:: wikimiki.org ::

Simulation

Simulation

Simulation ist eine Vorgehensweise überwiegend zur Analyse dynamischer Systeme. Bei der Simulation werden Experimente an einem Modell durchgeführt, um Erkenntnisse über das reale System zu gewinnen. Im Zusammenhang mit Simulation spricht man von dem zu simulierenden System und von einem Simulator als Implementation oder Realisation eines Simulationsmodells. Letzteres stellt eine Abstraktion des zu simulierenden Systems dar (Struktur, Funktion, Verhalten). Der Ablauf des Simulators mit konkreten Werten (Parametrisation) wird als Simulationsexperiment bezeichnet. Dessen Ergebnisse können dann interpretiert und auf das zu simulierende System übertragen werden. Ein Auto-Crashtest beispielsweise ist ein Simulationsmodell für eine reale Verkehrssituation, in der ein Auto in einen Verkehrsunfall verwickelt ist. Dabei wird die Vorgeschichte des Unfalls, die Verkehrssituation und die genaue Beschaffenheit des Unfallgegners stark vereinfacht. Auch werden keine Personen in den simulierten Unfall involviert, sondern es werden stattdessen Crashtest-Dummies eingesetzt, die mit realen Menschen gewisse mechanische Eigenschaften gemeinsam haben. Ein Simulationsmodell hat also nur ganz bestimmte Aspekte mit einem realen Unfall gemeinsam. Welche Aspekte dies sind, hängt maßgeblich von der Fragestellung ab, die mit der Simulation beantwortet werden soll.

Gründe für den Einsatz

Für den Einsatz von Simulationen kann es mehrere Gründe geben:
- Eine Untersuchung am realen System wäre zu aufwendig, zu teuer, ethisch nicht vertretbar oder zu gefährlich. Beispiele:
- Fahrsimulator (zu gefährlich in der Realität)
- Crashtest (zu gefährlich oder zu aufwändig in der Realität)
- Simulation von Fertigungsanlagen vor einem Umbau (mehrfacher Umbau der Anlage in der Realität wäre zu aufwändig und zu teuer)
- Das reale System existiert (noch) nicht. Beispiel: Windkanalexperimente mit Flugzeugmodellen, bevor das Flugzeug gefertigt wird
- Das reale System lässt sich nicht direkt beobachten
- Systembedingt. Beispiel: Simulation einzelner Moleküle in einer Flüssigkeit, Astrophysikalische Prozesse
- Das reale System arbeitet zu schnell. Beispiel: Simulation von Schaltkreisen
- Das reale System arbeitet zu langsam. Beispiel: Simulation geologischer Prozesse
- Für Experimente kann ein Simulationsmodell wesentlich leichter modifiziert werden, als das reale System. Beispiel: Modellbau in der Stadtplanung
- Exakte Reproduzierbarkeit der Experimente
- Gefahrlose und kostengünstige Ausbildung. Beispiel: Flugsimulation
- Das reale System ist unverstanden oder sehr komplex. Beispiel: Bei der Auswertung wissenschaftlicher Experimente müsen die Ergebnisse per Simulation interpretierbar gemacht werden
- Spiel und Spaß an simulierten Szenarien.
- Methode in der Pädagogik. Beispiele: Rollenspiel, Simulationsspiele Heutzutage werden Simulationen mehr und mehr durch Computer realisiert, weil Computer ein ideales und sehr flexibles Umfeld für fast alle Arten der Simulation bieten (siehe auch Computersimulation).

Typen und Bereiche von Simulationen

Grundsätzlich muss man zwischen Simulationen mit und ohne Computer unterscheiden. Eine Simulation ist ein "Als ob"-Durchspielen von Prozessen; das kann man auch ohne Computer tun. Wenn heute von "Simulation" die Rede ist, meint man allerdings fast immer Computersimulationen. Letztere gliedern sich in die Bereiche # Spielsimulationen, z.B. Flugsimulationen, Rennsimulationen, Wirtschaftssimulationen #Unternehmenssimulation für die Aus- und Weiterbildung, z.B. Unternehmensplanspiel # Technische Simulationen, z.B. Schaltungssimulationen, Atomwaffensimulationen, Windkanalsimulationen u.v.m.
Bei kleinen Systemen bietet sich hier auch mittels Model Checking eine Verifikation an, die, im Gegensatz zur Simulation, garantiert alle Fälle abdeckt, aber einen hohen Rechenaufwand hat. # Wissenschaftliche Simulationen. Sie gibt es in fast allen Natur- und Gesellschaftswissenschaften: #
- Metereologische Simulation zur Wettervorhersage #
- Physikalische Simulation und astrophysikalische Simulation #
- Chemische Simulation #
- Biologische Simulationen, z.B. Simulation neuronaler Netze (siehe neuronales Netz) #
- Sozioökonomische Simulation, z.B. Multiagentensysteme #
- u.v.m.

Typen von Simulationen

Viel zu tun... Hier sei nur erwähnt:
- Kontinuierliche Simulation, Diskrete Simulation (z.B. Diskrete Ereignisorientierte Simulation) und Hybride Simulation
- Makrosimulation und Mikrosimulation
- Statistische Simulation, insbesondere Monte-Carlo-Simulation
- Numerische Simulation
- Multi-Agenten-Simulation
- Materialflusssimulation (DES Discrete Material Flow Simulation)
- Robotersimulation zur Planung und Analyse von Fertigungsprozessen mit Industrierobotern

Theorie, Modell und Simulation

Eine Computersimulation besteht im Kern aus einem Programm. Hier werden die Regeln der Prozesse definiert. Man spricht analog zu den "Verhaltensgleichungen" eines mathematisch definierten Systems von den "Verhaltensalgorithmen". Modelle können ad hoc erfunden werden, sie können aber auch aus empirischen Befunden oder aus einer Theorie abgeleitet werden. Z.B. werden die Wettermodelle aus der Theorie der Hydrodynamik abgeleitet, die einzelnen Verhaltensgleichungen bestehen aus Navier-Stokes-Gleichungen (oder Weiterentwicklungen davon).
- Warteschlangenmodell
- Mehrebenenmodell
- Zellulärer Automat
- Multiagentenmodell
- Mikromodell
- Kontinuierliches Modell

Grenzen der Simulation

Jeglicher Form von Simulation sind auch Grenzen gesetzt, die man stets beachten muss. Die erste Grenze folgt aus der Begrenztheit der Mittel, d.h. der Endlichkeit von Energie (z.B. auch Rechenkapazität), Zeit und nicht zuletzt Geld. Eine Simulation muss also auch wirtschaftlich gesehen Sinn ergeben. Aufgrund dieser Einschränkungen muss ein Modell möglichst einfach sein. Das wiederum bedeutet, dass auch die Ergebnisse der Simulation eine grobe Vereinfachung der Realität darstellen. Die zweite Grenze folgt daraus: Ein Modell liefert nur in einem bestimmten Kontext Ergebnisse, die sich auf die Realität übertragen lassen. In anderen Parameterbereichen können die Resultate schlichtweg falsch sein. Daher ist die Verifikation der Modelle für den jeweiligen Anwendungsfall ein wichtiger Bestandteil der Simulationstechnik. Als mögliche weitere Grenzen seien Ungenauigkeiten der Ausgangsdaten (z.B. Messfehler), sowie subjektive Hindernisse (z.B. mangelnder Informationsfluss über Produktionsfehler) genannt.

Literatur

- B.P. Zeigler, H. Praehofer, T.G. Kim: Theory of Modeling and Simulation, 2nd Edition, Academic Press, San Diego 2000, ISBN 0-127-78455-1
- N. Gilbert, K.G. Troitzsch: Simulation for the social scientist, Open University Press 1999, ISBN 0-335-19744-2
- R.M. Fujimoto: Parallel and Distributed Simulation Systems, Wiley-Interscience 1999, ISBN 0-471-18383-0
- F.E. Cellier: Continuous system modeling. Springer-Verlag, New York, 1991, ISBN 0-387-97502-0

Siehe auch

- Emulator
- Digitale Fabrik

Weblinks

- http://www.asim-gi.org/ Arbeitsgemeinschaft Simulation der Gesellschaft für Informatik
- http://www.scs.org/ Gesellschaft für Modellbildung und Simulation (englisch Society of modeling and simulation)
- http://www.soc.surrey.ac.uk/research/simsoc/ CRESS - Zentrum für die Forschung in der sozialwissenschaftlichen Simulation (englisch Center for Research in Social Simulation)
- [http://www.ikud.de/fks.htm Das Fünf-Kulturen-Spiel] Komplexe Kultursimulation auf der Grundlage von Michael Thompsons Kulturtheorie
- [http://home.arcor.de/eberhard.liss/ki/hom-beschr.htm Lernender Homöostat mit kognitiver Logik (Beschreibung + interaktives KI-Modell)] Kategorie:Emulator Kategorie:Computerphysik Kategorie:Angewandte_Informatik ja:シミュレーション

System

System (griechisch σύστημα, systema - wörtlich das Gebilde, Zusammengestellte, Verbundene; Mehrzahl die Systeme) bezeichnet ein Gebilde, dessen wesentliche Elemente (Teile) so aufeinander bezogen sind, dass sie eine Einheit (ein Ganzes) abgeben. Systeme organisieren und erhalten sich durch Strukturen. >Struktur< bezeichnet das Muster (Form) der Systemelemente und ihrer Beziehungsgeflechte, durch die ein System funktioniert (entsteht und sich erhält). Dahingegen wird eine strukturlose Zusammenstellung mehrerer Elemente auch als Aggregat bezeichnet.

Allgemeines zu Systemen

# Jedes System besteht aus Elementen (Komponenten, Subsystemen), die zueinander in Beziehung stehen. Meist bedeuten diese Relationen ein wechselseitiges Beeinflussen - aus der Beziehung wird ein Zusammenhang. # Ein System in diesem Sinn lässt sich durch die Definition zweckmäßiger Systemgrenzen von seiner Umwelt (den übrigen Systemen) weitgehend abgrenzen, um es modellhaft isoliert betrachten zu können. # Bei Systemen unterscheidet man die Makro- und die Mikroebene: Auf der Makroebene befindet sich das System als Ganzes. Auf der Mikroebene befinden sich die Systemelemente. # Strukturierung, Eigenschaften und Wechselwirkungen der Elemente auf der Mikroebene bestimmen die Eigenschaften des Gesamtsystems auf der Makroebene. Diese von der Mikroebene bestimmten Eigenschaften des Gesamtsystems bilden zugleich strukturelle Rahmenbedingungen, die steuernd auf die Elemente der Mikroebene einwirken. # Die Beziehungen (Relationen) zwischen den Elementen der Mikroebene sind Wirkungen von Austauschprozessen, wie zum Beispiel Stoff-, Energie- oder Informationsflüssen. # Auf der Makroebene lassen sich Beobachtungen machen, die aus dem Verhalten der Elemente auf der Mikroebene nicht erklärbar sind. So lassen sich beispielsweise Konvektionszellen, die beim Erwärmen einer Flüssigkeit entstehen können, nicht aus dem Verhalten einzelner Moleküle der Flüssigkeit ableiten. ("Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile!"). Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Emergenz. # Das System selbst ist wiederum Teil eines Ensembles von Systemen und bestimmt mit ihnen die Eigenschaften eines übergeordneten Systems. # Viele Systemtheoretiker verstehen ein System nicht als realen Gegenstand, sondern als Modell der Realität. Ein Modell ist nicht richtig oder falsch, sondern mehr oder weniger zweckmäßig. # Die Abgrenzung von Systemen gegeneinander, das Herausgreifen bestimmter Elemente und bestimmter Wechselwirkungen und das Vernachlässigen anderer Elemente und Beziehungen und damit die Identifikation eines bestimmten Systems und seiner Umwelt ist stets vom Betrachter abhängig, also subjektiv, und dem jeweiligen Untersuchungszusammenhang angepasst. # Jede Wissenschaft beschäftigt sich mit Systemen. Jede Wissenschaftsrichtung definiert Systeme aus ihrer Sicht. So kommt es, dass gleiche Begriffe mit unterschiedlichen Bedeutungen belegt werden. Die Entwicklung einer einheitlichen Systemtheorie ist zurzeit noch nicht abgeschlossen.

