) i lyset af nanoteknologiens udvikling. I begge regioner findes et stigende antal virksomheder, der arbejder med udvikling og produktion af produkter, der bearbejdes med nanoteknologisk produktionsudstyr og/eller indeholder nanomaterialer. Ligesom i Danmark er der ikke her tale om en større produktion af nanopartikler. I Victoria har man ligeledes gennemført flere projekter (SHINE, In2Nanotech, Nanobits Education Kit) til at understøtte en tidlig introduktion til nanoteknologi i folkeskolen 1. Projekterne tager samme udgangspunkt som det amerikanske program for tidlig integration, og søger ligeledes at anvende nanoteknologi som platform for at skærpe interessen for videregående uddannelser inden for de naturvidenskabelige og tekniske uddannelser. Undervisningsmaterialer og vejledninger fra SHINE projektet er under bearbejdning for at kunne indgå i et national curriculum i år USA Nanoteknologi er sat på dagsordenen i USA af National Science Foundation (Roco 2007). NSF har gennem flere år indtænkt folkeoplysning og tidlig integration i uddannelsessystemet (se oversigten over USA s uddannelsesstruktur nedenfor), som en central og integreret del af offentlige investeringer på området. Bl.a. for at imødekomme en række sociale implikationer og legitimering af store offentlige investeringer i nanoteknologisk forskning og udvikling (Roco 2007) Uddannelsesindsatserne i USA har primært været rettet mod universiteter, folkeskolen og gymnasiet. Ex Research Experience for Teachers programmet 3 og K-12 programmet 4, som har inspireret til lignende initiativer i Taiwan og Japan. Indenfor de seneste 2 år er der også taget initiativer til at understøtte erhvervsfaglige uddannelser og efteruddannelsestilbud under programmet Advanced Technology in Education (ACE). ACE har blandt andet finansieret et regionalt udviklingsprojekt, som har koblet secondary schools (almen uddannelse, årige), colleges (kan både være erhvervsuddannelser og almene uddannelser) og en industriklynge inden for elektronik, photonik og sensorområdet til i fællesskab at udvikle nanoteknologisk efteruddannelsestilbud rettet mod: Mikro- og nanoelektroniske materialer Tyndfilm og overfladebehandling Produktion af måleudstyr Sensorteknologi (herunder bio-sensorer) 1 Se evt. 2 Materialet publiceres i løbet af vinteren 2008/2009 på 3 For yderligere oplysninger se venligst: 4 For yderligere oplysninger se venligst: 39

40 Virksomhederne i projektet, som typisk er veletablerede højteknologiske små og mellemstore virksomheder, ligger i Upper Northeast-regionen og projektet gennemføres i samarbejde med Dakota County Technical College (DCTC), University of Minnesota og Northwestern University 1. De udviklede uddannelsestilbud er fokuseret på erhvervsfaglige kvalifikationer svarende til postsecondary level, som svarer nogenlunde til danske erhvervsuddannelser, men rækker op i det, vi kender som korte videregående uddannelser. Se tekstboksen for et eksempel på et eksisterende kursustilbud fra DCTC. Fundamentals of nanotechnology / grundlæggende nanoteknologi Andet halvår fokuserer på materialetekniske, kemiske og fysiske aspekter af nanoskalaen. Kurset begynder med en diskussion af grundlæggende materialeegenskaber og hvordan miljøet kan påvirke egenskaber og opførsel ved et materiale. Krystalstruktur og materialeegenskaber diskuteres dernæst med vægt på forskelle ved omgang med materialerne og målemetoder. Idet halvlederteknologi anvendes som grundlag, introduceres eleverne til begreber og begrænsninger ved fotolitografi og ætsning. Nye tilgange til elektroniske kredsløb introduceres når eleverne har opnået forståelse for nuværende processer og operationelle begreber for dagens elektroniske udstyr. Sluttelig bliver begreber i tilknytning til væskemekanik, optik, fotonik og lasere diskuteret med vægt på nyt udstyr og anvendelser som anvender nanoegenskaber. Eleverne skal have forudsætninger i fysik og kemi. Omfang: 1 semester, 8 timer/uge, heraf tre i værksteder/undervisningslokaler. (Kilde: Uddannelsestilbuddene i projektet er målrettet diverse produktionsmedarbejdere og teknikere, som arbejder i en række jobfunktioner: Produktionslinje: Opstilling, indstilling, overvågning og vedligehold af produktionsudstyr Kvalitetssikring: Diverse målinger og dokumentation. Ofte under supervision af en ingeniør. Mikroskopi (atomic force, dual beam, electron probe, scanning probe m.v.) til materialemålinger og manipulation samt renrumsarbejde. For alle områder gælder, at miljø, sundhed, sikkerhed og etik fylder meget i uddannelsen. Projektet er netop blevet udvidet til et nationalt projekt (nano-link), hvorved der satses på at blive udviklet lignende samarbejder mellem uddannelsesinstitutioner og regionale industriklynger 2. England og Wales England og Wales har initieret programmer for identificering af kvalifikationsbehov vedrørende nanoteknologi, og flere universiteter samt virksomheder har været involveret i oplysnings- og uddannelsesaktiviteter på området. Initiativer har været spredt over hele uddannelsessystemet. I England og Wales har man taget initiativ til såvel behovsanalyser og oprettelsen af kortere efteruddannelser for teknikere og et bredt uddannelsesforløb for ledere, designere og produktionsteknikere inden for mikro- og nanoteknologiområdet 1. 1 Se mere om projektet på 2 For yderligere information se evt.: 40

