Uuml;berlegungen zu einer Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften2

1. Sowohl innerhalb der (deutschen) Technikphilosophie (a) als auch der (allgemeinen) Wissenschaftstheorie (b) spielen die Ingenieur- bzw. Technikwissenschaften sowie das Ingenieurhandeln nur eine untergeordnete Rolle.

(a) In der (deutschen) Technikphilosophie ü berwiegt die Beschä ftigung mit dem " Phä nomen" Technik vorrangig als soziotechnische bzw. soziokulturelle " Hervorbringung". Differenziertheit und Ambivalenz der Technisierungsfolgen, Komplexitä t der Mensch-Technik-Beziehungen, Mechanismen und Faktoren der Technikgenese, Mö glichkeiten und Probleme der Technikfolgenbeurteilung sowie Grundlagen und Methoden der Technikbewertung sind bevorzugte Themen der aktuellen Debatte. Diese findet entweder auf einer sehr allgemeinen Ebene (" die" Technik) oder bezogen auf einzelne technische Entwicklungsrichtungen (vor allem Kernenergetik, genetic engineering, Medizintechnik sowie Informations- und Kommunikationstechnologien) statt. Indem sich auf technische Sachsysteme (" Artefakte") und deren Verwendung bzw. Nutzung konzentriert wird, bleibt der vorgä ngige, weitgehend (technik-)wissenschaftsbasierte Entstehungs- bzw. Herstellungsprozeß dieser Sachsysteme ausgeblendet.

(b) Die (allgemeine) Wissenschaftstheorie konzentriert sich auf die (mathematisierten) Naturwisenschaften, vornehmlich die Physik in Form von Mechanik. Behandelt werden das Beschreiben, Analysieren, Erklä ren und eventuell Prognostizieren von Ereignissen ü ber Beobachtung, Messung, Experiment und die " Anstrengung des Geistes" (vor allem in Form von Problemformulierung, Hypothesenbildung, Induktion, Deduktion, Analogieschluß usw.). Wird dieses Vorgehen wissenschaftstheoretisch ex post " rekonstruiert", gelangen Zwecksetzungen, sprachliche Mittel, methodische, kognitive oder normative Voraussetzungen u.ä. in das Zentrum der Aufmerksamkeit. In dieser Perspektive werden Ingenieurwissenschaften infolge ihrer " Andersartigkeit" entweder lediglich als angewandte Naturwissenschaften betrachtet (was im Extrem zu der Auffassung gefü hrt wird, daß technologische Regeln " degenerierte", " unexakte" Naturgesetze seien) oder sie werden den Naturwissenschaften entgegengesetzt (ohne jedoch diese Entgegensetzung genauer zu kennzeichnen).

Eine Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften muß die mit (a) und (b) verbundenen Einseitigkeiten (Reduzierung einerseits auf Sachsysteme, andererseits auf Naturwissenschaften) ü berwinden (kö nnen).

2. Fü r die Begrü ndung bzw. Ausarbeitung einer Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften wird unterstellt, daß derartige Erö rterungen erstens den Gegenstandsbereich des ingenieurwissenschaftlichen Handelns, zweitens diese Tä tigkeit selbst - Spezifik, Methodik, Forschungssituation - und drittens technisches bzw. technikwissenschaftliches Wissen als Produkt dieser Tä tigkeit - u.a. Problemtypen, gesetzesartiges Wissen, technologische Regel - erfassen mü ssen (vgl. Banse 1996). Hinzu kommt zusä tzlich die Einsicht, daß fü r die Grundlegung einer (Wissenschafts‑)Theorie der Technik(-Wissenschaften) (a) Wissen ü ber technische Sachsysteme, (b) eine Analyse des technischen bzw. Ingenieurhandelns sowie (c) der " Charakter" des technikwissenschaftlichen Wissens herangezogen werden kö nnen, wie sich gegenwä rtig in unterschiedlichen Konzeptionen zeigt. Mein Denkeinsatz geht von einer Kombination von (b) und (c) aus.

Dabei ist der Feststellung vorbehaltlos zuzustimmen, daß die " Ausarbeitung einer einheitlichen Wissenschaftstheorie der Technikwissenschaften und einer Methodologie der technischen Verfahren und Handlungsweisen ä uß erst schwierig sein" wird (Lenk 1982, S. 54). Allein die Berü cksichtigung der Differenziertheit der Technikwissenschaften, die Beachtung der Vielfalt im Gegenstand der Technikwissenschaften sowie die Einbeziehung des breiten Spektrums technischen Handelns legen diese Schluß folgerung nahe.