Eigenschaften von Systemen

Hauptartikel: Systemeigenschaften Bei einem System können verschiedene Eigenschaften unterschieden werden:
- Komplexität
- Dynamik
- Wechselwirkung mit Systemumfeld
- Determiniertheit
- Stabilität
- ohne Energiezufuhr von aussen / mit Energiezufuhr von aussen
- diskret (zeit- oder zustandsdiskret) – kontinuierlich
- zeitvariant (Systemverhalten ändert sich mit der Zeit) – zeitinvariant (Systemverhalten ist zeitunabhängig)
- linear - nichtlinear
- geregelt oder ungeregelt.
- adaptiv (anpassend)
- autonom (unabhängig von äußerer Steuerung)
- selbstregulierend (Selbstregulation)
- autopoietisch (selbstfortpflanzend)
- denkend
- lernend
- sozial: Kommunikationen und Handlungen von individuellen und kollektiven Akteuren im Kontext von personalen Beziehungen, Gruppenzusammenhängen, Organisationen und Gesellschaften
- kognitiv: siehe auch psychisches System
- soziotechnisch: ein System, das aus Personen und Maschinen besteht. Ein solches soziotechnisches System ist beispielsweise ein Unternehmen mit seinen Arbeitsplätzen.

Struktur von Systemen

Hauptartikel:Systemstruktur Unter der Struktur eines Systems versteht man die Gesamtheit der Elemente eines Systems, ihre Funktion und ihre Wechselbeziehungen.

Verhalten von Systemen

Hauptartikel: Systemverhalten Von Verhalten eines Systems spricht man dann, wenn eine Veränderung des Zustandes bzw. der Zustandsgrößen des Systems von außen beobachtet werden kann.

Entwicklung von Systemen

Hauptartikel: Systementwicklung

Analyse von Systemen

Hauptartikel: Systemanalyse Bei der Systemanalyse konstruiert der Betrachter des Systems ein Modell.

Erläuterung modellhafter Beispiele

Thermoskanne (Isoliertes System)

In erster Näherung kann eine mit Zitronenlimonade gefüllte Thermoskanne als Beispiel für ein isoliertes System gelten. Isolierte Systeme spielen nur eine theoretische Rolle bei der Untersuchung komplexer Systeme und bei der Entwicklung von wissenschaftlichen Theorien und Modellen. Meist interessiert man sich für offene Systeme. Die Isolation soll so gut sein, dass innerhalb des Bobachtungszeitraumes keine messbare Wechselwirkung (Stoff- und Energieaustausch) mit der Umwelt stattfindet.
- Diese Kanne wird zunächst als Ein-Speicher-System mit dem Füllstand als Zustandsgröße betrachtet. Da kein Austausch mit der Umwelt stattfindet, wird sich auch der Füllstand nicht ändern, das System ist statisch.
- Eine differenziertere Betrachtung als Mehrspeichersystem deckt die Komplexität dieses einfach erscheinenden Systems auf. In Betracht gezogen werden jetzt die Subsysteme und weitere Zustandsgrößen. Speicher ist dann die flüssige Phase mit den Unterspeichern Wasser als Lösungsmittel und Zitronensäure als Geschmacksgeber. Zugeordnete Zustandsgrößen sind die Stoffmengen von Wasser und Zitronensäure, der pH-Wert und die Temperatur. Sollte der Füllstand nicht dem Maximum entsprechen, ist auch noch der Speicher gasförmige Phase zu berücksichtigen mit den Unterspeichern Luftmoleküle und Wassermoleküle. Zugeordnete Zustandsgrößen sind dann zusätzlich Druck, Temperatur und Volumen der Gasphase sowie die Stoffmengen beziehungsweise Partialdrücke der Gasmoleküle. Jetzt stellt sich das System als dynamisches System dar, das bei seiner Entwicklung vom Zeitpunkt t₀ an einem bestimmten Gleichgewichtszustand zustrebt. Da alle Speicher von einander abhängen, lässt sich das System nur schwer mit einer einzigen mathematischen Differentialgleichung modellieren, obwohl es streng deterministisch ist, da jede einzelne Wechselwirkung der Systeme untereinander bekannt und berechenbar ist. In der flüssigen Phase wird sich ein chemisches Gleichgewicht einstellen, da Wasser mit Zitronensäure in einer Protolysereaktion reagiert. Dabei wird sich der pH-Wert ändern und die Stoffmengen von Wasser und Zitronensäure sowie der entstehenden Zitrat-Anionen und Oxoniumionen einem Gleichgewichtswert zustreben. Gleichzeitig steht die Gasphase mit der flüssigen Phase in Wechselwirkung: Wasser kann verdampfen oder kondensieren, Gasmoleküle können sich physikalisch oder chemisch im Wasser lösen. Auch hier werden sich Gleichgewichte einstellen. Das System ist dann im Gleichgewichtszustand durch bestimmte Werte der Zustandsgrößen charakterisiert. Liegen diese Werte zum Zeitpunkt t₀ bereits vor, ist auch bei dieser Betrachtung von t₀ an das System im Gleichgewicht. Es genügt, dass nur eine der Zustandsgrößen bei t₀ nicht den Gleichgewichtswert aufweist, damit eine kontinuierliche Entwicklung des Systems vom Ausgangszustand in den Gleichgewichtszustand beobachtbar ist.

Zisterne (Einspeicher-System)

Eine Zisterne stellt ein Ein-Speicher-System dar mit dem Füllstand als Zustandsgröße. Von Wasserverlust durch Verdunstung oder Versickerung soll abgesehen werden. (In der Regel sind Zisternen gut abgedichtet und abgedeckt.)
- Der Füllstand ist von der Regenmenge abhängig: Je mehr Regen fällt, um so höher wird der Füllstand sein. Die Zuflussmenge steuert direkt proportional den Füllstand, sie wird deshalb als positive Steuergröße bezeichnet. Die Geschwindigkeit, mit der die Füllhöhe steigt, hängt einerseits von der Zuflussgeschwindigkeit, andererseits auch vom Querschnitt der Zisterne ab: je größer der Querschnitt der Zisterne ist, um so geringer ist die Füllgeschwindigkeit.
- Der Füllstand hängt auch von der Wasserentnahme als negative Steuergröße ab: Je mehr Wasser geschöpft wird, um so niedriger ist der Füllstand.
- Da das System negative und positive Steuergrößen aufweist, ist ein Fließgleichgewicht möglich. Es liegt dann vor, wenn Zufluss- und Entnahme-Menge gleich sind. Wird mehr abgeschöpft als zufließt, sinkt der Pegel, wird weniger abgeschöpft, steigt er wieder. Bei welchem Füllstand das Gleichgewicht vorliegt, hängt nur von den Anfangsbedingungen, also dem Füllstand zur Zeit des Beginns der Wasserentnahme ab.
- Der maximale Füllstand ist nur von der Geometrie der Zisterne abhängig: Erreicht der Pegel eine Überlaufkante, fließt alles zugeflossene (und nicht abgeschöpfte) Wasser ab, ohne den Füllstand zu verändern. analoge Systeme:
- Hydromechanik: Brunnen, Wasserfall, Wildbachverbauung, See, Überschwemmungsbecken, Glas Bier, Sektflasche
- Autobahnstau bei Totalsperrung, Rückstau bis zur davor liegenden Ausfahrt als „Überlaufkante“.
- Ökologie: Eine Wandernde Tierherde, die aus einem schmalen Tal in einen weiten Talkessel gelangt wird dort solange verweilen, bis das Fassungsvermögen des Kessels erschöpft ist. Dann werden die ersten Tiere durch den Talausgang wieder abwandern. Die maximale „Füllmenge“ (Kapazitätsgrenze K) des Talkessels hängt dabei von der Individualdistanz der Tiere ab. Da K auch vom Nahrungsangebot abhängt, wird bei zunehmender Beweidung auch die Kapazitätsgrenze abgesenkt.
- Siedende Flüssigkeit: Wärmezufuhr erhöht die Temperatur der Flüssigkeit bis zur Siedetemperatur. Dann ist die Wärmekapazität erschöpft, überschüssige Wärme wird durch Verdampfen abgeführt und trotz weiterer Zufuhr von Wärme erhöht sich die Temperatur nicht mehr.

Allgemeiner Fall eines Wasserspeichers

Im allgemeinen Fall eines Wasserspeichers lassen sich 9 theoretische Kombinationsmöglichkeiten untzerscheiden. (...ausführen welche ...aufgrund von Rückkoppelungsart etc.)
- Das hydromechanische System besteht zunächst aus einem Speicher mit einem Abfluss am Boden. Der Füllstand (Zustandsgröße) hängt von der Abflussmenge (negative Steuergröße) ab: Je größer die Abflussmenge ist, desto niedriger ist der Füllstand. Andererseits hängt aber auch die Abflussmenge vom Füllstand ab: Je mehr Wasser im Speicher ist, um so größer ist der hydrostatische Druck, um so größer ist die Abflussmenge. Je geringer der Füllstand ist, um so geringer ist auch die Abflussmenge. Es handelt sich hier um eine positive Rückkopplung. (Vergleiche dazu auch: Radioaktiver Zerfall, Emigrationsdruck bei Populationen, negativer Exponentieller Vorgang)
- Wird ein konstanter Zulauf (positive Steuergröße) hinzugefügt, kann sich ein Gleichgewicht dann einstellen, wenn Zulauf und Ablauf gleich sind. Der Gleichgewichtszustand ist nur vom Verhältnis der Zulauf- und Ablaufrate abhängig. analoge Systeme:
- Raumheizung (negative Steuergröße ist Wärmeverlust durch die Wände)
- Aufladung eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand
- Staudruckmesser, Staurohr, Fallrohr der Dachrinne

Aggregation und exponentielles Wachstum

Eine Positive Rückkopplung der Systemgröße zu einer positiven Steuergröße wird als Aggregation bezeichnet und führt zu einem exponentiellen Wachstum: Je mehr bereits vorhanden ist, desto mehr fließt auch zu. Beispiele:
- Zins: Ein Bankguthaben wächst durch Zins und Zinseszins. Bei einem angenommenen Zins von 7% verdoppelt sich das Vermögen ca. alle 10 Jahre.
- Massenzunahme: Bei der Entstehung erfolgten Meteoriteneinschläge. Je größer die Erde wurde, um so größer wurde auch ihre Massenanziehung und um so mehr Objekte konnten eingefangen werden. Hier nicht beantwortete Frage: Was hat dann ausgelöst, dass ein Plafond erreicht wurde?