41 MNT-akademiet (MNT: Mikro/NanoTeknologi) i Wales har udviklet og afprøvet kortere kurser samt et lærlingeforløb. Eksisterende endags introduktionskurser i Wales omfatter: MNT Business Development Workshop - Cardiff University Photolithography - Bangor University Laser Micromachining - UK Laser Micromachining Centre, Bangor Print Technologies - Swansea University Plasma technologies - Cardiff University Beam technologies - Cardiff University De fem sidstnævnte kurser relaterer sig til forskellige nanoteknologier, som også er nævnt indledningsvist i rapporten i forbindelse med definitionen af nanoteknologi. MNT Academy har ligeledes gennemført lærlingeforløb, som omfatter følgende hovedelementer: Introduktion til mikrofabrikation; Direkte præcisionsfabrikation; Laserfabrikation, Omgang med MNT, Integration og pakning, Kvalitetsstyringssystemer, Sundhed og sikkerhed Lærlingeforløbet giver merit svarende til National Vocational Qualification level 3 2, svarende til ISCED 3a og 3b (upper secondary education) og det danske EUD-niveau 3. Øvrige lande Som en del af kortlægningen er eksperter fra yderligere to lande (Polen og Irland) og litteratur om udviklingen i EU og Asien blevet studeret. Erfaringer herfra viser, at nanoteknologi kun i meget begrænset omfang er introduceret i uddannelsessystemet på niveauer under bachelorniveau, og at industriens behov for arbejdskraft med nye nanoteknologi-relaterede kvalifikationer endnu ikke er nærmere undersøgt (Malsch 2008). Kortlægningen har ikke identificeret specifikke nanoteknologiske kurser eller temaer på de eksisterende erhvervsfaglige uddannelser. På såvel Københavns Nanoscience Center (KU og DTU) og inano (AAU og AUC) er der udviklet efteruddannelsesforløb for faglærer, og udarbejdet diverse 1 Se evt. 2 Kompetence der omfatter viden anvendt I en bred vifte af arbejdsopgaver udført i forskellige kontekster, hvoraf de fleste er komplekse og ikke-rutiniserede. Opgaverne omfatter betragtelig ansvar og autonomi og indebærer ofte, at vedkommende forestår kontrol og vejledning af andre (oversat fra 3 Se. evt. For mere information om de enkelte kurser se Foruden disse kurser er der under NMT-academiet udarbejdet en række online introducerende kursusmateriale (se 41