Unter technischem Handeln wird jegliches menschliches Handeln im Umgang mit Technik verstanden. (Als Handlungen werden absichtsvolle und zielgerichtete, zumeist bewuß t initiierte Tä tigkeiten verstanden, die u.a. auch in Wissen begrü ndet sind.) Technikwissenschaftliches Handeln umfaß t den in spezifischer Weise organisierten (auch institutionalisierten) und orientierten, zielbezogenen und systematischen Prozeß der Gewinnung, Vermehrung, Darstellung und Nutzung von technikrelevantem Wissen in noch nä her zu kennzeichnender Weise. Zum technischen Handeln gehö ren in erster Linie das " Erzeugungs‑ ", das " Verwendungs‑ " und das " Entsorgungshandeln". Ingenieurwissenschaftlich bedeutsam ist dabei vor allem der Bereich der " Planung" (in einem weiten Verstä ndnis) in allen drei Handlungsgruppen, da sich der technikwissenschaftliche Forschungs- und Entwicklungsprozeß vorrangig darauf bezieht.

Im Folgenden kann lediglich nur ein Themenbereich einer Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften etwas ausfü hrlicher betrachtet werden: die Charakterisierung der Technikwissenschaften.

3. Bei all ihrer Vielgestaltigkeit kö nnen unter der Sammelbezeichnung Technik- oder Ingenieurwissenschaften diejenigen Wissenschaftsdisziplinen zusammengefaß t werden, deren Objektbereich die Technik hauptsä chlich in Form von technischen Sachsystemen (" Artefakte"), Materialien (Werkstoffe), Arbeitsverfahren und technologischen Prozessen ist und die folgende zweifache Funktion erfü llen bzw. Zielstellung verfolgen:

Erstens sind (vor allem) technische Charakteristiken existierender technischer Sachsysteme beobachtend oder messend zu erfassen sowie empirisch (experimentell) und theoretisch (gedanklich, modellbasiert) zu analysieren. Diese Ergebnisse sind naturwissenschaftlich und technikwissenschaftlich zu begrü nden, (wenn mö glich) mathematisch zu fundieren sowie zu verallgemeinern, um so technische Systeme z.B. hinsichtlich Funktionsfä higkeit, Wirkungsgrad, Bedienerfreundlichkeit, Einsatzmö glichkeiten, Zuverlä ssigkeit und Sicherheit verbessern bzw. zweckgü nstiger beherrschen zu kö nnen.

Zweitens sind neue technische Objekte und technologische Verfahren (bzw. Verä nderungen an bestehenden) auf der Grundlage theoretischer Kenntnisse und Ableitungen sowie vorhandener praktischer Erfahrungen methodengeleitet zu antizipieren und entsprechend externen Forderungen zu bewerten und zu gestalten (Konstruktionshandeln, engineering design).

Technikwissenschaftliche Tä tigkeit vollzieht sich so hauptsä chlich als Forschung i.e.S. (im engeren Sinne) und als technische Entwicklungsarbeit, die in einem engen Zusammenhang zueinander stehen.3

3.1. In den Technikwissenschaften stehen die systematische Antizipation und die komplexe Bewertung der Struktur und Funktion von technischen Sachsystemen, der Wege zu deren Realisierung und der Verfahren ihres Einsatzes (Technologien), d.h. die gedankliche Vorwegnahme von Neuem, von noch nicht Vorhandenem im Vordergrund der wissenschaftlichen Tä tigkeit. Das Ergebnis sind mö gliche Lö sungen technischer Aufgaben und Probleme, technische Ideen, Neuerungen, Entwicklungen und Erfindungen. Eine sich auf die technische Entwicklungsarbeit beziehende Wissenschaftstheorie wä re zuallererst eine Handlungs- und Entscheidungstheorie, denn sie muß in erster Linie folgende Frage beantworten: " Welche erfahrungsgemä ß e oder theoretische Beschaffenheit hat das Machen einer Sache? " (Rumpf 1973, S. 92 - Hervorhebung von mir, G. B.).

Dabei kommt es in den Technikwissenschaften vorrangig auf das " wie" an, haben sie doch solche Fragen zu beantworten wie " Was ist zu machen? ", " Wie ist es zu machen? ", " Unter welchen Bedingungen wird welches Wirkprinzip realisiert? " u.ä. Derartige (Handlungs‑)Anweisungen und Aufforderungen sind eine notwendige Voraussetzung des Ü bergangs vom Wissen zum Handeln (" Machen") bzw. des Handelns selbst.