Fälle von Dispersion

Eine negative Rückkopplung der Systemgröße auf eine positive Steuergröße kann zu einem Verteilungsgleichgewicht führen: Je mehr bereits vorhanden ist, desto weniger fließt auch zu. Beispiele:
- In einer Brutkolonie steht auf Grund des Individualabstandes nur eine begrenzte Zahl an Brutplätzen an einem Ort zur Verfügung. Je mehr belegt sind, um so schwieriger wird es, einen freien Brutplatz zu finden, um so eher wird auf einen anderen Ort ausgewichen, um so langsamer wächst also die Kolonie.
- Lösungsgleichgewicht: Wird ein Salzkristall in Wasser aufgelöst, dann nimmt der Zufluss an Ionen in die Lösung durch Auflösen des Kristalls mit zunehmender Konzentration der Lösung immer mehr ab.

Temperatur-Regulation

Im Folgende Beispiel soll die Regulation offener Systeme mit Rückkopplung über spezielle Informationsbahnen am Beispiel der Regulation der Zimmer- bzw. Körperkerntemperatur gleichwarmer Wirbeltiere veranschaulicht werden. Dabei wird schrittweise ein einfaches Durchfluss-System zu einem Regulations-System ausgebaut. 1. Thermodynamisches Gleichgewicht Ein leeres Zimmer (Stauglied) ändert seine Temperatur (beobachtete Systemgröße) entsprechend der Außentemperatur. Ist sie niedriger als die aktuelle Zimmertemperatur, fließt Wärmeenergie ab (vermindernde Störgröße —), ist sie höher, erwärmt sich der Raum (erhöhende Störgröße +). In einem bewohnten Zimmer sind die Bewohner selbst, sowie Geräte wie Computer, offen liegende Warm- und Kaltwasserleitungen und geöffnete Kühlschränke ebenfalls Störgrößen. Gleichgewicht Die Geschwindigkeit und die Stärke, mit der diese Veränderungen ablaufen, hängt von der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen sowie von der Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit der Wände und der Luftfeuchtigkeit ab. So kann in kalten Regionen durch Maßnahmen der Wärmedämmung der Wärmeverlust verzögert, durch geeignete Fenster der Glashauseffekt genutzt werden oder in heißen Regionen ebenfalls durch Wärmedämmung, aber auch durch Beschattung und Lüftung die Temperaturschwankung im Raum gedämpft werden. Die Raumtemperatur wird aber immer entsprechend der Außentemperatur verändert. Bleibt diese längere zeit konstant, kann sich ein thermodynamisches Gleichgewicht einstellen, Innen- und Außentemperatur sind dann gleich. Wärmedämmung (nicht nur bei gleichwarmen Wirbeltieren) ist im Tierreich durch isolierende Luftpolster (Behaarung, Daunengefieder) oder durch Unterhautfettgewebe realisiert. Durch entsprechende Färbung von Fell, Federn oder Haaren kann die Aufnahme von Wärmestrahlung beeinflusst werden. (Beispiel: dunkle Haut der Eisbären) Um eine konstante, von den Umweltschwankungen unabhängige Raumtemperatur zu erreichen müssen geeignete Geräte installiert werden: 2. Steuerung In Regionen mit kaltem Winter und gemäßigtem Sommer kann durch Einbau einer Heizquelle (erhöhendes Stellglied, Zustrom-Stellglied +) der Abkühlung in der kalten Jahreszeit entgegengesteuert werden. Die Bewohnerin oder der Bewohner als Führungsglied hat dabei eine Vorstellung von der als angenehm empfundenen Raumtemperatur (zum Beispiel 20 °C), die erreicht und eingehalten werden soll (Sollwert). Mit Hilfe eines Zimmerthermometers (Messglied) wird die aktuelle Zimmertemperatur festgestellt (Istwert). Istwert und Sollwert werden miteinander verglichen. Ist die Raumtemperatur zu niedrig, wird durch Bewohner oder Bewohnerin (berechnendes und entscheidendes Steuerglied) die Heizung angemacht. Bei sehr einfachen Heizungen gibt es nur zwei Stellwerte (an oder aus). Bei einer „regulierbaren“ (eigentlich steuerbaren) Heizung, hängt der Wert, um den die Heizung aufgedreht wird (Stellwert), von der Differenz zwischen Istwert und Sollwert ab. Hier kann sich das System differenzierter (in diskreten Stufen oder Stufenlos, je nach technischer Verwirklichung) und ökonomischer an die jeweiligen Bedingungen anpassen. In Regionen mit heißen Sommern und gemäßigten Wintern wird statt der Heizung ein Kühlsystem (absenkendes Stellglied, Ausstrom-Stellglied - ) eingebaut. Dies können Verdunstungsgefäße sein, wobei der abkühlende Effekt durch einen Ventilator verstärkt wird. In Regionen mit heißen Sommern und kalten Wintern oder sehr starken tageszeitlichen Temperaturschwankungen wird die Raumtemperatur nach dem Zweizügelprinzip gesteuert. Dabei werden erhöhende und absenkende Stellglieder installiert und vom Regelglied je nach Bedarf angesteuert. Erst dadurch ist eine unabhängig von der Außentemperatur gleichbleibende Zimmertemperatur erreichbar. Durch Automatisierung der Berechnung und Generierung der Stellwerte kann die Bedienung des Systems vereinfacht werden. Ein Thermostat stellt selbsttätig Unterschiede zwischen Innentemperatur und Sollwert fest und steuert selbsttätig das Stellglied an. Der Eingriff von Außen reduziert sich damit auf die Einstellung der Sollwert-Temperatur durch den Benutzer. Das Steuerglied ist damit in das zu steuernde System integriert. Ventilator Bienen und Ameisen sind zwar wechselwarme Organismen, können aber die Nesttemperatur unabhängig von der Außentemperatur konstant halten: Ameisen öffnen oder verschließen je nach Bedarf Eingänge auf der Sonnen- oder Schattenseite ihrs Nestes. Ein aktiver Wärmetransport ins Nest findet vor allem in Frühjahr statt: Dabei heizen sich die Tier durch Sonnen auf und geben die Wärmeenergie im kühleren Nest wieder ab. Bienen erzeugen im Winter durch Bewegung der Flugmuskulatur (Flügelzittern) Wärme. Im Sommer verteilen Stockbienen im Nest Wasser und erzeugen am Flugloch durch Flügelschlag einen Luftstrom, der die Verdunstung fördert und das Nest abkühlt. 3. Regulation Wird auch das Führungsglied als Sollwertgeber in das System integriert, entsteht ein Regulationssystem. Bei technischen Systemen muss allerdings das Programm des Führungsglieds von außen implementiert werden, bei Lebewesen ist es als genetisches Programm angeboren. Bei zahlreichen Regulationsvorgängen der Lebewesen beeinflussen allerdings auch Lernvorgänge in und Mutationen in das Programm. Dadurch ist eine selbsttätige Anpassung des Systems im Zeitrahmen der Ontogenie und der Phylogenie (siehe Evolution) gegeben. Evolution Regulation der Körperkerntemperatur beim Menschen Führungs- und Regelglied ist das Temperatur-Zentrum im Hypothalamus. Der Sollwert beträgt beim gesunden Menschen ungefähr 37 °C. Messglieder befinden sich im Hypothalamus und in der Haut. Als erhöhende Stellglieder fungieren Leber und Muskeln, als absenkende die Blutgefäße der Haut (werden sie erweitert, wird vermehrt Wärme über die Haut abgegeben) und die Schweißdrüsen. Störgrößen sind Unterschiede zwischen Körperkern- und Außentemperatur. Bereits der Grundumsatz erzeugt so viel Wärme, dass abkühlende Maßnahmen bereits oberhalb von 20 bis 22 Grad Celsius erfolgen. Alle zusätzlichen Aktivitäten (Stoffwechsel, Muskeltätigkeit) erhöhen als Störgrößen die Körperkerntemperatur. Als Informationswege für die Stellwerte wird sowohl das Nervensystem als auch das Hormonsystem (Hypothalamus-Schilddrüsen-Achse, siehe Stressreaktion) genutzt. Schüttelfrost und Fieber sind auf eine Verstellung des Sollwertes zurückzuführen. Diese Veränderung kann durch Krankheitserreger durch die Ausschüttung pyrogener (Fieber erzeugender) Stoffe verursacht werden, oder durch den Körper selbst, um die Reaktionen der Immunantwort zu beschleunigen. Gleichwarme Tiere, die nicht schwitzen können (Hunde, Vögel) können überschüssige Wärme durch Hecheln abführen, wobei der abkühlende Effekt durch die Verdunstungskälte hervorgerufen wird. Beim Afrikanischen Elefanten wird über die großen, gut durchbluteten Ohren Wärme abgegeben. Vergleiche dazu die ökologische Regel von Allen, die besagt, dass in heißen Regionen die Tiere relativ große Ohren und Schnauzen haben, in kalten Regionen sind sie dagegen klein. Kleine Tiere haben eine relativ große Körperoberfläche, über die sie relativ mehr Wärme abstrahlen können. Eine weitere Möglichkeit zur Regulation der Körpertemperatur stellt das Verhalten von Tieren dar, die aktiv wärmere oder kältere Orte ihres Lebensraumes aufsuchen können. Bei Pflanzen dient die Verdunstung von Wasser über die Spaltöffnungen der Blätter ihrer Abkühlung. Siehe dazu Näheres unter Thermoregulation Weitere Beispiele der Regulation nach dem Zweizügelprinzip:
- Regulation des Blutzuckergehalts (die Hormone Insulin und Glukagon dienen hier als Stellwertübermittler, siehe hierzu auch Diabetes) Beispiele zur Regulation nach dem Einzügelprinzip:
- Regulation der Atemgaskonzentration
- Regulation des pH-Wertes des Darmes
- Regulation der Muskellänge (siehe Muskelspindel)

Weitere Beispiele für Systeme

- Absolutsystem
- Betriebssystem
- Bezugssystem
- Computersystem
- Gesundheitssystem
- Handel
- Immunsystem
- Informationssystem
- Koordinatensystem
- Künstliches, virtuelles System
- Kultur eines Landes
- Lebewesen
- Mathematik
- Mensch (Verdauungssystem, Nervensystem)
- Mechanisches System
- Messsystem
- Nachrichtensystem
- Nichtgleichgewichtssystem
- Ökosystem
- Organisationen (Unternehmen, Bildungseinrichtungen, Medien)
- Fabrik
- Landwirtschaftlicher Betrieb
- Stadt
- Periodensystem
- Permakultur
- Politisches System
- Psychisches System
- Rechtssystem
- Rentensystem
- Schulsystem
- Soziales System
- Sprache
- Stromsystem
- Suprasystem
- System (Stratigraphie)
- Technisches Sachsystem
- Telefonsystem
- Telematiksystem
- Theorien
- Transportsystem
- Wirtschaft
- Zelluläre Automaten

Siehe auch

- Ordnung, Systematik, Vorgangsweise, Handlungsorgane, Strukturveränderung, Steuerung,
- Sinnesorgane, Artikulationsorgane, Selbstregulation,
- Informationstransport, Informationsumwandlung, Gedächtnis,
- Materietransport, Materiewandlung, Schutzeinrichtungen, Entsorgung,
- Energietransport, Energiespeicher, Energiewandlung, Floquet-Zustand
- Struktur Kategorie:Kybernetik Kategorie:Systemtheorie ja:系

Modell

Ein Modell ist ein Vorbild, das der Nachahmung dient, oder die – meist verkleinerte – Nachahmung eines Vorbilds (Modellbau). In der Modelltheorie wird hingegen mit Modell ein vereinfachendes Abbild bezeichnet. Das Wort Modell entstand im Italien der Renaissance aus ital. modello, hervorgegangen aus modulo, einem Maßstab in der Architektur, und gehörte bis ins 18. Jahrhundert der Fachsprache der bildenden Künstler an. Um 1800 verdrängte Modell im Deutschen das ältere, direkt vom lat. modulus entlehnte Wort Model (Muster, Form, z.B. Kuchenform), das noch im Verb ummodeln und einigen Fachsprachen fortlebt. Praktisch wird mindestens seit der Antike in „Modellen“ gedacht, auch wenn der Begriff nicht explizit verwendet wurde.