42 undervisningsmaterialer med introduktion i nanoteknologi til brug i de gymnasiale og erhvervsfaglige uddannelser 1. Ved EuroIndiaNet-projektet under EU s RP6 er der identificeret en række initiativer til at etablere erhvervsfaglige kurser og træningsprogrammer i Tyskland, Belgien, Holland, Schweiz, England og Tyskland (EuroIndiaNet 2007). Dokumentet giver endvidere en god oversigt over uddannelsesprogrammer og udbud af kurser på alle uddannelsesniveauer i EU og Indien. I en række EU-lande (Danmark udeladt) har man været involveret i flere EU-projekter under bl.a. RP6 og RP7 for at fremme oplysning og interesse om nanoteknologi i folkeskolerne, samt skabe tillid og legitimitet omkring offentlige investeringer hos den brede offentlighed ved folkeoplysning om teknologiske muligheder, risici samt etiske udfordringer (Bonazzi & Palumbo 2007 m.fl. 2 ). Under projekterne har der blandt andet været afholdt temadage, kampagner og sommerskoleforløb målrettet elever på folkeskoler og studerende på videregående uddannelser. Kun i mindre omfang har indsatser været målrettet de gymnasiale og erhvervsfaglige områder. I Taiwan og Japan har man med inspiration i den amerikanske model etableret programmer for tidlig integration af nanoteknologi i folkeskolen (K-12 programmer) med en blanding af temadage, workshops og diverse e-læringsredskaber Opsamling Generelt kan det konkluderes, at introduktionen af nanoteknologi i uddannelsessystemets niveauer under kandidat- og bachelorniveauer fortsat er meget beskedent i udlandet og ikke mindst på det erhvervsfaglige område. Omend nanoteknologien udvikler sig hastigt, vil den næppe give anledning til samme radikale ændringer i uddannelsessystemet, som det tidligere er set med IT-udviklingen. Nanoteknologi skaber ikke i samme grad generiske uddannelsesbehov hos brugerne, som den øgede IT-anvendelse får skabt. Uddannelsesbehov og regionale industrier Internationale erfaringer tyder på, at uddannelsesbehov kan opstå omkring større industrier, der formår at omsætte nanoteknologisk forskning til masseproduktion. Nanoteknologien forventes derfor kun i beskedent omfang at påvirke EUD udenfor produktionsrelaterede fag i industrien. Behovet for EUD og efteruddannelse er meget afhængig af regionale industrier og dets optag af nanoteknologiske anvendelser fra forskning. Som eksempel ses den elektroniske industri, der er langt fremme i dets udvikling af nanoteknologiske materialer og har meget samarbejde med stærke F&U-miljøer. Derfor har industrien også efterspurgt kvalificeret erhvervsfaglig arbejdskraft på dette område. 1 Se f.eks. Nano-DTU 2008 og inano 2008 samt tilhørende opgavemateriale på og 2 Se evt. også 3 Se f.eks. 42

43 Modeller for integration af nanoteknologi i uddannelsessystemet En væsentlig drivkraft for introduktionen af nanoteknologi i uddannelsessystemer har været et ønske om at bruge nanoteknologi til at skabe interesse og tiltrække flere studerende til de videregående natur- og teknikfaglige uddannelser. Derfor har den primære målgruppe for internationale initiativer været folkeskolen og de gymnasiale uddannelser. En tidlig introduktion til nanoteknologi og nanomaterialer i folkeskolen kunne i midlertidig også fungere som en platform for videre uddannelse i EUD. Internationale erfaringer tyder på, at den nanoteknologiske udvikling er på et stadie, der ikke tegner et bredt behov for særlige nanoteknologiske uddannelser på erhvervsfagligt niveau, men at der i takt med et større industrielt optag af teknologierne vil opstå behov for opkvalificeringsmuligheder fx i brugen af ny produktionsteknologi, kvalitetssikring og et grundlæggende kendskab til miljø, sundheds- og sikkerhedsaspekter ved arbejdet med nanomaterialer. Internationale surveys og flere deltagere i dette projekts ekspertpanel peger på et behov for efteruddannelse og livslang læring som model for en bredere introduktion af særlige kvalifikationer i relation i nanoteknologien. Dette kan eventuelt indtænkes i EUD-systemet via trin 3 modeller 1 eller anden praksisnær efteruddannelse. På den måde kan uddannelserne målrettes det aktuelle optag af nanoteknologi og udviklingsniveau i specifikke brancher. Erfaringer fra fx USA og Tyskland viser, at der på nuværende tidspunkt kan være behov for oprettelsen af efteruddannelser og selvstændige KVU er, der kvalificerer til stillinger som specialassistenter og specialteknikere inden for ex. laboratorie-, forsknings- og udviklingsarbejde samt opsætning og kvalitetssikring af nanoteknologiske produktionslinier. 1 Se evt. 43

