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Das Wesen des Entwurfs

  • Eugene S. Ferguson

Zusammenfassung

Eine der ersten und besten Definitionen für das Ingenieurwesen steht in der Charta des britischen Verbands der Bauingenieure von 1828. Danach ist das Ingenieurwesen «die Kunst, die großen Kraftquellen der Natur zum Nutzen und zur Bequemlichkeit des Menschen verfügbar zu machen».3 Diese Definition trifft auch heute noch genau zu. Die großen Kraftquellen — Feuer und Wasserkraft, in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts vermehrt auch die Kernspaltung — werden heute wie 1828 dazu benutzt, die Welt «zum Nutzen und zur Bequemlichkeit» der Menschheit zu verändern.4

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Anmerkungen zum Text

  1. 1.
    Edwin T. Layton, Jr., «American Ideologies of Science and Engineering», Technology and Culture 17, Nr. 4 (Oktober 1976), S. 688–701; Zitat S. 696.Google Scholar
  2. 2.
    Report on Engineering Design, Journal of Engineering Education 51, Nr. 8 (April 1961), S. 645–660.Google Scholar
  3. 3.
    Richard S. Kirby et al. (Engineering in History [New York, 1956 und 1990], S. 2) meint, diese Definition und die vielen anderen, die Lexikographen und selbst Ingenieurvereinigungen seit etwa 1880 gegeben haben, seien «nicht langer angemessen». Wie sich denken lafit, fügen Kirby und seine Ingenieurkollegen den Eigenschaften des Ingenieurwesens das Merkmal «wissenschaftlich» hinzu, aber auch ihre Definition enthalt die ursprüngliche Bestimmung: «die Kunst».Google Scholar
  4. 4.
    José Ortega y Gasset bemerkt in seinem Aufsatz «Man the Technician» in seinem Werk History as a System (New York, 1962): «Nahrung, Warme usw.… sind menschliche Notwendigkeiten, weil sie objektive Lebensbedingungen sind, die in der Welt als reine Existenz verstanden wird, [aber] der Mensch will nicht ‹in der Welt› sein, er möchte gut leben. Der Mensch ist das einzige Tier, das das objektiv Überflüssige für notwendig erachtet.»Google Scholar
  5. 5.
    Homer E. Newell, Beyond the Atmosphere: Early Years of Space Science (Washington, D.C., 1980), S. 430; John M. Logsdon, The Decision to Go to the Moon (Chicago, 1970 ) S. 106–110, 127.Google Scholar
  6. 6.
    David R. Smith, «They’re Following Our Script. Walt Disney’s Trip to Tomorrowland», Future, Nr. 2 (Mai 1978 ), S. 54–63.Google Scholar
  7. 7.
    Henry J. Kauffman, American Axes (Brattleboro, Vt., 1972), S. 23; Vernard Foley und Richard H. Moyer, «The American Axe: Was It Better?» Chronicle (Early American Industries Association) 30 (June 1977), S. 28–32. Die amerikanische Axt diente den Holzfallern besser als die aus Europa eingeführte Kolonialaxt, aus der sie sich entwickelte, denn das schwere Stahlblatt verringerte die Gesamtanstrengung, weil sie für denselben Schlag einen langsameren Schwung benötigte. Der schwere Blattkopf verlegte den Stoftmittelpunkt zur Mitte des Griffs hin, wodurch der «Zug» in der Hand kleiner wurde. Durch die Verlagerung des Schwerpunktes brauchte mit der Schneide wahrend des Schwungs nicht so genau «gezielt» zu werden. Die Axt entwickelte sich dann durch den Austausch von Erfahrungen und das Ausprobieren neuer Formen weiter, was zu vielen Variationen einer Axt mit schwerem Blattkopf und relativ breitem, kurzem Spaltblatt führte. Siehe auch V. Foley et al., «Dynamics of the Axe Swing», Ergonomics 21, Nr. 11 (1987), S. 925–930, und «AxeUseand Efficiency», ibid. 24, Nr. 2 (1981), S. 103–109. Die Warren Axe and Tool Company hatte ihren Sitz in Warren im Bundesstaat Pennsylvania. Ihr Katalog von 1916, aus dem Abbildung 1.3 stammt, wird in Hagley’s Museum and Library in Wilmington, Delaware, aufbewahrt. Der Katalog (von 1907) eines anderen amerikanischen Axtherstellers in diesem Museum führt 65 Typen an, die jede mit verschiedenem Gewicht (im allgemeinen mit Unterschieden von etwa 100 g von 1,5 kg bis 3 kg) angeboten werden.Google Scholar
  8. 8.