Konkrete Modelle

Kunst

In Kunst und Kunstgewerbe ist Modell – abgesehen von der Grundbedeutung – eine Person, die dem Künstler (Maler, Bildhauer, Fotograf, Designer) zu Diensten steht, indem sie eine bestimmte Haltung einnimmt ("Modell steht" oder "sitzt") oder eine Bewegung ausführt. Da diese Tätigkeit zum Gelderwerb ausgeübt werden kann, ist Modell ein Beruf. Allerdings wird das Wort Modell, wenn ohne Erläuterung oder Kontext genannt, im Zweifel als Aktmodell, wenn nicht als Euphemismus für Prostituierte verstanden; zur Unterscheidung davon werden spezifischere Bezeichnungen wie insbesondere Fotomodell oder/und die englische Version und Aussprache Model (Betonung auf der ersten Silbe) bevorzugt.

Versuchsmodell

In den Ingenieurwissenschaften versteht man unter einem Modell die Nachbildung eines technischen Erzeugnisses in verkleinertem Maßstab, jedoch nicht unbedingt mit denselben geometrischen Details wie die Großausführung, sondern mit denselben dimensionslosen Kennzahlen. Beispiel: als Modell eines Stahlrohres, das in tiefem Wasser verlegt wird und dabei durchhängt, kann ein dünner Blechstreifen dienen, der mit Plexiglas-Rohrstücken zusätzliche hydrodynamische Masse und mit Bleigewichten zusätzliches Gewicht bekommt, ohne die Biegesteifigkeit zu verfälschen. Versuchsmodelle dienen dem Zweck, daran Messungen durchzuführen und die Ergebnisse in die Großausführung umzurechnen, weshalb das Aussehen der Modelle irrelevant ist. Zum Einsatz kommen Modelle beispielsweise in Windkanälen und Schiffbau-Versuchsanstalten. Aber auch in der Zahnmedizin fertigt man Modelle des Gebisses vor der Versorgung mit Zahnersatz an.

Muster

Davon abgelöst hat sich die Wortbedeutung: Ausprägung eines industriellen Produktes (Auto, Kleidung, ...) ("Modellreihe", "Modellpflege", ...). Der früher gleichbedeutende Ausdruck Muster ist hier, wahrscheinlich unter dem Einfluss des Englischen, verdrängt worden und lebt nur noch in Termini wie Geschmacksmuster fort.

Model

Das ursprünglichere Wort Model bezeichnet heutzutage noch:
- Eine Form, in die gegossenen oder geknetet wird, zum Beispiel Backwaren, Butter oder Wachsprodukte.
- Einen Holzstempel, mit dem Ornamente auf Stoffe oder Tapeten übertragen werden. siehe Modeldruck.
Allgemeine Modelltheorie
Eine von breiten Kreisen der Forschung aufgenommene allgemeine Modelltheorie wurde 1973 von Herbert Stachowiak vorgeschlagen. Der in dieser Modelltheorie entwickelte Modellbegriff ist nicht auf eine Fachdisziplin festgelegt. Er will vielmehr domänenübergreifend, also allgemein anwendbar sein. Nach Stachowiak ist der Begriff Modell durch drei Merkmale gekennzeichnet: # Abbildung. Ein Modell ist immer ein Abbild von etwas, eine Repräsentation natürlicher oder künstlicher Originale, die selbst wieder Modelle sein können. # Verkürzung. Ein Modell erfasst nicht alle Attribute des Originals, sondern nur diejenigen, die dem Modellschaffer bzw. Modellnutzer relevant erscheinen. # Pragmatismus. Pragmatismus bedeutet soviel wie Orientierung am Nützlichen. Ein Modell ist einem Original nicht von sich aus zugeordnet. Die Zuordnung wird durch die Fragen Für wen?, Warum? und Wozu? relativiert. Ein Modell wird vom Modellschaffer bzw. Modellnutzer innerhalb einer bestimmten Zeitspanne und zu einem bestimmten Zweck für ein Original eingesetzt. Das Modell wird somit interpretiert. Ein Modell zeichnet sich also durch Abstraktion aus, also die bewusste Vernachlässigung bestimmter Merkmale, um die für den Modellierer oder den Modellierungszweck wesentlichen Modelleigenschaften hervorzuheben.
Wissenschaftstheorie
In der Methodologie und Wissenschaftstheorie wird der Begriff zur Bezeichnung einer theoretischen Annahme zum Unterschied von der hypothetischen Annahme (Hypothese) verwendet. Dem Modell kommt im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess eine große Bedeutung zu. Unter bestimmten Bedingungen und Zwecksetzungen besitzen Modelle bei der Untersuchung realer Gegenstände und Prozesse in unterschiedlichen Wirklichkeitsbereichen und beim Aufbau wissenschaftlicher Theorien eine wichtige Erkenntnisfunktion. Fiktive Modelle sind Mittel zur tieferen und umfassenderen Erkenntnis der Wirklichkeit. Im Prozess der Abstraktion mit Methoden der Idealisierung bzw. der Konstruktion entstanden, helfen sie, reale Eigenschaften, Beziehungen und Zusammenhänge aufzudecken, bestimmte reale Eigenschaften erfassbar und praktisch beherrschbar werden zu lassen. Sie werden zumeist gebildet, um auf real existierende Objekte die Mittel der theoretischen, besonders der mathematischen Analyse anwenden zu können. Beispiele: ideales Gas, absolut schwarzer Körper, Massenpunkt, vollkommener Markt u. a. (siehe ideales Objekt) Die erkenntnistheoretische und logische Möglichkeit und Rechtfertigung der Zulässigkeit von Modellen ist nur eine Seite. Wesentlich ist letztlich die Rechtfertigung der Zulässigkeit der Fiktion durch die tätige Praxis, das heißt der praktische Nachweis, dass die mit Hilfe des Modells aufgebaute Theorie auf reale Objekte effektiv angewendet werden kann.
Abstrakte Modelle
Heute unterscheidet man insbesondere drei Definitionen von Arten von Modellen:
- In der klassischen Definition wird ein Modell als vereinfachtes Abbild der Realität angesehen.
- Bei Konstruktionsorientierte Definition wird ein Modell als das Ergebnis einer Konstruktion eines Modellierers angesehen, der für Modellnutzer des Originals zu einer Zeit als relevant mithilfe einer Sprache deklariert. Schütte, R. (1998)
- Neuerdings verbreitet sich jedoch mehr und mehr eine Definition, die ein Modell als Objekt von Konstruktionsprozessen ansieht. vom Brocke, J. (2002) Als Qualitätsmaßstäbe dienen hier Wirtschaftlichkeit, Inhaltsadäquanz, Vergleichbarkeit, Darstellungsadäquanz und ein systematischer Aufbau (Grundsätze ordnungsgemäßen Modellierens) Eine zusammenfassende allgemeine Definition des Begriffs Modell hat der Philosoph Klaus Dieter Wüsteneck in den 60er Jahren formuliert: Ein Modell ist ein System, das als Repräsentant eines komplizierten Originals auf Grund mit diesem gemeinsamer, für eine bestimmte Aufgabe wesentlicher Eigenschaften von einem dritten System benutzt, ausgewählt oder geschaffen wird, um letzterem die Erfassung oder Beherrschung des Originals zu ermöglichen oder zu erleichtern, beziehungsweise um es zu ersetzen.
Modellarten
Häufig werden folgende Modellarten unterschieden:
- implizites Modell
- explizites Modell
- natürlichsprachliches Modell
- Beschreibungsmodell
- formalsprachliches Modell
- Beschreibungsmodell
- Analysemodell
- Prognosemodell
- Erklärungsmodell
- Entscheidungsmodell
Modellplatonismus
nach Karl Popper u.a.: Verwendung eindrucksvoller, aber praktisch bedeutungsloser Modelle und Hypothesen - auch in der Wirtschaftstheorie. Beispielsweise in "Das kleine Wirtschaftslexikon" von Reinhard von Normann können Sie etwas mehr darüber lesen.
Verwendung des Modellbegriffs in verschiedenen Wissenschaften
Gemeint sind in Wirtschafts- und Naturwissenschaften in der Regel mathematische Modelle von natürlichen Phänomenen. Siehe dazu Hauptartikel mathematisches Modell. Der inflationäre Gebrauch des Wortes Modell in wissenschaftlichen Arbeiten kann als eine intellektuelle Mode angesehen werden. In medizinischen Publikationen ist es zum Beispiel gängige Praxis, nicht "fünfzig Mäuse", sondern "das Mausmodell" (bzw. ein beliebiges Tiermodell oder einen Modellorganismus) zu untersuchen; dieser Sprachgebrauch drückt die Hoffnung aus, an der Maus erzielte Ergebnisse auf andere Lebewesen, insbesondere den Menschen, übertragen zu können.
Sozialwissenschaften
Auch in den Sozialwissenschaften wird der Begriff des Modells gern verwendet. Zum Beispiel wird ein Theoriegebäude zur Analyse und Planung von Unterricht als ein "didaktisches Modell" bezeichnet. Dieser modische Sprachgebrauch beruht wahrscheinlich auf der Analogie, die darin besteht, dass auch in der Entwicklung einer Handlungsanleitung die methodischen Schritte Formulierung, Erprobung, Validierung aufeinander folgen. Max Weber sprach vom Idealtypus in der sozialwissenschaftlichen Forschung und meinte damit nichts Anderes als ein abstraktes, idealisiertes Modell der Realität. Ein Idealtypus kann sowohl gesellschaftliche Strukturen (Demokratie oder mittelalterliche Stadt) als auch zeitliche Verläufe (Revolutionen oder Konjunkturmodelle) beschreiben.
Informatik
In der Informatik bildet man Auszüge der Wirklichkeit in einem Datenmodell ab. Dieses lediglich an der Fach- bzw. Sachlogik orientierte Modell wird semantisches Datenmodell oder auch konzeptionelles Datenmodell genannt. Es ist frei von jeglicher Technik und daher für die Kommunikation zwischen Entwicklern und Anwendern geeignet. Weiter ist es die Grundlage für den Entwurf von Datenbanken.
Der datenbankspezifische Entwurf wird durch das so genannte logische Datenmodell beschrieben; die tatsächlich durchgeführte Implementierung der Datenbank hingegen durch das physische Datenmodell.
Die oben genannten Modelle werden üblicherweise mittels Entity-Relationship-Diagrammen beschrieben.
Weitere Beispiele für Modelle sind in Informatik Schichtenmodelle wie zum Beispiel das OSI-Schichtenmodell in der Telekommunikationstechnik .
Wirtschaftsinformatik
Als Beschreibungsmittel für Prozesse dienen Prozessmodelle. In vielen Informationssystemen spielen Simulationen eine Rolle. Daher werden in der Wirtschaftsinformatik häufig Simulationsmodelle genutzt.
Mathematische Logik
In der Modelltheorie der mathematischen Logik geht es nicht um eine Abbildung der Wirklichkeit in Mathematik. Hier versteht man unter einem Modell eines Axiomensystems eine mit gewissen Strukturen versehene Menge, auf die die Axiome des Systems zutreffen. Die Existenz eines Modells beweist, dass sich die Axiome nicht widersprechen; existieren sowohl Modelle mit einer gewissen Eigenschaft als auch solche, die diese Eigenschaft nicht haben, so ist damit die logische Unabhängigkeit der Eigenschaft von den Axiomen bewiesen. Im Historischen Wörterbuch der Philosophie heißt es: "Modell heisst in der Logik ein System aus Bereichen und Begriffen, insofern es die Axiome einer passend formulierten Theorie erfüllt." Siehe auch: Formale Sprache.
Biologie
Siehe dazu den Artikel Modellorganismus.
Literatur