44 7. Diskussion af metoder til identifikation af kvalifikationsbehov Projektets metodik bygger på at bruge udenlandske erfaringer som baggrund for en undersøgelse, analyse og løbende diskussion med danske virksomheder og ressourcepersoner af eventuelle behov for nye eller ændringer af nuværende industrielle erhvervsuddannelser i Danmark. I dette kapitel diskuteres erfaringer med brugen af projektets metodik, og mere specifik styrker og svagheder af de specifikke erfaringer og redskaber, som er indhentet fra udlandet Empirisk triangulering Analysen i denne rapport bygger på en triangulering af empiriske input, der repræsenterer tre perspektiver - rapporter og udsagn fra udenlandske eksperter (ekspertpanel), observationer og udsagn fra besøg og interview på danske virksomheder samt danske eksperter og ressourcepersoner inden for uddannelse, industri og nanoforskning (referencegruppe). Hvert perspektiv har styrket analysen på forskellig vis. De udenlandske erfaringer har bidraget på tre områder. Tidligere kortlægninger og rapporter har skabt et bredt overblik over nuværende og fremtidige anvendelsesområder af nanoteknologi og nanomaterialer. Ud fra dette har det været muligt at lave en checkliste over teknologier, materialer og anvendelser, som undersøgelsen måtte omfatte. Udenlandske kortlægningsprojekter har givet metodiske input og redskaber til undersøgelsen af specifikke kvalifikationsbehov og udviklingstendenser i dansk industri. Input fra udenlandske eksperter har givet inspiration og eksemplariske input til projektets løbende diskussioner af mulige/nødvendige tilpasninger af erhvervsuddannelser (og uddannelsessystemet generelt). Forud for analysen var danske erfaringer med nanoteknologi i uddannelsessammenhæng (og særligt i erhvervsuddannelsessammenhæng) yderst sparsomme. Der var desuden en række definitoriske uklarheder omkring begrebet nanoteknologi. Derfor har udenlandsk input været afgørende for at kunne afgrænse og fokusere den danske undersøgelse. De udenlandske erfaringer har ligeledes været brugt til at konkretisere de løbende diskussioner (f.eks. i referencegruppen). Input fra besøg og interview hos danske virksomheder har givet projektet dets afgørende input på flere områder. Besøgene har bidraget til en yderligere afgrænsning af relevante anvendelsesområder i en dansk kontekst. Besøgene har givet en umiddelbar afklaring af eksisterende kvalifikationsbehov for justeringer af erhvervsuddannelser. En række teknologier og anvendelsesområder viste sig at høre andre medarbejdergrupper og fremtiden til (f.eks. en række teknologier til mikroskopi), mens nye anvendelser af nanomaterialer med traditionel produktionsudstyr vidste sig være relevant i en dansk sammenhæng i den nærmeste fremtid. Besøgene (især hos de mere forskningsorienterede virksomheder) har givet anledning til refleksion over eventuelle fremtidige anvendelsesområder og kvalifikationsbehov. 44

45 Dialog Besøgene har givet et indblik i den uddannelsespraksis, der anvendes på virksomhederne inden for området. Ud over de mere generelle kendetegn ved nanoteknologi er nye kvalifikationsbehov tæt knyttet til specifikke anvendelser. Den danske industri og anvendelse af nanoteknologi stemmer ikke nødvendigvis ens med udlandet. Derfor kan udenlandske erfaringer ikke reflekteret og uden tilpasning overføres til danske virksomheder, og de danske erhvervsuddannelser. Danske eksperter og ressourcepersoner inden for uddannelse, industri og nanoforskning (referencegruppe) har på flere punkter været afgørende for at omsætte udenlandske og danske udviklingsperspektiver til en vurdering af behovet for justeringer af erhvervsuddannelser i Danmark. Gruppen af danske eksperter og ressourcepersoner har bidraget til fokusering af undersøgelsen og analysen. Gruppen har bidraget i diskussioner vedrørende relevansen af udenlandske eksempler på kvalifikationsbehov og uddannelsestiltag i dansk sammenhæng. Gruppen har bidraget til at kvalificere kvalitative input fra undersøgelse af (et forholdsvist afgrænset antal) danske virksomheder. Referencegruppen bør fremover anvendes i den løbende overvågning af udviklingstendenser og identifikationer af kvalifikationsbehov i lyset af den nanoteknologiske udvikling, som må forventes i fremtiden at spille en endnu større rolle i industrien og de danske erhvervsuddannelser. Nedenfor er trianguleringen illustreret i en simpel model. Modellen viser, hvordan udenlandske og danske erfaringer og tendenser i den industrielle anvendelse af nanoteknologi og nanomaterialer kan skabe input til udviklingen af danske erhvervsuddannelser i en dialog mellem industri, uddannelser og forskning. Udenlandsk udvikling og erfaringer Industri, uddannelser, forskning Input til udvikling af EUD Dansk udvikling og erfaringer Nanoteknologi er et teknologisk område i udvikling, hvor vi endnu har til gode at se dets fulde potentiale. Derfor er det væsentlig fortsat også at se efter erfaringer og tendenser i udlandet. Med de uklarheder og sparsomme erfaringer, der findes i det danske uddannelsessystem (og særligt på erhvervsuddannelserne) med nanoteknologi, er det derfor oplagt at bruge en triangulering af empiri og perspektiver i lighed med ovenstående model til identifikation af kvalifikationsbehov i lyset af nanoteknologiens udvikling - også i det fremadrettede arbejde. 45