    Charles Haines schlug mir diesen Gedanken vor und lieferte auch die geeignete Formulierung.Google Scholar
  9. 9.
    Frank D. Prager und Gustina Scaglia, Brunelleschi: Studies of His Technology and Inventions (Cambridge, Mass., 1970), S. 85–88; Gustina Scaglia, «Der Bau der Florentiner Domkuppel», Spektrum der Wissenschaft, Marz 1991, S. 106–112, bes. S. 109.Google Scholar
  10. 10.
    Eine der grundsatzlichen Schwierigkeiten in der Entwicklung einer Wissenschaft des Entwerfens wurde von einem Benutzer von Computermodellen geaufiert, dessen Programm für die ein Luftf ahrzeug umgebende turbulente Strömung einen groften Teil der Versuche im Windkanal hatte überflüssig machen sollen: «Computer bereiten Information lediglich vor; nur Experimente können sie erzeugen.» (Peter Bradshaw, Brief an den Herausgeber, Astronautics and Aeronautics 13, Nr. 9 [September 1975], S. 6.) H. M. Collins schlielk in seinem Aufsatz «Expert Systems and the Science of Knowledge» in The Social Construction of Technological Systems hg. von W. E. Bijker et al. (Cambridge, Mass., 1989), ganz überzeugend, da£ «der Entwurf von mit der Hand gefertigten Geraten… keine strenge Wissenschaft ist; die Grundsatze für das Entwer- fen beruhen nicht nur auf formalen Theorien, sondern auch auf den herkömmlichen Arten, etwas zu tun - dem Können eines Handwerkers und dem unausgesprochenen Wissen, das gar nicht ganz in Worte gefaftt werden kann» (S. 331), und dafi ein Mensch, der ein Computerprogramm für den Entwurf verwend et, «jenen Teil des Eisbergs kulturellen», also unausgesprochenen «Wissens» beisteuern mufi, «der sich nicht programmieren latët» (S. 345). Unausgesprochenes und kulturgebundenes Wissen sind die Grundlage des gesunden Menschenverstands, und wie Douglas Hofstadter betont, «es gibt kein Programm mit gesundem Menschenverstand; kein Programm, das Dinge lernt, die es nicht explizit gelehrt wurde, wie es sie lernen soll; kein Programm kann sich wirklich anstandig von seinen eigenen Fehlern erholen» (zitiert in Hubert und Stuart Dreyfus, Mind Over Machine; The Power of Human Intuition and Expertise in the Era of the Computer [New York, 1986], S. 67).Google Scholar
  11. 11.
    Walter G. Vincenti, Wh at Engine ers Know and How They Know It: Analytical Studies from Aeronautical Engineering (Baltimore, 1990). In diesem wegweisenden Buch beschreibt Vincenti die intellektuellen Grundlagen des Entwerfens in einer Allgemein- gültigkeit, die weit über seine auf die Luftfahrttechnik bezogenen Beispiele hinausgeht.Google Scholar
  12. 12.