- vom Brocke, J.; Referenzmodellierung : Gestaltung und Verteilung von Konstruktionsprozessen, Logos Berlin 2003; ISBN 3-832-50179-7
- Schütte R.; Grundsätze ordnungsmäßiger Referenzmodellierung, Dr. Th. Gabler Verlag 2001. ISBN 3-409-12843-3
- Stachowiak, Herbert; Allgemeine Modelltheorie, Wien 1973. ISBN 3-211-81106-0
- Kastens, Kleine Büning; Modellierung, Hanser 2005, ISBN 3-446-40460-0
Siehe auch:

- Ceteris paribus
- V-Modell
- Idealisierung
- Abstraktion
- Ideales Objekt
- Modellbau
- Mechatronik
Weblinks

- [http://www.muellerscience.com/MODELL/Begriffsgeschichte/ModellgeschichteistKulturgeschichte.htm Chronik von Modellgebrauch und Modellbegriff auf Muellerscience.com]
- [http://www.math.tu-dresden.de/modellsammlung/files/modelle.php Sammlung Mathematisch-geometrischer Modelle] Kategorie:Modellbau Kategorie:Wissenschaftstheorie ja:モデル simple:Models of nature

Simulationsmodell
Ein Simulationsmodell ist ein spezielles Modell, dessen Gegenstand, Inhalt und Darstellung für Zwecke der Simulation konstruiert wird (konstruktionsprozessorientierte Modelldefinition, vgl. Modell). Dabei werden wie üblich nur diejenigen Merkmale des Systems modelliert, die für eine konkret zu lösende Fragestellung gerade Bedeutung sind. Andere Merkmale hingegen, die für die Fragestellung von minderer Bedeutung sind, werden dabei vernachlässigt. So kann beispielsweise ein Crashtestdummy als ein Simulationsmodell des menschlichen Körpers angesehen werden. Bei einem solchen Dummy wird das Augenmerk auf bestimmte anatomische Merkmale gelegt, während andere Merkmale des menschlichen Körpers, wie beispielsweise der Stoffwechsel, nicht modelliert werden. Simulationsmodelle werden überwiegend mit der Unterstützung von Rechnern realisiert.
Simulationsmodellarten

Zweck
Unterscheidet man Simulationsmodelle nach ihrem Zweck, so meist nach deskriptiven und pragmatisch-normativen Simulationsmodellen:
Deskriptives Simulationsmodell
Desktiptive Simulationsmodelle dienem dem Studium des Verhaltens von Systemen, also der Beschreibung, Erklärung oder Prognose. Meist ist hierbei das Verhalten einzelner Teilsysteme bekannt, ihr Zusammenwirkung jedoch unbekannt.
Pragmatisch-normatives Simulationsmodell
In pragmatisch-normativen Simulationsmodellen wird die Simulation als Werkzeug der Planung zur Entscheidungsunterstützung verwendet. Hierbei spielt insbesondere eine zufriedenstellende Fixierung von Entscheidungsvariablen eine Rolle.
Gegenstand
Unterscheidet man Simulationsmodelle nach ihrem Gegenstand, so meist nach stochastischen und deterministischen Simulationsmodellen.
Inhalt
Unterscheidet man Simulationsmodelle nach ihrem Inhalt, so meist nach ereignisgesteuerten und zeitgesteuerten Modellen.
Realisierung
Simulationsmodelle werden entweder als Kontinuierliches Modell, Diskretes Modell oder als Hybrides Modell realisiert. Kategorie:Modellbau