46 7.2. Anvendeligheden af en systematiseringsmatrix Til at identificere kvalifikationsbehov i Danmark har projektet taget udgangspunkt i metoden bag en tysk kortlægning af identifikationsbehov - herunder systematiseringsmatrix til identifikation af fremtidige kvalifikationsbehov (Abicht m.fl. 2003). Kortlægning af den tyske industri har taget udgangspunkt i nedenstående sektormodel (Abicht m.fl. 2003), der kobler kvalifikationsfelter til fire overordnede nanoteknologiske udviklingsområder, med grundlæggende kompetencer inden for nanoteknologisk analyse og tværgående innovationsrelaterede kompetencer. Tværfaglige og innovative kvalifikationer Nanoanalyse Nanoelektronik Nanooptik Nanobio/nanomedicin Nanokemi/materialer Kilde: ISW (oversat til dansk) De seks udviklingsområder kan også identificeres i dansk forskning og industri, og de dækker bredt set dansk anvendelse og udviklingsområder inden for nanoteknologi. I Andersen (2005) og Tønning & Poulsen (2007) findes nærmere beskrivelser af nanoteknologiske anvendelses- og udviklingsområder i Danmark - herunder også hvilke virksomheder/universiteter, der arbejder inden for området, og hvilket udviklingsstadie de forskellige områder er på i Danmark En revideret systematiseringsmatrix På baggrund af ovenstående sektortilgang samt en række forhold vedrørende specifikke nanoteknologiske produktionsmetoder (se også definitionen af nanoteknologi indledningsvis i denne rapport) har det tyske studie udviklet en systematiseringsmatrix til identifikation af specifikke udviklings- og anvendelsesområder af nanoteknologi. Til en grundig kortlægning af danske forskningsinstitutioner og virksomheders brug af nanoteknologi giver matrixen et solidt grundlag for at skabe overblik over de specifikke teknologier, materialer og arbejdsprocesser, der er relevante at forholde sig til i den løbende identifikations af kvalifikationskrav. Ved at se på udviklingstrin for de specifikke teknologier og anvendelser kan matrixen ligeledes give en indikation af tidshorisonten og timingen for nødvendig uddannelsestiltag. Den tyske matrix er derimod mindre anvendelig til at identificere og skabe overblik over de specifikke videns- og kompetencekrav, der knytter sig til en specifik teknologi, proces eller materiale. Hertil har dette projekt tilført en række koloner i matrix, hvori der kan indskrives mere kvalitative beskrivelser og kvalifikationskrav. Den reviderede matrix ses i bilag 2 med et eksempel fra de tyske undersøgelser. Ligeledes er matrixen tilpasset så eventuelle eksisterende jobbetegnelser og uddannelser kan indskrives i matrixen. I den tyske matrix kunne man konstatere, om sådanne fandtes eller ej. 46