    Siehe Charles H. Gibbs-Smith, Aviation: A Historical Survey (London, 1970), S. 58f., 96f., 110, 126, 127, 139. Gibbs-Smith behauptet, dafi die Flugzeugentwicklung in Europa bis 1909 verzögert wurde, weil man nicht begriff, wie wichtig die dreidimen- sionale Steuerung ist. Die Verzögerung, die die Entwicklung des Motorflugzeuges in Deutschland zwischen 1903 und etwa 1910 erfuhr, hangt mit der Entwicklung des Zeppelinluftschiffes zusammen, die vom damaligen Kaiser Wilhelm II. als taktisch und strategisch viel wichtiger angesehen wurde als die des Motorflugzeuges und deshalb in der Förderung von motorisierten Flugapparaten alle Prioritat genoE. Gewöhnlich wird erzahlt, die Gebrüder Wright hatten die Idee der Flügelverwindung gehabt, als sie Bussarde im Flug beobachteten. Fred C. Kelly stellt diesen Irrtum in seinem Buch The Wright Brothers (New York, 1956), S. 47, richtig und zitiert einen Gedanken von Orville Wright: «Obwohl die Wrights oft den Vogelflug in der Hoff- nung betrachteten, daraus etwas zu lernen, lernten sie zunachst auf diese Weise gar nichts Nützliches. Nachdem sie sich bestimmte Grundsatze erdacht hatten, beobachteten sie die Vogel, um zu sehen, ob sie dieselben Grundsatze benutzten. Wie Orville Wright viel spater schrieb: ‹Wenn man die Geheimnisse des Flugs von einem Vogel lernen will, ist das etwa so, wie wenn man das Zaubern von einem Zauberer lernen will. Wenn man den Trick kennt und weifi, wonach man sieht, sieht man Dinge, die man nicht bemerkt, wenn man nicht genau weifi, auf was man achten soll.»›Google Scholar
  13. 13.
    Walter G. Vincenti, «How Did It Become ‹Obvious› That an Airplane Should Be Inherently Stable?» American Heritage of Invention and Technology 4, Nr. 1 (Früh- ling/Sommer 1988), S. 50–56. Siehe auch Kapitel 3 in Vincenti, What Engineers Know (Anmerkung 11 oben).Google Scholar
  14. 14.
    Nevil Shute erzahlt in Slide Rule: The Autohiography of an Engineer (New York [Taschenbuch], 1964), S. 47, von seinen Erfahrungen mit der «Stabilitat» von Flugzeu- gen, die er in den zwanziger Jahren sammelte, als er für Geoffrey de Havilland arbeitete, einen Pionier des Flugzeugbaus. De Havilland nahm ihn eines Tages in seinem eigenen Flugzeug mit, um ihm «zu zeigen, was er meinte, wenn er an meinem Schreibtisch von ‹Stabilitat› redete». Man vergleiche damit James Gleicks Bemerkung in seinem Buch Chaos - die Ordnung des Universums (München, 1988), datë «man erst dann etwas sieht, wenn man das richtige sprachliche Bild hat, mit dem man es beschreiben kann» (S. 362).Google Scholar
  15. 15.
    Edwin T. Layton, Jr., «Mirror-Image Twins: The Communitites of Science and Technology in 19th-Century America». Technology and Culture 12, Nr. 4 (Oktober 1971 ), S. 562–580.Google Scholar
  16. 16.
    Otto Mayr erklart, nachdem er mehrere abstrakte Begriffe wie «Kontrollsysteme (Rückkopplung und Programmkontrolle), Oszillatoren (Hemmung, hydraulischer Widder, elektrische Türklingel, elektronische Oszillatoren)» beschrieben hat (Technology and Culture 17, Nr. 4 [Oktober 1976], S. 662): «Solche Begriffe haben ihren Ursprung in der Technologie, und sie haben ihre eigene Geschichte und Vorf ahren. Ich bin immer erstaunt, wie sehr dieser Aspekt der Technikgeschichte vernachlassigt wird.»Google Scholar
  17. 17.