Abstraktion
Als Abstraktion (von lat. abstrahere: abziehen, wegziehen) bezeichnet man den Prozess rationaler Verarbeitung von konkretem Sinnesmaterial, wobei von bestimmten äußeren, individuellen oder zufälligen Merkmalen, Eigenschaften und Beziehungen des betreffenden Objekts abgesehen wird, andere, allgemeingültige (unsichtbare) strukturelle Eigenschaften dagegen als wesentlich herausgehoben und zugleich variabel oder modellhaft betrachtet werden.
Vorkommen
Abstraktionen kommen in einer Vielzahl von Bereichen vor. Kinder abstrahieren, wenn sie Gegenstände zeichnen. Sie reduzieren die Darstellung auf wenige ihnen bedeutend erscheinende Momente. Komplexere Abbildungsverfahren abstrahieren, eine eigene Kunstrichtung abstrakter Malerei entstand rund um die Option, die pure gegenständliche Abbildung verlassen zu können. In den Naturwissenschaften ist jede Standardisierung der Darstellung über Formeln eine Abstraktion. Die Mathematik, die Informatik, die Philosophie können als pure Wissenschaften der Abstraktion begriffen werden: Es geht mit ihnen nicht um konkrete Dinge - einen Patienten, eine lokale geologische Formation, sondern um die Überführung von Problemen in einen Bereich, in dem klarer argumentiert und geschlossen werden kann. Der Statiker überführt Vorgaben in ein Modell, in dem er berechnen kann, ob ein bestimmter Träger eine bestimmte Last aushält. Philosophen führen eine konkrete Debatte vom vorliegenden Anlass weg und fragen nach den grundsätzlichen Entscheidungen, die hier getroffen werden sollen - nach Entscheidungen, die man so bei vergleichbaren Gelegenheiten wieder treffen will, und die darum gerechter sein könnten als die Entscheidung, die man im speziellen Fall voreingenommen treffen möchte. Eine ganze Reihe von Abstraktionen bestimmen unser gesamtes Leben: Edelmetalle wie Gold haben einen Wert, der sich an ihrer Seltenheit und an der Nachfrage nach ihnen bemisst. Die Tatsache, dass sie sich nicht beliebig vermehren lassen, machen sie geeignet als Gegenwert beliebiger Dinge zu dienen - als Gegenwert von Arbeitszeit, genauso wie als Gegenwert von Gütern, die gegen Gold eingetauscht werden könnten. In einer weiteren Abstraktion - der Philosoph Alfred Sohn-Rethel prägte im Hinblick hierauf den Begriff der Realabstraktion - kann Geld mit nur mehr nominellem Wert in Umlauf gebracht werden und als abstrakter Wert für reale Werte stehen.
Grundsätzliche Optionen der Abstraktion
Das Verfahren der Abstraktion enthält eine Reihe unterschiedlicher Aspekte. Die klassischen Formen der Abstraktion sind folgende:
- Generalisierende Abstraktion: hier werden übergreifende Merkmale gesucht, Generalisierungen, Verallgemeinerungen und Invarianten, Aspekte, die ein Ding immer haben muss, wenn es in eine bestimmte Kategorie fallen soll. Ein spezieller Bereich der Philosophie beschäftigt sich mit solchen Invarianten.
- Isolierende Abstraktion: hier wird der Blick auf isolierte, einzelne sofort als typische anerkannte Merkmale gelenkt. Eine Karikatur lebt von dieser Option, indem sie den Blick auf charakteristische Merkmale eines einzelnen Individuums lenkt und dieses bei großer Abstraktion noch persönlich erkennbar macht.
- Idealisierende Abstraktion: sie geht davon aus, dass alle bestehenden Objekte, die unter einem Begriff gefasst werden, nur annäherungsweise Ausprägungen eines vollkommeneren Ideals sind. Eine "quadratische" Tischplatte wird sich nie als vollkommen quadratisch erweisen. Unsere Vorstellung davon, was ein Quadrat ist, bezieht sich auf geometrische Idealdefinitionen von Winkeln und Linien, nicht auf ein Musterquadrat, das irgendwo auf der Welt zum Maßnehmen aufbewahrt wird.
Abstraktion in der Geschichte der Erkenntnistheorie
Zum Problem der Abstraktion in der griechischen Antike Das Problem der Abstraktion gehört zu den grundlegenden und schwierigsten Fragen der Erkenntnistheorie. Platon wies als erster darauf hin, dass es zur Erkenntnis notwendig sei, eine Idee begrifflich von allen anderen abzusondern. Ausführlich hat sich Aristoteles mit der Abstraktion beschäftigt, als er die Frage untersuchte, wie das Denken vom sinnlich gegebenen Einzelnen zum Allgemeinen gelangt. Das Denken kann das Allgemeine, die Form, nur vermittels der Vorstellungsbilder erkennen, die von der Wahrnehmung stammen. Dabei sondert das Denken bestimmte Eigenschaften von den konkreten Gegenständen ab. "Das sogenannte Abstrakte denkt die Denkkraft, wie sie, wenn sie das Stumpfnasige nicht, insofern es stumpfnasig, sondern insofern es hohl ist, wirklich dächte, dieses ohne Fleisch dächte, in welchem das Hohle liegt - so also denkt sie das Mathematische: Ungetrenntes, als ob es getrennt wäre, wenn sie das Mathematische, insofern es mathematisch ist, denkt". Der Mathematiker lässt in seinen Betrachtungen alles Sinnliche weg, er lässt nur das Quantum übrig und betrachtet es für sich. Trotz dieser wesentlichen Ansätze war Aristoteles jedoch zum damaligen Wissensstand nicht imstande, zu erklären, wie die abstrakte Erkenntnis aus dem sinnlichen Material gewonnen wird. Zum Problem der Abstraktion bei Thomas von Aquin und John Locke An Aristoteles knüpft Thomas von Aquin in seiner Abstraktionstheorie an, verbindet sie jedoch mit Elementen des Platonismus. Der Verstand durchleuchtet vermöge seiner Teilhabe am Licht der göttlichen Vernunft die Vorstellungsbilder und abstrahiert aus ihnen die Formen, die urbildlich in Gottes Verstand vor den Dingen (ante rem), zugleich abbildlich in den Dingen (in re) und schließlich als Allgemeinbegriffe im menschlichen Verstand nach den Dingen (post rem) existieren. Auf diese Weise versuchte Thomas von Aquin den Universalienstreit zu lösen. Die weitere Entwicklung der Abstraktionstheorie erfolgte durch Philosophen der materialistischen Richtung. John Locke sah in der Abstraktion eine Tätigkeit des Verstandes, in deren Verlauf allgemeine Ideen und zu ihrer Bezeichnung allgemeine Wörter gebildet werden, indem sie von zeitlichen und örtlichen Umständen und anderen Ideen getrennt werden. Bei der Abstraktion werden die Merkmale, die für die einzelnen Ideen eigentümlich sind, weggelassen und nur die zurückbehalten, die ihnen allen gemeinsam sind. Dadurch werden diese Ideen zu allgemeinen Repräsentanten für alle Dinge von derselben Art, und man kann die Dinge in Klassen einteilen. Aber die Allgemeinheit, die durch die Abstraktion erreicht wird, ist eine Erfindung des Verstandes, sie kommt nicht den Dingen zu, denn diese sind alle einzeln, und das, was Wesen oder Wesenheit genannt wird, ist nichts als die vom Menschen durch Abstraktion geschaffene abstrakte Idee. Die Abstraktion hat nur den Sinn, dass der Mensch die Dinge gleich bündelweise betrachten und besprechen kann, während ohne allgemeine Namen hierzu unendlich viele Namen gebraucht würden. Lockes Auffassung ist der Prototyp der empiristischen Abstraktionsthorie, die bis in die Gegenwart über George Berkeley und David Hume im Neopositivismus wirksam ist. Ihr Mangel aus Sicht des Dialektischen Materialismus ist, daß sie
- 1. von der metaphysischen Annahme ausgeht, die materielle Welt bestehe aus lauter isolierten Dingen, also die Existenz von allgemeinen Zusammenhängen, Klassen u.a. ignoriert und
- 2. nur den elementaren, "oberflächlichen" Vorgang des Abstraktionsprozesses erfasst, das Weglassen von Merkmalen Zum Unterschied von der empiristischen Auffassung der Abstraktion, die von der Position von Berkeley, Hume, später von John Stuart Mill und Ernst Mach, schließlich von den gesamten Vertretern des Positivismus übernommen wurde, vertraten Bernhard Bolzano, Edmund Husserl und zeitweilig auch Bertrand Russell eine platonische Auffassung der Abstraktion, nach der die Abstraktion darin bestehe, an sich existierende Begriffe zu erfassen. dialektische Auffassung der Abstraktion Eine dialektische Auffassung der Abstraktion wurde erstmals von Hegel entwickelt. Er hielt die Abstraktion, das abstrahierende Denken für ein wesentliches Moment des Erkenntnisprozesses und wandte sich gegen die Vorstellung, dass beim Abstrahieren nur zu unserem subjektiven Behuf (d.h. Zweck) das eine oder das andere Merkmal weggelassen werde. "Das abstrahierende Denken ist daher nicht als bloßes Auf-die-Seite-Stellen des sinnlichen Stoffes zu betrachten, welcher dadurch in seiner Realität keinen Eintrag leide, sondern es ist vielmehr das Aufheben und die Reduktion desselben als bloßer Erscheinung auf das Wesentliche, welches nur im Begriff sich manifestiert". In der Auffassung innerhalb der materialistischen Dialektik ist die Abstraktion ein wichtiges Erkenntnisinstrument, das es gestattet, aus dem Material der Sinneserfahrung die wesentlichen, notwendigen, allgemeinen Beziehungen und Eigenschaften der Gegenstände herauszuheben, um von der Erscheinung zum Wesen gelangen zu können. Die Möglichkeit der Abstraktion ist objektiv bedingt, denn die materielle Welt ist keine Anhäufung isolierter Einzeldinge, sondern eine zusammenhängende Mannigfaltigkeit, in der objektive Klassen und allgemeine Beziehungen existieren. Der Abstraktionsprozess ist darauf gerichtet, die (im gegebenen Fall) unwichtigen Eigenschaften, Beziehungen, Umstände u.a. abzusondern, die wesentlichen, für das Verhalten des Gegenstandes bestimmenden, herauszuheben, eine Reihe gemeinsamer Eigenschaften und Merkmale variabel zu betrachten, um auf diese Weise im Begriff das Wesentliche einer Klasse von Gegenständen in reiner, von allen störenden Einflüssen befreiten Form oder in idealisierter Form zu erfassen.
Abstraktes und Konkretes
Ausgangspunkt der Erkenntnis ist die konkrete Sinnesempfindung. Die Erkenntnis steigt dann zum Abstrakten auf, d.h., sie analysiert das Konkrete und bildet abstrakte Begriffe, die einzelne Seiten, Züge, Merkmale, Beziehungen der Gegenstände widerspiegeln. Dies reicht jedoch zur Erkenntnis der Gesetzmäßigkeiten nicht aus, denn den einzelnen Abstraktionen fehlt noch der innere Zusammenhang.
Herleitung des Ausgangspunkts des ersten Erkenntnisaktes
Für den realen aktuellen Erkenntnisakt gilt, dass sein Anfang nicht von einem statisch vorgegebenen Ausgangspunkt $K_1$ verursacht ist, sondern dass er von einem komplexen Anfang sinnlicher Objektivität ausgeht, der eine Funktion von materiell unmittelbarer Objektwelt und historisch-logischer Erkenntnisdetermination ist. So gilt für jeden Erkenntnisakt: jedes $K_1$ ist eine Funktion des komplexen Anfangs der Erkenntnis $A_0K_0$ . Wenn $A_0K_0$ die Einheit von historisch-logischer Objektvermittlung und materiell-unmittelbarer Sinnlichkeit bezeichnet, so kann der Erkenntnisakt folgendermaßen schematisiert dargestellt werden: $K_1$ = f ( $A_0K_0$ ) $\rightarrow A_1$ ... Verbal ausgedrückt lautet diese Ableitung: Jedes Abstrakt-Konkrete ist als Ausgangspunkt der Erkenntnis eine Funktion von Objektivität und historisch-logischer Determination und führt als solches zu einer ersten durch Abstraktion gewonnenen Verallgemeinerung, die sich entsprechend im Erkenntnisprozess fortsetzt. Dieser Übergang vom konkreten $K_1$ zum abstrakten $A_1$ bereichert einerseits die Erkenntnis und ermöglicht es den Menschen, sich in einer unendlichen Fülle des ursprünglich gegebenen Konkreten zu orientieren; andererseits bedeutet der Übergang zu dieser Form des abstrakten Denkens auch eine Verarmung des Denkens, weil von Momenten abgesehen werden muss, die weiter oben bei der Charaketerisierung des Konkreten aufgezählt wurden. Deshalb muss vom abstrakten Denken $A_1$ der Schritt zu einem konkreten Denken $K_2$ auf höherer Ebene vor sich gehen. Bei diesem Denken wird das, was die Überlegenheit des einfach Abstrakten über das einfach Konkrete ausmacht, aufbewahrt, zugleich aber auch aufgehoben und in einer neuen Konkretheit weiterentwickelt. Es ergibt sich deshalb, unter Berücksichtigung der oben abgeleiteten Ausgangsposition, folgendes Schema der Entwicklung der Begriffe im Speziellen und des Denkens im Allgemeinen: $K_1 \rightarrow A_1 \rightarrow K_2 \rightarrow A_2$ ....
Anwendung der Begriffe abstrakt und konkret in der formalen Logik
In der formalen Logik, die nicht die Entwicklung der Begriffe und der Resultate des Denkens als Gegenstand hat, sondern die statischen Formen des Denkens analysiert, werden die Begriffe "abstrakt" und "konkret" häufig in einem davon abweichenden Sinne verwendet. Abstrakte Denkweise, abstrakte Begriffe werden hier als Extensionen aufgefasst, konkrete hingegen als Intensionen. Die sogenannte Extensionalitätsthese der modernen Logik würde in dieser Deutung beinhalten, dass alles Denken auf ausschließlich abstraktes Denken reduziert werden kann. Die gegensätzliche These, die in der sogenannten Extensionalitätsthese nicht eine These, sondern eine Abgrenzung der formalen Logik gegenüber anderen Disziplinen sieht, würde besagen, dass kein Denken völlig extensional sein kann, sondern immer das Moment des Intensionalen an sich hat. Dies würde auch der Tatsache entsprechen, dass Extension und Intension zwei Aspekte ein und desselben dialektischen Ganzen sind. Manchmal werden in der klassischen Logik allgemeine Begriffe, Aussagen u.a. als abstrakt betrachtet, singuläre Begriffe (d.h. Individualbegriffe), singuläre Aussagen hingegen als konkret.
Siehe auch
Idealisierung Ideales Objekt Kategorie:Wissenschaftstheorie Kategorie:Erkenntnistheorie Kategorie:Logik th:นามธรรม

Crashtest
Der Crashtest ist vor allem in der Automobilindustrie üblich. Er dient dazu, Erkenntnisse über das Verhalten eines Fahrzeuges bei Unfällen zu gewinnen. Das Ergebnis ist entweder die Bestätigung der gewünschten Fahrzeugsicherheit, oder die Aufdeckung von Schwachstellen, die noch behoben werden müssen. Crashtests sind heutzutage obligatorisch, bevor ein neues Fahrzeug für den Straßenverkehr freigegeben wird. Beim Crashtest wird ein Fahrzeug unter definierten Bedingungen gegen ein feststehendes starres oder deformierbares Hindernis gefahren, weiter gibt es die Möglichkeit Fahrzeug - Fahrzeug Crashs zu fahren. Die Auswirkungen werden durch zahlreiche Sensoren und durch Aufnahmen mit Hochgeschwindigkeitskameras erfasst. Der Crashtest findet normalerweise in einer speziellen Versuchsanlage statt. Dort wird das Fahrzeug an einer Seilwinde hängend auf eine definierte Geschwindigkeit beschleunigt und trifft am Ende der Strecke auf das Hindernis. Wenn der Aufprall nicht in Fahrtrichtung erfolgt, werden teilweilweise auch die Kollisionsgegner in das Fahrzeug hineingefahren. Je nach Versuchsaufbau können die verschiedensten Unfalltypen simuliert werden. (z.B. Aufprall auf einen Baum, Kollision mit anderen Fahrzeugen frontal, seitlich oder von hinten und mit unterschiedlicher Überdeckung). Realistische Crashtests können mit dem sogenannten CCV-System durchgeführt werden. Dabei werden die Fahrzeuge aus eigener Motorkraft angetrieben. Mögliche Testarten sind z.B. Blockanprall (z.B. Euro NCAP, US NCAP), Anprall gegen Hindernis (z.B. Baum), Schutzplanken-Anprall, Fahrzeug-Fahrzeug-Crash. Ein Crashtest führt fast immer zur Zerstörung des untersuchten Fahrzeugs – oft sogar bei teuren Prototypen. Wenn die Möglichkeit besteht, werden diese Test daher durch Computersimulationen ersetzt (siehe Finite-Elemente-Methode). Manchmal werden auch keine vollständigen Fahrzeuge verwendet, sondern nur relevante Teilbereiche. Oft werden zur Simulation von Fahrzeuginsassen so genannte Dummies eingesetzt. Ein in Europa verbreitetes herstellerunabhängiges Crashtestprogramm ist Euro NCAP. Die Abkürzung steht für "European New Car Assessment Programme" und besteht aus folgenden vier Teilen: #Frontalcrash: Das Fahrzeug wird auf eine Geschwindigkeit von 64 km/h beschleunigt und prallt dann seitlich versetzt, frontal auf eine deformierbare Barriere. #Seitencrash: Eine 50 km/h fahrende Barriere, die auf einem Wagen montiert ist, stößt seitlich mit dem Fahrzeug zusammen. #Pfahlcrash: Mit 30 km/h prallt das Fahrzeug seitlich auf der Höhe des Fahrers auf eine Stahlsäule. #Crash mit einem Fußgänger: Hierbei werden mehrere Einzeltests mit einem Dummie und mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h durchgeführt.
Weblinks