47 7.4. Indhold og struktur i matrixen Matrixen er for overblikkets skyld præsenteret i to dele, hvoraf første del bruges til identificering af konkrete nanoteknologiske produktionsmetoder, udstyr og industrielle processer, mens anden del kobler en række forhold vedrørende fremtidige kompetencebehov til disse. De to dele skal læses, som værende i forlængelse af hinanden. Ligeledes er det hensigten at opstille en række teknologier/processer under hinanden (heraf en matrix), således at der bliver mulighed for at se på tværs af de forskellige parametre/forhold matrixen indeholder. For at forstå matrixens enkelte overskrifter kan det være en fordel at læse den indledende gennemgang af begrebet nanoteknologi i det indledende kapitel i notatet. I nedenstående tabel er hver af de enkelte dele af matrixen forklaret: Del 1: Nanoteknologi og anvendelse Produktionsproces/ teknologi: Anvendelsesområde: Nanosektorområde: Produkt/materiale: Produktionsstrategi: Produktionsmetode og - udstyr: Kontrolparametre: Naturvidenskabeligt princip: Yderligere beskrivelse: Den specifikke proces har ifølge de tyske studier afgørende betydning for de specifikke kvalifikationskrav (som er nuanceret i del 2), hvorfor det er oplagt at identificere og kortlægge disse processer. Nuancerer produktionsprocessen og giver en indikation af, hvilke kvalifikationskrav der er på spil. F.eks. ved anvendelse, hvor arbejdsmiljø og sikkerhedsforanstaltninger og uddannelser i relation hertil kan være afgørende. Giver en indikation af hvilket naturvidenskabeligt teoretisk grundlag, der kan være på spil, hvis en mere grundlæggende forståelser af processen er nødvendig for at udføre arbejdsopgaverne tilfredsstillende f.eks. for en procesoperatør eller kvalitetsmedarbejder, som skal kontrollere bestemte parametre. Giver input til materialeteknisk og materialevidenskabeligt indhold i uddannelsen. Giver ligeledes indikationer af, hvilke arbejdsmiljø og miljøproblematikker, der bør integreres i uddannelsen/oplæring af medarbejderen. Angiver kompleksiteten af produktionsprocessen og giver en indikation af, hvilket naturvidenskabeligt teoretisk grundlag, der kan være på spil, hvis en mere grundlæggende forståelse af processen er nødvendig for at udføre arbejdsopgaverne tilfredsstillende. Angiver hvilket udstyr og instrumenter medarbejderen i praksis skal have kendskab til og evt. kunne indstille, operere med, vedligeholde m.v. Angiver specifikke parametre som medarbejdere evt. skal kunne identificere, måle og justere på i den givne proces. Giver en indikation af hvilket naturvidenskabeligt teoretisk grundlag, der kan være på spil, hvis en mere grundlæggende forståelse af processen er nødvendig for at udføre arbejdsopgaverne tilfredsstillende. Angiver en mere kvalitativ beskrivelse af arbejdsprocessen og evt. sammenhængen med andre processer. 47

48 Del 2: Kompetencebehov Fase i innovationsproces: Angiver hvilket udviklingstrin den enkelte teknologi/proces er på, og indikerer således aktualiteten og omfanget af nødvendige uddannelsestiltag. Berørte medarbejdergrupper: Generelle (fremtidige) arbejdsområder (for EUD-målgruppen): Specifikke (fremtidige) kompetencekrav (for EUD-målgruppen): Jobsystem: Kvalificeringssystem: Uddannelse og kompetencecentre: Litteratur og kildehenvisninger: Giver indikationer af hvem der i dag varetager opgaver, og hvem der i fremtiden kunne gøre det. Herunder også hvem man bør rette uddannelsestiltag mod. Angiver hvor EUD medarbejdere har direkte berøring med nanoteknologien eller den nødvendige grundlæggende viden bag processen. Angiver mere kvalitative kompetencebeskrivelser tilhørende den enkelte teknologi eller proces. Opdelingen følger en traditionel opdeling af kompetencer anvendt inden for AMU og EUD-området. Angiver hvorvidt der eksisterer særlige/særskilte jobbetegnelser og stillinger til varetagelsen af den/de givne arbejdsprocesser. Angiver hvorvidt der eksisterer særlige/særskilte uddannelser/efteruddannelser til at understøtte kompetenceudvikling i forbindelse med den/de givne teknologier/processer. Angiver hvilke viden- og uddannelsesinstitutioner som har kompetence (og evt.) uddannelser, der understøtter kompetenceudvikling i forbindelse med den/de givne teknologier/processer. Henvisninger til yderligere information Styrker og begrænsninger i matrixen Med sit fokus på anvendelsesområder for nye teknologier og materialer har matrixen sin styrke i relation til de industrielt orienterede erhvervsuddannelser. Den kan bruges bredere. Eksempelvis i relation til identificering af efteruddannelsesbehov for ufaglærte og erhvervsfaglige medarbejdere i industrien. Den giver dog ikke nødvendigvis alle relevante input til en bredere afklaring af behov for justeringer af uddannelser i eksempelvis det merkantile område, hvor andre undersøgelser også peger på behov for udvikling af uddannelser (se fx DIIRD 2005). Grundlæggende har matrixen i sin reviderede udgave en styrke i en systematisk og nuanceret kortlægning af specifikke anvendelsesområder af nanoteknologi og nanomaterialer. Den kan ligeledes skabe overblik over jobfunktioner, stillingsbetegnelser, kvalifikationskrav og uddannelser som nye anvendelser knytter sig, og hvor eventuelle ændringer i erhvervsuddannelser måtte være relevante. En konkret vurdering og planlægning af specifikke ændringer af uddannelser kræver dog en tværgående analyse af matrixens indhold og en mere grundig vurdering af det kvantitative antal medarbejdere (volumen), for hvem uddannelse er relevant. 48

