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Dieser Beitrag ist im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Herbar Digital an der Fachhochschule Hannover entstanden. Es wird ein neuartiges Geschäftsprozessmodell für die Generierung und Digitalisierung von Herbarbelegen vorgestellt, in das mittels eines Prozessmusters eine Fertigungssteuerungskomponente eingebettet ist. Dieser Ansatz ist ein Beitrag zur Entwicklung eines präzisen Prozesscontrollings, das Herbarien ermöglichen soll, die massenhafte Digitalisierung von Herbarbelegen effizient durchzuführen.
Die vorliegende Arbeit stellt ein Kennzahlensystem für Geschäftsprozesse des Prozessbereichs „Herbarbeleg“ im Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin-Dahlem (BGBM) vor. Das Kennzahlensystem ist ein Controlling-Werkzeug, welches Leistungsunterschiede zwischen Ist- und Soll-Geschäftsprozessen verdeutlicht.<br /> Das Kennzahlensystem basiert auf Erkenntnissen zu Prozessbenchmarking, Kennzahlen sowie solchen des Forschungsschwerpunkts Herbar Digital und berücksichtigt die zentralen Aspekte Zeit, Kosten und Qualität. Die Kennzahl Stückkosten verifizierter Leistungen steht an der Spitze des Kennzahlensystems und repräsentiert die Produktionskosten eines mit ausreichender Qualität digitalisierten Herbarbelegs.
Die Sammlung, Archivierung und Digitalisierung von Botanischen Belegen als Wertschöpfungskette
(2010)
Im Rahmen des Forschungsprojekts Herbar Digital an der Fachhochschule Hannover soll die Digitalisierung von Herbarbelegen um eine Zehnerpotenz auf 2 US-Dollar pro Beleg gesenkt werden. Ein Ansatz zielt auf die Optimierung von Geschäftsprozessen ab. Im Verlauf des Forschungsprojektes hat sich bei der Modellierung von Geschäftsprozessen zur Digitalisierung gezeigt, dass die Prozesse eines Herbariums nicht isoliert betrachtet werden können.<br /> Die vorliegende Untersuchung analysiert daher botanische Aktivitäten der Sammlung, Bestimmung, Digitalisierung, Lagerung und Auswertung von Belegen in acht deutschen Herbarien. So werden Ergebnisse über die Kombination der Ressourcen Arbeitsmittel, Personalien und Informationen in den einzelnen Aktivitäten offen gelegt, die bei der Referenzmodellierung von Geschäftsprozessen angewendet werden können. Die hier gewonnenen Ergebnisse der explorativen Vorgehensweise lassen sich in repräsentativen Untersuchungen tiefergehend analysieren.
Die Forschung am Herbarbeleg ist in der Botanik und der Taxonomie einem Wandel ausgesetzt. Zunehmend werden in Herbarien digitale Kopien verwendet, die neue Auswertungs- und Analysemethoden ermöglichen. Die Entwicklung technischer und wirtschaftlicher Verfahren zur Herbarbeleg-Digitalisierung ist Gegenstand des Forschungsschwerpunkts Herbar Digital der Hochschule Hannover. Das Ziel von Herbar Digital ist es, das System der Virtualisierung von Herbarbelegen und deren Verwaltung so zu automatisieren, dass die Kosten von 20 US-$ auf 2 US-$ reduziert werden. Betrachtet man die Herbarbeleg-Digitalisierung als ein zu planendes 5-Jahres-Investitionsprojekt, dann sind unterschiedliche Szenarien und deren wirtschaftlichen Auswirkungen denkbar. In dem vorliegenden Arbeitspapier werden drei Szenarien entwickelt und soweit operationalisiert, dass sowohl Aussagen einer technischen Investitionsplanung als auch einer wirtschaftlichen Investitionsplanung über den Planungshorizont von 5 Jahren abgeleitet werden. In technischer Hinsicht werden die Produktion, Logistik (inkl. IT) sowie das Personal geplant. Die wirtschaftlichen Aussagen beziehen sich auf Standort- und