- [http://www.euroncap.com European New Car Assessment Programme] Kategorie:Fahrzeugsicherheit

Automobil
Das Automobil (von griechisch άυτο~, áuto~ - selbst~ und lateinisch mobilis - beweglich), kurz: Auto, wird definiert als selbstfahrendes Fahrzeug (Automobile), das sich unabhängig von Schienen und ohne den Einsatz von Zugtieren selbständig und aus eigenem Antrieb beliebig an Land fortbewegen kann. Diese Definition schließt auch motorisierte Zweiräder mit ein, jedoch wird das Wort im allgemeinen Sprachgebrauch meist für mehrspurige Fahrzeuge verwendet. Oft ist auch nur der PKW gemeint. In diesem Artikel wird die allgemeine Entwicklung des Autos beschrieben. Die technische Beschreibung erfolgt im Artikel Kraftfahrzeug. Kraftfahrzeug Kraftfahrzeug
Die Geschichte des Automobils

Altertum bis 18. Jahrhundert

- 3500 v. Chr.: Das Rad wird von den Sumerern erfunden.
- 400 v. Chr.: Hellenische Belagerungstürme werden durch Treträder bewegt (Muskelkraft).
- 308 v. Chr.: Wagen des Demetrios von Phaleron wird durch Menschen im Innenraum des Fahrzeuges bewegt (Muskelkraft).
- 100 v. Chr.: Heron von Alexandria (Grieche) baut eine Art „Dampfmaschine“, welche bereits Grundelemente, wie zum Beispiel ein Kolben, des heutigen Automotors enthält.
- 200 n. Chr.: Das Römisches Reich benutzt Wagen, die durch die Muskelkraft von Sklaven im Inneren bewegt werden.
- 1447: „Muskelkraftwagen“ tauchen in Deutschland auf.
- 1490: Leonardo da Vinci zeichnet einen selbstfahrenden Wagen.
- 1600: Simon Stevin, ein holländischer Mathematiker, baut einen brauchbaren Segelwagen, der mit Windenergie 30 Personen transportieren kann.
- 1650–1660: Johann Hautsch (Deutscher) verkauft mechanische Prunkwagen, angetrieben durch die Muskelkraft.
- 1674: Christiaan Huygens (Holländer) baut eine Kolbenmaschine mit Pulverantrieb. Er gilt als Pionier der Verbrennungsmotoren. Der Kolbenmotor, nach dessen Schema auch die meisten heutigen Motoren arbeiten, ist eine Erfindung des niederländischen Physikers Christiaan Huygens (1629–1695). Es handelte sich um einen Explosionsmotor bei dem tatsächlich Schießpulver als Explosionsstoff eingesetzt wurde.
- 1678: Ferdinand Verbiest (Belgier) baut ein Modell eines dreirädrigen Dampfwagens, allerdings bleibt es beim Modell. Das vermutlich erste Automobil wurde 1678 vom Jesuitenpater Ferdinand Verbiest (1688) am chinesischen Hof gebaut und eingesetzt. Es handelte sich dabei um eine selbstfahrende Dampfmaschine.
- 1680: Isaac Newton (Engländer) legt ein Konzept eines Dampfwagens vor.
- 1690: Denis Papin (Franzose) baut eine Hochdruckdampfmaschine mit Kolben.
- 1712: Thomas Newcomen (Engländer) entwickelt diese Dampfmaschine weiter, indem er das Wasser im Zylinder durch heißen Dampf ersetzt.
- 1768: James Watt (Schotte) nimmt weitere Veränderungen an der Dampfmaschine vor und gilt so als der Erfinder der direktwirkenden Dampfmaschine.
- Bereits 1768 wurde von Nicolas Joseph Cugnot, einem französischer Militäringenieur, für die französische Armee ein dreirädriger Dampfwagen mit Zweizylindermaschine zum Transport von Kanonen gebaut, der jedoch sehr anfällig war und kaum benutzt wurde.
- 1769: Nicolas Joseph Cugnot (Franzose) macht erste Fahrversuche mit einem Dampfwagen. Dieser fasst vier Passagiere und erreicht eine Geschwindigkeit von 9 km/h.
Im 19. Jahrhundert
Im 19. Jahrhundert wurde eine Vielzahl an Dampfautomobilen gebaut. Bereits 1828 gab es in England einen mehr oder weniger regelmäßigen Pendeldienst mit einem Dampfbus zwischen London und Bath. Auch zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde noch ein erfolgreicher Dampf-Lkw gebaut, der Sentinel.
- 1800–1900: In ganz Europa werden viele solcher „Muskelkraftwagen“ sowie „Segelwagen“ gebaut.
- 1801: Richard Trevithick (Engländer) baut erstmals einen Dampfwagen, der per Definition auch als „Automobil“ bezeichnet werden darf.
- 1802: Isaac de Rivaz (Schweizer) baut ersten Wagen mit Verbrennungsmotor (u. a. mit einem Wasserstoffgasmotor).
- 1829: Walter Hancock (Engländer) baut Dampfwagen für den privaten Gebrauch sowie etliche Dampf-Omnibusse.
- 1860: Etienne Lenoir (Franzose) patentiert einen betriebsfähigen Gasmotor.
- 1868: Pierre Michaux und M. Perreaux (Franzosen) konstruieren das erste Fahrrad, angetrieben von einer Dampfmaschine.
- 1862–1866: Nikolaus August Otto (Deutscher) entwickelt den Viertaktmotor (Gasmotor), 1876 lässt er den Viertakt-Ottomotor patentieren wobei 1886 dieses Patent aufgehoben wurde. Zudem gründet er die „Gasmotorenfabrik Deutz AG“.
- 1870 unternimmt Siegfried Marcus in Wien mit einem direkt wirkenden, verdichtungslosen Zweitaktmotor, der auf einen einfachen Handwagen montiert ist, Fahrversuche.
Im Ausgang des 19. Jahrhunderts
Die Entwicklung der heutigen Autos begann 1886 in Deutschland. Es wurde am 3. Juli 1886 in Mannheim von Carl Benz erfunden. Kurz danach folgten unabhängig davon in Cannstatt bei Stuttgart Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach sowie Siegfried Marcus in Wien. Die erste Überlandfahrt unternahm Bertha Benz am 5. August 1888 von Mannheim nach Pforzheim. Dabei ging ihr das Benzin aus und sie musste „tanken“. Tankstellen gab es noch nicht. Die entsprechenden Chemikalien gab es nur in der Apotheke. So wurde die Stadtapotheke von Wiesloch zur ersten Tankstelle der Welt. Die meisten produzierten Fahrzeuge basieren auf der Grundkonstruktion des Mercedes Simplex (1906 – siehe Foto oben, sog. Simplexkonstruktion). Sie besaßen einen Motor vorn, ein Getriebe und Antriebswellen zu den angetriebenen Rädern. Der Begriff Simplex geht auf Kaiser Wilhelm II. zurück, der sich 1906 auf einer Automobilausstellung in Berlin den Startvorgang des Mercedes erklären ließ und den im Vergleich zum mühsamen Einspannen von Pferden in eine Kutsche nur rund 10 minütigen „Startvorgang“ als „Simplex“ bezeichnete.
- 1886: „Benz & Co.“ reicht eine Patentschrift für ein dreirädriges „Fahrzeug mit Gasmotorenbetrieb“ ein. Karl Benz (Deutscher), der Erfinder fährt öffentlich herum. 1894 – 1902 stellt er als erster ein Automobil in Serie her.
- 1887: Gottlieb Daimler (Deutscher) baut ebenfalls, völlig unabhängig von Karl Benz Automobile und gründet die „Daimler Motoren-Gesellschaft“. Er arbeitet mit dem Motorenbauer Wilhelm Maybach zusammen und entwickelt so diverse Fahrzeuge.
- 1888/89: lässt Siegfried Marcus (in Wien lebender Deutscher), unbabhängig von Benz und Daimler, einen von einem Benzin - Viertaktmotor angetriebenen Wagen bauen, der die wesentlichsten Bestandteile eines modernen Automobils aufweist.
- Der erste dokumentierte Geschwindigkeitsrekord eines Automobils wird 1898 von dem Franzosen Gaston de Chasseloup-Laubat mit 63,14 km/h mit einem Elektroauto aufgestellt. Bis 1964 werden Automobil-Geschwindigkeitsrekorde nur von Fahrzeugen anerkannt, die über die Räder angetrieben werden.
- 1891: Automobilfabriken entstehen in Europa und in den USA, u. a. in Frankreich Peugeot. Daimler gründet Unternehmen in England und in Österreich.
- 1892: Rudolf Diesel erhält ein Patent auf eine „Neue rationelle Wärmekraftmaschine“ und modifiziert somit den ursprünglichen Carnot-Prozess. Das Resultat ist ein höherer Wirkungsgrad. 1897 baut er den ersten Dieselmotor.
- 1895: Mit der Netphener Omnibusgesellschaft nimmt der erste benzinbetriebene Omnibus der Welt seinen Betrieb auf.
- 1898: Der österreichische Automobilhersteller Gräf & Stift stellt das erste Auto mit Frontantrieb her (Patent 1900)
Im 20. Jahrhundert
Am Ende des 19. Jahrhunderts konkurrierten die verschiedenen Antriebsarten für Automobile noch sehr stark miteinander, bevor sich der Hubkolbenmotor durchsetzen konnte. Dies zeigen zum Beispiel die Produktionszahlen der amerikanischen Automobilfertigung (75 Hersteller) aus dem Jahr 1900:
- Insgesamt wurden 4192 Automobile gefertigt.
- 1688 Dampfautomobile
- 1575 Elektrofahrzeuge
- 929 Fahrzeuge mit Benzinmotor Das Benzinautomobil benötigte bis in die 1920er Jahre, um sich gegen andere Antriebsarten durchzusetzen. Gründe waren u.a. der technische Fortschritt im Motorenbau und billiger Kraftstoff aus Erdöl mit einer viel höheren Energiedichte als elektrische Speicher, sowie die hierin begründeten, auch heute noch gültigen Vorteile: eine große Reichweite und eine hohe mögliche Geschwindigkeit. Das Prinzip der ersten Automobils ist bis heute erhalten geblieben. Es sind jedoch viele technische Neuerungen hinzugekommen:
- 1900: Gräf & Stift lässt den von ihr 1898 entwickelten Vorderradantrieb patentieren.
- 1901: Fredrick Lanchester patentierte die Scheibenbremse. Erstes Serienfahrzeug mit Scheibenbremsen war 1955 der Citroën DS.
- 1903: Der Spijker 60/80 HP ist der erste Sportwagen mit Allradantrieb. Im gleichen Jahr wird Mary Anderson das erste Patent für einen Scheibenwischer erteilt.
- 1913: Ford führt die Fließbandproduktion seiner Fahrzeuge ein und damit die Massenfertigung erschwinglicher Automobile.