49 8. Referencer Abicht L. m.fl., (2003): Methodenpapirer - Entwicklung einer Systematisierungsmatrix für die Nanotechnologie zur Identifikation von Trendqualifikationen, isw Institut für Strukturpolitik und Wirtschaftsförderung gemeinnützige Gesellschaft mbh Abicht, L. m.fl., (2005): Schlussbericht - Trendqualifikationen in der Nanotechnologie, isw Institut für Strukturpolitik und Wirtschaftsförderung gemeinnützige Gesellschaft mbh Abicht, L. m.fl., (2006): Identification of skill needs in nanotechnology, Cedefop Panorama series, 120. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities. Abicht & Schumann (2007) Identification of skill needs in nanotechnology: overview based on the second analysis. I Zukersteinova (Ed), Skill needs in emerging technologies: Nanotechnology. Cedefop. Abicht, L. m.fl.,: (2008): Weiterbildungsbedarf in Unternehmen der Nanotechnologie, isw Institut für Strukturpolitik und Wirtschaftsförderung gemeinnützige Gesellschaft mbh. Andersen, M. M. & Molin, M. J., (2007): NanoByg a survey of nanoinnovation in Danish construction, Roskilde: Risoe National Laboratory. Andersen, m. M. & Rasmussen, B. (2006): Nanotechnology development in Denmark - Environmental opportunities and risk, Roskilde: Risoe National Laboratory. Andersen (2005): Nanotechnology development in Denmark environmental opportunities and risks. I Jørgensen et al, 2005 Green Technology Foresight about Environmentally Friendly Products and Materials - Challenges from Nanotechnology, Biotechnology and ICT. Miljøstyrelsen ASTM (2006): Standard terminology Relating to Nanotechnology, ASTM International Bonazzi & Palumbo, Eds. (2007): Working Paper Resulting from the Workshop on Strategy for Communication Outreach in Nanotechnology. European Commission, Brussels BSI (2005): Vocabulary Nanoparticles, PAS 71:2005, British Standards Institute BSI (2007): Terminology for nanofabrication, PAS 135:2007, British Standards Institute Cebulla m.fl. (2006): Hochschuleangebote im Bereich Nanotechnologie, VDI Technologiezentrum CEN ISO/TS (2008): Nanotechnologies Terminology and definitions for nano-objects. CEN ISO/TS 27687:2008, European Committee for Standardization, Brussels ISO (2007): Business Plan, ISO TC229, Nanotechnologies. ISO/TC 229 N 230 DIIRD (2004): Nanotechnology skills capabilities requirements for Victoria. Victoria: Department of Innovation, Industry and Regional Development. EuroIndiaNet (2007): Bridging the Gap between Europe and India s Nanotechnology Knowledge Bases towards an understanding of Innovative Support Structures, Training Programmes and Polocies, Draft Version, EuroIndiaNet Hansen m.fl. (2008): Nanoteknologiske horisonter, DTU 49