Betriebsmittelkosten, IT- und Logistikkosten, Personalkosten sowie sonstige Kosten. Um den Projekterfolg sicherzustellen, sind beide Planungsbereiche in einem Konzept für das Investitionscontrolling integriert. Als Ergebnis von Szenario 1 ergeben sich bei einer Produktionsmenge von 1 Mio. digitalen Belegen Ausgaben in Höhe von 2,05 € pro Digitalisat. Das Szenario 1 ist als generelles Forschungsergebnis von Herbar Digital zu verstehen und liefert entsprechend eine Referenzlösung für alle Objekte im Kontext einer musealen Herbarbeleg-Digitalisierung. Bei einer Produktion von 5 Mio. Digitalisaten in Szenario 2 wird von einer Kooperation der Herbarien in Berlin und einem ausländischen Partner mit halben Lohnniveau ausgegangen. Es reduzieren sich die zahlungswirksamen Kosten auf 1,21 € pro Digitalisat. Das Ergebnis aus Szenario 2 bleibt auch in Szenario 3 konstant, worin unter Einbezug eines weiteren inländischen Kooperationspartners 10 Mio. digitale Herbarbelege hergestellt werden. Vermutlich ergeben sich unter den technischen Bedingungen keine weiteren Kostendegressionseffekte.
Die Prozesskostenrechnung zum Kosten- und Leistungsmanagement der Herbarbeleg-Digitalisierung
(2013)
Die Prozesskostenrechnung untersucht die Verteilung der Vollkosten auf die bei der Herbarbeleg-Digitalisierung anfallenden Tätigkeiten (hier exemplarisch in 2010). Außerdem stellt dieses Modell ein Instrument zum Monitoring neu eingesetzter Produkt- und Prozessinnovationen dar. Die Tätigkeiten sind in Projektkostenstellen abgegrenzt, um z. B. nach Einzel- und Gemeinkosten zu unterscheiden. Der Fokus liegt auf der Methodenentwicklung. Die Führungsaufgaben und unterstützenden Tätigkeiten sind in Bezug auf die Leistungsmenge neutral. Ihre Kosten werden auf leistungsmengeninduzierende Kerntätigkeiten umgelegt, die in sieben Phasenbereiche konsolidiert wurden. Für die untersuchten Projekte „Willdenow“ und „Global Plant Initiative“ ergaben sich jeweils Leistungs- und Kostenkennzahlen für die einzelnen Phasenbereiche. Entwicklungsbedarf des Modells besteht u. a. bei der Validität der Kostenträger, Zeichenerfassung, Kosten ehrenamtlicher Tätigkeiten, Reduktion der Komplexität und sonstiger Störungen. Die Prozesskostenrechnung ist als ein weiterführendes Instrument der Vollkostenrechnung entwickelt worden und kann auch als Deckungsbeitragsrechnung betrieben werden. Mit den Ergebnissen wird keine Kontrolle der Aufgabenwahrnehmung einzelner Mitarbeiter verfolgt.
The research project "Herbar Digital" was started in 2007 with the aim to digitize 3.5 million dried plants on paper sheets belonging to the Botanic Museum Berlin in Germany. Frequently the collector of the plant is unknown, so a procedure had to be developed in order to determine the writer of the handwriting on the sheet. In the present work the static character was transformed into a dynamic form. This was done with the model of an inert ball which was rolled along the written character. During this off-line writer recognition, different mathematical procedures were used such as the reproduction of the write line of individual characters by Legendre polynomials. When only one character was used, a recognition rate of about 40% was obtained. By combining multiple characters, the recognition rate rose considerably and reached 98.7% with 13 characters and 93 writers (chosen randomly from the international IAM-database [3]). A global statistical approach using the whole handwritten text resulted in a similar recognition rate. By combining local and global methods, a recognition rate of 99.5% was achieved.