    James Gleick bemerkt: «Simulationen zerlegen die Realitat in Teile, in möglichst viele zwar, doch immer noch relativ wenige. Ein Computermodell ist nur ein Resultat willkürlicher Regeln, die ein Programmierer festgelegt hat… Wenn ein ernsthafter Physiker eine Simulation untersucht, mutë er sich stets fragen, welcher Aspekt der Natur ausgeschieden und welche mögliche Überraschung verdrangt wurde. Libchaber sagte oft, er hatte keine Lust, in einem simulierten Flugzeug zu fliegen - er würde sich unweigerlich fragen, von welchen Aspekten man wohl abgesehen habe.» (Chaos S. 297f.) Edwin T. Layton, Jr. erklart in «Millwrights and Engineers, Science, Social Roles, and the Evolution of Turbines in America», in The Dynamics of Science and Technology, ed. W. Krohn et al. (Dordrecht, 1978) S. 78, wie «Idealisierung Annahmen enthalt, die eher auf mathematischer Notwendigkeit denn auf physikalischer Wirk- lichkeit beruhen».Google Scholar
  18. 18.
    Time, 14. Mai 1945, S. 3. Ich danke Bruce E. Seely für diesen Hinweis.Google Scholar
  19. 19.
    Carl Mitcham, «Types of Technology», Research in Philosophy and Technology 1 (1978), S. 229–294; Zitat S. 244.Google Scholar
  20. 20.
    H.W. Dickinsons Short History of the Steam Engine (Cambridge, 1938) ist noch nicht überholt, obwohl es inzwischen eine Flut von Spezialliteratur gibt. Ich selbst habe einen Teil der Geschichte erzahlt in «The Origins of the Steam Engine», Scientific American 210, Nr. 1 Qanuar 1964 ), S. 98–107.Google Scholar
  21. 21.
    Sehr wahrscheinlich war es Newcomen, einem Grobschmied, unbekannt, dafi Papin, ein Hugenotte und Professor für Mathematik an der Universitat Marburg, um 1705 in Kassei eine in ihren Resten noch heute zu besichtigende atmospharische Dampfma- schine errichtet und eine direkt vom Dampfkolben angetriebene Pumpe schon im Jahre 1690 in der Gelehrtenzeitschrift «Acta eruditorum» beschrieben hatte. Die Erzeugung eines Vakuums durch Dampfniederschlag und die damit mögliche Ansaugung von Wasser in Verbindung mit Überdruckdampf zum Hochdrücken von Wasser hatte sich bereits Thomas Savery um 1698 in England patentieren lassen. Er schuf damit den ersten Pulsometer (eine Verdrangerpumpe mit Saughub durch Kondensation und Druckhub durch Dampfpolster, die er als «Freund des Bergmanns» bezeichnete), der aber wegen des damals noch unzuverlassigen Gufieisens unter Tage haufig explodierte. Da das Patent Saverys sehr weit gefaftt war, mufite Newcomen unter ihm seine robuste über Tage aufgestellte Maschine entwickeln, die dann dank ihrer Betriebssicherheit den Saveryschen Pulsometer rasch verdrangte. Indessen hatte schon 22 Jahre vor der Inbetriebnahme dieser ersten brauchbaren Maschine Papin das Prinzip der atmospha- rischen Dampfmaschine ohne Balancier mit einer klaren perspektivischen Zeichnung erlautert, ohne j edoch ein Patent dafür anzumelden.Google Scholar
  22. 22.
    Mark Clark, The Design of Orbital Docking Mechanisms at NASA: A History. Magisterarbeit, Universitat Houston, 1987, S. 50, 68–77.Google Scholar
  23. 24.
    John Van der Zee, Gate: The True Story of the Design and Construction of the Golden Gate Bridge (New York, 1986 ); Stephen Cassady, Spanning the Gate ( Mill Valley, Calif., 1979 ).Google Scholar
  24. 25.
    George Basalla, The Evolution of Technology (Cambridge, 1988), S. 21, 26, 208f.Google Scholar
  25. 26.
    David Pye, The Nature and Aesthetics of Design (New York, 1978), S. 65.Google Scholar
  26. 27.