3.2. Technische Entwicklungsarbeit im vorgestellten Sinn schreitet von den geforderten Systemeigenschaften bzw. dem Systemverhalten zur mö glichen bzw. notwendigen Systemstruktur (funktionserfü llende Struktur) voran. Fü r die Erreichung einer technischen Zielstellung sind real meist mehrere Lö sungen mö glich (Lö sungsschar).[69] Damit ergibt sich die Notwendigkeit, diese unterschiedlichen Varianten auf der Grundlage von (externen, vorgegebenen) Auswahl- und Bewertungskriterien zu beurteilen, um die den jeweiligen Zielstellungen und Bedingungen entsprechende optimale Lö sung zu ermitteln. Solche Kriterien betreffen z.B. die Effektivitä t, die Kosten, die Verlä ß lichkeit, die " Anschluß -" bzw. " Paß fä higkeit" an Vorhandenes, die Bedienbarkeit sowie die Umwelt- und Sozialverträ glichkeit. Deshalb gehö ren zum Bestand der Technikwissenschaften auch Aussagen ü ber die Zweckmä ß igkeit technischer Systeme und ü ber die Realisierbarkeit technologischer Vorgä nge, Werturteile bezü glich der Adä quatheit, Nü tzlichkeit und Sicherheit technischer Objekte, Prozesse und Vorgehensweisen sowie Methoden zur Bewertung verschiedener Lö sungen oder Lö sungsansä tze (vgl. auch VDI 1991).

3.3. Die " Prinzip-Vorschriften" in Form von Handlungsanweisungen, Aufforderungen usw. (z.B. als Stü cklisten, Bauplä ne, Verfahrensschemata), die das Resultat technischer Entwicklungsarbeit darstellen, finden in Regeln, Hypothesen, Modellen, Gesetzesaussagen u.ä. ihre Erklä rung und theoretische Begrü ndung und kö nnen daraus - wenn auch nicht vollstä ndig bzw. rein reduktiv - hergeleitet werden. Zu diesem Zweck wird von den Technikwissenschaften eine umfangreiche Forschung i.e.S. betrieben. Diese zielt auf Erkenntnisse ü ber technisch relevante Zusammenhä nge in Gestalt von Begriffen, Hypothesen, Gesetzesaussagen, Modellen, Theorien usw.[70] Erforscht werden vorrangig Wirkungszusammenhä nge und ‑ mechanismen, Zweck-Mittel-Relationen, Phä nomenkomplexe und Kopplungs- bzw. Verknü pfungsmö glichkeiten von Elementen. Damit wird dann von den Technikwissenschaften u.a. auch geklä rt, warum " etwas so geht" bzw. warum " etwas so zu machen" sei. Es reicht also keineswegs aus, nur zu wissen, daß " etwas so geht" bzw. daß " etwas so zu machen" sei.[71] Eine sich mit dieser Komponente befassende Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften wä re in erster Linie eine Wissenstheorie und vielfach der Wissenschaftstheorie der Naturwissenschaften vergleichbar.

Dabei darf natü rlich nicht ü bersehen werden, daß die Kenntnis reproduzierbarer Effekte hä ufig die Grundlage fü r technische Neuerungen darstellte und darstellt. " Die Technik (gemeint ist wohl die Technikwissenschaft, G. B.) geht ja nicht so vor, daß sie nur wissenschaftlich aufgeklä rte Naturphä nomene nutzt, sondern sie erfindet, probiert und arbeitet unbedenklich mit ihr nü tzlichen Wirkungen, auch wenn sie deren gesetzlichen Zusammenhang nicht kennt." (Rumpf 1973, S. 96) Auf Dauer und effektiv jedoch kann nur auf der Basis technikwissenschaftlicher Grundlagenforschung, die explizit erkenntnisorientiert ist, gezielt Neues entwickelt oder Bestehendes wesentlich verbessert werden. Dazu gehö rt selbstverstä ndlich auch die " Transformation" und " Kombination" natur-, wirtschafts- und sozialwissenschaftlicher Wissensbestä nde in technisch verwertbare Formen, womit sowohl die Darstellungsweise (Kennlinien, Dia- und Nomogramme, Tabellen usw.) als auch der Bezug auf reale, komplexe Gegebenheiten (und nicht auf idealisierte Betrachtungen unter isolierenden Bedingungen, wie z.B. vielfach in der Physik) betroffen sind.