50 inano (2008): Nanoteknologi 12 historier om den nyeste danske nanoforskning, Århus Universitetsforlag Ingeniøren (2008): Nanorør kan spore kræftmedicins virkning, af Birgitte Marfeldt Ingeniøren (2009a): Solceller kan producere flydende brændstoffer, Af Kent Krøyer Ingeniøren (2009b): Mikrohånd kan bane vejen for trådløs kirurgi, Af Marie Brogaard Europa Kommissionen (2005): Nanovidenskab og Nanoteknologi: En europæisk handlingsplan for KOM Bruxelles. Malsch, Nano-education from a European perspective. Journal of Physics: Conference Series 100, IOP Publishing Oxis (2005): UK Industrial Survey of Skills and Training Needs in MicroNanoTechnologies. The Oxis Partnership, England Roco (2007): National Nanotechnology Initiative Past, Present, Future. Handbook on Nanoscience, Engineering and Technology, 2.ed. Taylor and Francis Teknologirådet (2006): Regulering af miljø- og sundhedsaspekter ved nanoteknologiske produkter og processer. Vurderinger og anbefalinger fra en arbejdsgruppe under Teknologirådet Tønning, Kathe & Poulsen, Mikael (2007): Nanotechnology in the Danish Industry survey on production and application, Danish Ministry of the Environment Videnskabsministeriet (2004): Teknologisk fremsyn om dansk nanovidenskab og nanoteknologi. VTU Zukersteinova (Ed) (2007): Skill needs in emerging technologies: Nanotechnology. Unedited proof copy. Cedefop. Kan tilgås på 50

51 Bilag 1 Virksomheder og ressourcepersoner Virksomheder Radiometer: Jan Frederiksen, Lærlingeansvarlig/tillidsrepræsentant og Forskningschef Frank Nielsen Bang og Olufsen: Mogens Westergaard Jensen, Uddannelsesansvarlig for lærlinge/elever, Personalekonsulent Bioneer A/S: Lars Hagsholm Pedersen, Forskningschef Danfoss AqaZ A/S: Jørgen Steen- Pedersen, Direktør Topsøe Fuel Cell: Søren Primdahl, Forskningsleder Cell and Stack Production Accoat, SP Group A/S: Jens Hinke, Direktør udvikling Ibsen Photonics A/S, Torben Jacobsen, Administrerende Direktør Velux A/S Panes, Discovery and Development: Peter Sønderkær, udviklingsafdelingen Haldor Topsøe A/S: Henrik Guldberg, Fabriksdirektør og Martin Østberg, Forsknings- og Sektionsleder Nil Technology: Theodor Nielsen, Administrerende Direktør Aquaporin: Claus Helix Nielsen, Forsknings- og Udviklingschef Grundfos: Ebbe Kruse Vestergaard, Forskningsleder, Forskningsafdelingen Tribologi, Teknologisk Institut: Bjarke Holl, Konsulent og Inge Hald Andersen, Konsulent Referencegruppe Anne Hansen, Vicecenterleder NanoDTU, Koordinator for NaNet Bruno Clematide, Direktør, Kubix Christina Stougaard Hansen, Uddannelseskonsulent, Industriens Fællesudvalg for Erhvervsog Arbejdsmarkedsuddannelser Solvej Sigaard Knoth, Uddannelseskonsulent, Industriens Fællesudvalg for Erhvervs- og Arbejdsmarkedsuddannelser Tanja Bundesen, Sekretariatschef, Industriens Fællesudvalg for Erhvervs- og Arbejdsmarkedsuddannelser Michael Døssing, Direktør ToolPartners A/S, Medlem af udviklingsgruppen for industri - og værktøjsteknik Jan Zneider, Kommitteret, ITEK, DI Jesper Lund Larsen, Miljø- og arbejdsmiljøkonsulent, Fagpolitisk center for arbejdsliv, 3F Michael Poulsen, Sektionsleder Kemi- og Vandteknik, Teknologisk Institut Michael Søgaard Jørgensen, Lektor, DTU Management Peter Herskind, Chefkonsulent DI Rikke Bøyesen, Sekretariatsleder, Nano-Science Center, Københavns Universitet, Rikke Fogh Møller, Forskningsassistent, DTU Management Ulla Hansen Telcs, Chefkonsulent DI 51

52 Ekspertpanel Uwe Schumann, ISW, Tyskland Mihail Roco, National Science Foundation, USA Eileen Lewis, National Science Foundation, USA Duncan McBride, National Science Foundation, USA Calati Francesca, La Trobe University, Australia Keelin Murphy, CRAAN, University of Dublin, Irland Urszula Narkiewicz, Sczecin University of Technology, Polen Ottilia Salx, The Nanotechnology, UK 52

53 Bilag 2 Nanoscience Technology A.A.S Degree TEKNOLOGISK INSTITUT

54 Bilag 3 Matrix TEKNOLOGISK INSTITUT