Our research project, "Rationalizing the virtualization of botanical document material and their usage by process optimization and automation (Herbar-Digital)" started on July 1, 2007 and will last until 2012. Its long-term aim is the digitization of the more than 3,5 million specimens in the Berlin Herbarium. The University of Applied Sciences and Arts in Hannover collaborates with the department of Biodiversity Informatics at the BGBM (Botanic Garden and Botanical Museum Berlin-Dahlem) headed by Walter Berendsohn. The part of Herbar-Digital here presented deals with the analysis of the generated high resolution images (10,400 lines x 7,500 pixel).
Das Forschungsprojekt „Herbar Digital” startete 2007 mit dem Ziel der Digitalisierung des Bestands von mehr als 3,5 Millionen getrockneter Pflanzen bzw. Pflanzenteile auf Papierbögen (Herbarbelege) des Botanischen Museums Berlin. Die Aufgabe des Autors ist die Analyse der hochaufgelösten Bilder mit 10400 Zeilen und 7500 Spalten. Die Herbarbelege können außerdem unterschiedliche Objekte enthalten wie Umschläge mit zusätzlichen Pflanzenteilen, gedruckte oder handgeschriebene Etiketten, Farbtabellen, Maßstäbe, Stempel, Barcodes, farbige „Typus-Etiketten“ und handschriftliche Anmerkungen direkt auf dem Beleg. Die schriftlichen Anmerkungen, insbesondere in Handschrift, sind von besonderem Interesse. Kommerzielle OCR-Software kann oftmals Schrift in komplexen Umgebungen nicht lokalisieren, wie sie häufig auf den Herbarbelegen vorliegt, auf denen Schrift zwischen Blättern, Wurzeln und anderen Objekten angeordnet ist. Im folgenden wird eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, Schriftpassagen im Bild automatisch zu finden.
Entwicklung und Untersuchung von Erkennungssoftware für den Einsatz im Projekt Herbar Digital
(2009)
Kommerzielle OCR-Programme sind nicht in der Lage kursiv geschriebene Handschriften zu lesen. Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit ein Verfahren entwickelt, um kursive handgeschriebene Buchstaben zu erkennen und darüber hinaus auch deren Schreiber zu bestimmen. Dazu muss der statische Buchstabe in eine dynamische Form gebracht werden. Dies geschieht mit dem Modell einer trägen Kugel, die durch den Schriftzug rollt. Über den Schreiber kann evtl. der Name des Entdeckers einer Pflanze bestimmt werden. Bei dieser Offline-Schreibererkennung werden verschiedene Verfahren wie die Nachbildung der Schreiblinie einzelner Buchstaben durch z.B. Legendre-Polynome verwendet. Bei Verwendung nur eines Buchstabens der Schreiber wird eine Erkennungsrate von bis zu 80% erreicht.
Die vorliegende Arbeit untersucht den möglichen Einsatz kommerzieller Software im Projekt Herbar Digital. Dabei werden zwei Kategorien unterschieden: OCR-Software und Barcodesoftware. Von der ersten Kategorie gibt es eine Vielzahl käuflicher Programme auf dem Markt sowie auch einige kostenlose Freewareprogramme. Die Qualität ist jedoch sehr unterschiedlich, insbesondere fallen die Freewareprogramme stark ab. Es kristallisieren sich vier hochqualitative Programme heraus, die genau untersucht werden. Von diesen eignen sich zwei für das Projekt, wobei Omnipage 16 der Vorzug gegeben wird. In der Kategorie der Barcodesoftware fiel die Wahl auf QS-Barcode 4.0, da sich OCR-Programme für das Lesen von Barcodes als ungeeignet erwiesen. Die anfängliche Erkennungsrate von 90% konnte durch eigene Verfahren zur Bildvorverarbeitung auf 100% gesteigert werden.