3.4. Ausgangspunkt theoretischer und praktischer Aktivitä ten in Ingenieurhandeln und Technikwissenschaften sind Problemsituationen, d.h. Widersprü che zwischen zu Erreichendem und Erreichbarem bzw. zwischen Notwendigem (Erforderlichem) und Mö glichem (Machbarem). Diese Defizite zwischen gefordertem und verfü gbarem Wissen bzw. zwischen zu realisierenden und realisierbaren Verfahren schlagen sich vor allem in Fragen und Anforderungen sowie sich daraus ergebenden Aufgaben und Problemen nieder. Ein Problem stellt seiner gedanklichen Struktur nach ein System von Aussagen und Fragen dar, " das bezogen auf ein gesetztes Ziel sowohl bereits vorhandenes Wissen, das Bedingungen der Zielerreichung bestimmt, als auch Fragen enthä lt, die Wissenslü cken ü ber Bedingungen der Zielerreichung fixieren, wobei kein Algorithmus bekannt ist, durch den der festgestellte Wissensmangel in einer endlichen Zahl von Schritten beseitigt werden kann." (Parthey, Schlottmann 1986, S. 44; vgl. auch Parthey 1978) Problemlö sen ist immer auf die Generierung von Wissen bzw. auf die Verringerung von Wissensdefiziten gerichtet, und zwar mö glichst so lange, bis die mit dem Problem gestellten Fragen beantwortet sind, bis das System von Fragen und Aussagen in ein System umgewandelt werden kann, das nur noch Aussagen enthä lt. Da technikwissenschaftliches Problemlö sen hä ufig vor dem Hintergrund komplexer, eventuell dynamischer Zusammenhä nge erfolgt, wird dieses Ziel oftmals nicht erreichbar sein. Wichtig wird dann die (gedankliche) Reduktion der zu berü cksichtigenden Einfluß grö ß en und Wirkungsbeziehungen, ohne den Gesamtzusammenhang bzw. den Einfluß der Komplexitä tsreduktion auf ihn aus dem Auge zu verlieren. Das ist zumeist nur auf der Grundlage akkumulierter Erfahrung sinnvoll mö glich.

Schließ lich ist darauf zu verweisen, daß im technikwissenschaftlichen Handeln das Schaffen neuer bzw. verbesserter technischer Lö sungen oder Lö sungsmö glichkeiten vielfach unmittelbar mit dem Gewinnen neuer Erkenntnisse zusammenfä llt. Infolge der Vielfalt der Technikwissenschaften, ihrer Aufgaben und Entwicklungsstadien sind auch die Formen dieses Wissens vielfä ltig: neben Aussagen ü ber Einzelbeobachtungen und Regelmä ß igkeiten (Erfahrungswissen), finden sich Erklä rungen von strukturellen und funktionalen Zusammenhä ngen, Voraussagen ü ber mö gliche Realisierungsbedingungen, Regel- und Gesetzeswissen sowie Handlungsanweisungen und Prinzip-Vorschriften, aber auch wertende Sä tze etwa zur Zweckmä ß igkeit von Lö sungsmö glichkeiten und Vorgehensweisen.

Dabei erweist sich zweierlei als unumgä nglich: Erstens sind entsprechend der doppelten Zielstellungen technikwissenschaftlicher Tä tigkeit - technische Entwicklungsarbeit und Forschung i.e.S. - " theoretisches" Wissen vor allem in Form von Theorien, Hypothesen, Modellen und Gesetzesaussagen (" know-that") sowie " instrumentelles", " operationales", " strategisches" Wissen in Form systematischer Regeln, Vorschriften und Prinzip-Lö sungen (" know-how") zu unterscheiden. Zweitens sind deren je spezifische Ausprä gung und Darstellung in den Technikwissenschaften (auch in Form von nonverbalen Darstellungen wie Skizzen und Schemata) sowie vor allem ihr gegenseitiger Bezug und die Kompliziertheit der " Ü berfü hrung" der einen Wissens-Form in die andere weiter aufzuhellen.

Diese wenigen Ü berlegungen zu einer Wissenschaftstheorie der Ingenieurwissenschaften konnten nur einige Anregungen zu ihrer Weiterentwicklung geben. Dabei gehe ich zunä chst davon aus, daß in dem Bereich, der von mir Forschung i.e.S. genannt wurde, trotz mancherlei gewichtiger Unterschiede viele " Anleihen" bei der " traditionellen" Wissenschaftstheorie aufgenommen werden kö nnen.[72] Anders jedoch in dem Bereich, der von mir als technische Entwicklungsarbeit (speziell in Form des Konstruktionshandelns) vorgestellt wurde. Hier bleibt fü r die (Technik-)Philosophie noch ein gewichtiges Aufgabenfeld.