    Zu amerikanischen Künstlern siehe Latrobe’s View of America, 1795–1820: Selections from the Watercolors and Sketches, hg. von Edward C. Carter II et al., (New Haven, 1985); zu Morse siehe Paul J. Staiti, Samuel F. B. Morse (Cambridge und New York, 1989), Samuel F. B. Morse: Eine Biographie hg. von Christian Branner (Basel, Boston, Berlin, 1990) und Brooke Hindle, Emulation and Invention (New York, 1981); zu Fulton siehe Hindle. Man sollte auch beachten, da£ viele hervorragende Ingenieure des neunzehnten Jahrhunderts ausgezeichnete Zeichner waren. Die Ingenieure des neun- zehnten Jahrhunderts neigten besonders in der ersten Halfte dazu, den von der Kunstwelt gemachten Vorgaben zu folgen. Amerikanische Gesellschaften zur Förde- rung der technischen Künste wurden stark von der Royal Society of Arts, London, beeinfluEt, die sich sowohl mit den schonen als auch den technischen Künsten befaEte. Das 1824 gegründete Franklin Institute vergab bei seinen jahrlichen Ausstellungen Preise und förderte Kurse für technisches Zeichnen und Architekturzeichnen. Das American Institute of the City of New York hielt jahrliche Industrieausstellungen ab und unterhielt wie die Londoner Society of Arts eine standige Ausstellung von Maschinen und Modellen zur Beobachtung und Untersuchung durch Techniker und Erfinder. Siehe Brooke Hindle, «The Underside of the Learned Society in New York, 1754–1854», in The Pursuit of Knowledge in the Early American Republic, ed. a. Oleson und S.C. Brown (Baltimore, 1976).Google Scholar
  27. 28.
    David P. Billington, The Tower and the Bridge (New York, 1983), S. 4, 155.Google Scholar
  28. 29.
    David P. Billington, Robert Maillart’s Bridges: The Art of Engineering (Princeton, 1979, S. 21–26,34–41. Das Zitat stammt aus Billingtons Buch The Tower and the Bridge (New York, 1983), S. 158. David Billington hat auch zwei Ausgaben von Thin Shell Concrete Structures (New York, 1965 und 1982) veröffentlicht, einem Handbuch zu Entwurf und Konstruktion, in denen er die Tatsache betont, datë erfolgreiche Entwer- fer solcher Gebilde mit der Leistung der schon gebauten dünnschaligen Konstruktio- nen wohlvertraut sind und auch ein tiefes Verstandnis für die Methoden undProbleme ihrer Konstruktion haben.Google Scholar
  29. 30.
    Reese V. Jenkins, «Elements of Style: Continuities in Edison’s Thinking», in Bridge to the Future: A Centennial Celebration of the Brooklyn Bridge, hg. von M. Latimer et al. (New York, 1984). Quellen zu Edisons «Stilelementen» (wie Jenkins E. B. Whites Ausdruck so schön verwendet) finden sich in Kapitel 5 unten. Siehe dazu auch andere Arbeiten zum Entwurf in demselben Buch, besonders jene von Robert M. Vogel und Edwin T. Layton, Jr.Google Scholar
  30. 31.
    Elements of Style» (Anm. 29 oben)Google Scholar
  31. 32.
    Institution of Civil Engineers, Proceedings of a Joint Conference [of I.C.E., A.S.C.E., Canadian Soc.for C.SJin Torquay, 20.-25. September 1981 (London, 1982), S. 135f.Google Scholar
  32. 33.
    Tiefes Wissen» bedeutet für mich ein umfassendes Verstandnis und eine Einschatzung der vielen, vielen Facetten einer Situation. Herbert und Stuart Dreyfus nennen es in ihrem Buch Mind over Machine (New York, 1986) «Expertise» und geben viele Beispiele für die intuitiven, unreflektierten, fachmannischen Leistungen von Baseball- spielern, Röntgenassistenten, Geschaftsleuten usw. (S. 30–35). Andererseits definiert Michael Rychener tiefes Wissen als «Wissen auf einem tiefen theoretischen Niveau im Gegensatz zu einem auf Erfahrung beruhenden oberflachlichen Wissen», das «oft in mathematisch strengen Modellen ausgedrückt wird, und heuristischen Regeln gegen- übergestellt wird». (Expert Systems for Engineering Design hg. von M. Rychener [Boston, 1988], S. 22f.). Rycheners Definition, die eine wissenschaftliche Sicht des Entwurfs widerspiegelt, verdeutlicht die Kluft, die immer zwischen Expertensystemen und Experten bestehen wird - zum Begriff «Expertensystem» siehe Index des Buchs von Dreyfus und Dreyfus.Google Scholar
  33. 34.
    Henry S. F. Cooper, Thirteen: The Flight that Failed (New York, 1973), S. 114 und passim. Das ganze Buch ist eine Untersuchung der Leistungen der Ingenieure und ihrer Strukturen und Systeme. Viele wesentliche Einsichten in das Denken der Ingenieure belohnen den Leser dieser aufregenden, gut erzahlten Geschichte. Siehe auch Charles R. Pellegrino und Joshua Stoff, Chariots forApollo (New York, 1985). Das Landemo- dul wurde zu einem Lebensrettungsboot für das Steuermodul, eine Situation, die au£er in einer (auf Seite 190 erwahnten) Entwurfberatung 1960 niemals vorgestellt worden war.Google Scholar
  34. 35.
    Louis L. Bucciarelli, «Engineering Design Process», in Making Time; Ethnographies of High-Technology Organizations, hg. von E Dubinskas (Philadelphia, 1988), bes. S. 96f.Google Scholar
  35. 36.
    James W. Althouse III, persönlicher Brief vom 10. Februar 1989.Google Scholar
  36. 37.
    An den Technischen Hochschulen oder Universitaten in Deutschland müssen die Studierenden der Fachrichtung Maschinenbau von einigen Apparaten oder Maschinen Modellaufnahmen skizzieren, von denen sie dann Werkstattzeichnungen anzufertigen haben.Google Scholar
  37. 38.
    C. E. Evanson und H. A. Edmonds, «Blackboard Drafting», Machine Design 34 (19. Juli 1962), S. 148–151. Das PDT-System wird in diesem Aufsatz beschrieben. Die TAB-Ingenieure hielten eine «eintagige Trainungssitzung» für Manager und Vorge- setzte, um sicherzustellen, dafi sie «völlig von den Vorzügen von PDT überzeugt waren». Die Ingenieure und Zeichner der Klienten wurden dann in zweiwöchigen Kursen geschult. Mindestens acht Artikel, in denen PDT beschrieben wurde, erschie- nen 1962 in technischen Zeitschriften (wie sie im Applied Science and Technology Index aufgeführt werden).Google Scholar
  38. 39.
    Mechanical Engineering 87 (Mai 1965) ist eine Ausgabe, die dem computergestützten Entwurf gewidmet ist. Zwei Aufsatze wurden von Forschungsingenieuren von IBM geschrieben; ein Aufsatz über das «CAD-Projekt» des MIT wurde von Robert W. Mann geschrieben.Google Scholar
  39. 40.
    Bucciarelli (Anmerkung 34 oben, S. 96) bemerkt, wie unwohl sich Entwerfer bei der Arbeit in einer Gruppe fühlen, wenn die Blockdiagramme nicht die Wirklichkeit beschreiben.Google Scholar
  40. 41.
    Die Computer haben die Notwendigkeit für Entscheidungen nicht beseitigt. In der Beschreibung der Erfahrungen, die Boeing mit dem «papierlosen» (also voll compu- terisierten) Entwurf seines Flugzeugtyps 777 machte, bemerkt John Holusha, dafi bis jetzt «die Umrisse des Flugzeugs entschieden wurden, aber nun müssen die Ingenieure Millionen von Einzelentscheidungen treffen, damit der Entwurf im nachsten Marz grötëtenteils fertig sein kann» (New York Times, 10. November 1991).Google Scholar
  41. 42.
    David P. Billington, Thin Shell Concrete Structures, 2. Auflage (New York, 1982 ), S. xii.Google Scholar

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© Springer Basel AG 1993

Authors and Affiliations

  • Eugene S. Ferguson

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