- 1914: Das erstes hydraulische Bremssystem kommt auf den Markt.
- 1918: Chassis und Karosserie werden aus Stahl gefertigt.
- 1926: „Benz & Co.“ fusioniert mit der „Daimler Motoren-Gesellschaft“ zur „Daimler Benz AG“.
- 1931: Mit dem DKW F1 wird der Frontantrieb in die Serie eingeführt.
- 1933: Der Drehkolbenmotor wird entwickelt.
- 1940: Das Automatikgetriebe wird eingeführt.
- 1948: Der Radialreifen (Gürtelreifen) kommt auf den Markt.
- 1952: Die erste Benzindirekteinspritzanlage wird eingesetzt (Mercedes 300 SL). Die Servolenkung geht in Serie.
- 1957: Beckengurte können „auf Wunsch“ eingebaut werden.
- 1963: Ein Auto mit Wankelmotor (Kreiskolbenmotor) wird gebaut.
- 1967: Ein elektronisches Benzineinspritzsystem wird entwickelt.
- 1972: Erstes in Großserie produziertes Straßenfahrzeug mit Allradantrieb wird vorgestellt. (Subaru Leone Station Wagon AWD)
- 1974: General Motors entwickelt Autokatalysatoren für Benzinmotoren.
- 1975: Das Antiblockiersystem (ABS) kommt auf den Markt.
- 1980: Fahrzeuge mit Airbags werden gebaut.
- 1990: Katalysatoren für Dieselmotoren werden entwickelt.
- 1995: Das Elektronische Stabilitätsprogramm wird eingeführt.
- 1998: Fahrzeuge mit Hybridantrieb (Elektro- und Verbrennungsmotor) gehen in Serie.
Im 21. Jahrhundert
Verschiedene Entwicklungstendenzen lassen sich derzeit beobachten. So wird zum Beispiel die Integration der Informationselektronik verstärkt betrieben (Navigationssysteme, Unterhaltungsmedien für Mitfahrer, usw.). Hauptthema ist auch die weitere Verbrauchssenkung bzw. ein alternativer Antrieb. Die technischen Fortschritte auf dem Gebiet der Motorentechnik und des Leichtbaus werden jedoch zum Teil durch zusätzliche Komfort- und Sicherheitsausstattungen, sowie stärkere Motorisierungen der Fahrzeuge wieder wett gemacht. Trotzdem sinkt der Flottenverbrauch weiter ab. 2003 wurde der Flottenverbrauch in Deutschland zu 7,35 l/100 km errechnet. Grund ist vor allem der große Anteil von neu zugelassenen Dieselfahrzeugen. Dies führte auch dazu, dass der Gesamtabsatz an Benzin und Dieselkraftstoff in Deutschland seit 1999 rückläufig ist. Die wesentlichen Innovationsgebiete der Fahrzeugtechnik betreffen folgende Themenbereiche:
- Fahrerassistenzsysteme, Steer-by-wire/Brake-by-Wire
- Brennstoffzelle/Elektroantrieb/Hybridantrieb
- Erneuerbare Energie
- Fußgängerschutz
- Verwendung wiederverwertbarer Rohstoffe
Sicherheit
Verwendung wiederverwertbarer Rohstoffe] Nach Zahlen der WHO sterben 1,2 Millionen Menschen jährlich an den direkten Folgen von Verkehrsunfällen. Alle Maßnahmen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit zusammen haben dazu beigetragen, dass sich die Zahl der bei einem Verkehrsunfall getöteten Personen (2004: etwa 5800, 1971: ca. 21000) in Deutschland auf dem niedrigsten Stand seit Einführung der Statistik im Jahre 1953 bewegt. Angesichts eines vielfach höheren Fahrzeugbestands und insgesamt gewachsener Fahrleistungen ein beachtlicher Erfolg. Die Sicherheit von Insassen und potenziellen Unfallgegnern von Kraftfahrzeugen ist abhängig von organisatorischen und konstruktiven Maßnahmen, sowie dem persönlichem Verhalten der Verkehrsteilnehmer.
- Zu den organisatorischen Maßnahmen zählen zum Beispiel: Verkehrslenkung (Straßenverkehrsordnung mit Verkehrsschildern oder etwas moderner durch Verkehrsleitsysteme), gesetzliche Regelungen (Gurtpflicht, Telefonierverbot), Verkehrsüberwachung und straßenbauliche Maßnahmen.
- Die konstruktiven Sicherheitseinrichtungen moderner Automobile lassen sich grundsätzlich in zwei verschiedene Bereiche eingliedern.
- Passive Sicherheitseinrichtungen sollen, wenn ein Unfall nicht zu vermeiden ist, die Folgen abmildern. Dazu zählen: Sicherheitsgurt, Sicherheitskopfstütze, Gurtstraffer, Airbag, Überrollbügel, deformierbare Lenkräder mit ausklinkbaren Lenksäulen, Knautschzone, Seitenaufprallschutz, konstruktive Maßnahmen zum Unfallgegnerschutz
- Aktive Sicherheitseinrichtungen sollen einen Unfall verhindern oder in der Schwere herabsetzen. Beispiele: ABS, ESP.
- Persönliche Maßnahmen, wie defensives Fahren, korrektes Einhalten der Verkehrsvorschriften oder Training der Fahrzeugbeherrschung, beispielsweise bei einem Fahrsicherheitstraining helfen das persönliche Unfallrisiko zu vermindern. Verkehrserziehunng speziell für Kinder.
- In Österreich wurde vor kurzem ein Gesetz erlassen, das ein Fahren mit Licht auch am Tag gebietet. Ziel dieser Kampagne ist es, die menschlichen Sinneneindrücke auf die Gefahrenquellen zu fokussieren und somit die Zahl der Verkehrstoten zu verringern. Laut Schätzungen des Bundesministeriums werden jährlich 15 Verkehrstote weniger erwartet. Auch in Deutschland wird eine solche Maßnahme in Erwägung gezogen.
Auswirkungen der Automobilisierung
Österreich
Wirtschaft
Kaum ein anderes industrielles Massenprodukt hat den Alltag der Menschheit mehr verändert als das Automobil. Seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts hat es mehr als 2500 Unternehmen gegeben, die Automobile produzierten. Viele Unternehmen, die im 19. Jahrhundert Eisenwaren oder Stahl produzierten, fingen Mitte des Jahrhunderts mit der Fertigung von Waffen oder Fahrrädern an und entwickelten so die Kenntnisse, die Jahrzehnte später im Automobilbau benötigt wurden. Selbst heute gibt es noch viele kleine Betriebe im Bereich Automobilproduktion, die nur eine handvoll – zumeist exklusive – Fahrzeuge produzieren, beispielsweise die Unternehmen Stutz (USA) oder Morgan (GB). Siehe auch: Autoindustrie
Mobilität
Autoindustrie Kernpunkt der Bedeutung des Automobils ist die Mobilität, aber auch die Flexibilität. Bis in das 18. Jahrhundert gab es als Fortbewegungsmittel nur die Kutsche und das Pferd. Mit Erfindung der Eisenbahn konnte zwar die Geschwindigkeit gesteigert werden, aber man war an Fahrpläne und bestimmte Haltepunkte gebunden. Erst das Automobil ermöglichte die universelle und individuelle Fortbewegung, sowie den flexiblen schnellen Transport von Gütern. Insgesamt waren zum 1. Januar 2004 49.648.043 Automobile in Deutschland zugelassen. Die weite Verbreitung und intensive Nutzung von Kraftfahrzeugen führt heute in Ballungsgebieten zuweilen zu Problemen, da die Anzahl der Nutzer zu groß ist (Stau). Der Güterverkehr auf der Straße ist eine elementarer Bestandteil der heutigen Wirtschaft. So erlaubt es Flexibilität der Nutzfahrzeuge auch, leicht verderbliche Waren direkt zum Einzelhandel bzw. zum Endverbraucher zu bringen. Mobile Baumaschinen übernehmen heute einen großen Teil der Bauleistungen. Just-in-time-Lieferungen ermöglichen einen viel schnelleren Bauablauf. Beton wird in Betonwerken gemischt und anschließend mit Spezialfahrzeugen zur Baustelle gebracht, mobile Betonpumpen ersparen den Gerüst- oder Kranbau.
Risiken
Für die durch das Automobil ermöglichte Mobilität nimmt die Gesellschaft einige Risiken auf sich. Die Luftverschmutzung durch die Abgase der Verbrennungsmotoren nimmt, gerade in Ballungsräumen, z.T. gesundheitsschädigende Ausmaße an (Stichwort Smog, Feinstaub). Die Kraftstoffe der Motoren beinhalten giftige Substanzen wie Xylol, Toluol, Benzol sowie Aldehyde. Noch giftigere Bleizusätze sind zumindest in Europa und den USA nicht mehr üblich. Auch der überwiegend vom Automobil verursachte Straßenlärm schädigt die Gesundheit. Der Verbrauch von Mineralöl, einem fossilen Energieträger zum Betrieb des Automobils erzeugt einen CO₂-Ausstoß von mehreren Millionen Tonnen jährlich und trägt so erheblich zum Treibhauseffekt bei. Die Vorkommen an fossilen Energieträgern, insbesondere Erdöl, sind begrenzt. Die Verteilung der Vorkommen und der Verbraucher führt zu politischen Konflikten bis hin zu militärischen Auseinandersetzungen. Der enorme Flächenverbrauch für Fahrzeuge und Verkehrswege zerstört den Lebensraum für Menschen, Tiere und Pflanzen. Die Fertigung des Automobils verbraucht darüber hinaus erhebliche Mengen an Rohstoffen, Wasser und Energie. Je nach Weltanschauung gehen die dafür Angaben jedoch weit auseinander. Nach Angaben der Automobilindustrie werden nur etwa 2700 l je hergestellten Fahrzeug als Abwasser in die Kanalisation beziehungsweise in das Klärwerk entlassen, die auch noch zu einem gewissen Teil aus den Sozialräumen stammen. (Quelle: [http://www.audi.com/reports/umwelterklaerung_neckarsulm.pdf Audi (pdf)]). Greenpeace geht im Greenpeacemagazin 4/97 von einem Verbrauch von 20.000 l für einen Mittelklassewagen aus. Der Spiegel Special 11/1998 berechnet für die Herstellung eines PKW der oberen Mittelklasse (etwa: Mercedes E-Klasse) gar 226.000 Liter Wasser. Die Wasserwirtschaft sieht branchenpositive 380.000 l für ein Fahrzeug als notwendig an. Die Automobilindustrie arbeitet daher an alternativen Konzepten, die jedoch erst durch politische bzw. wirtschaftliche Zwänge größere Verbreitung erlangen. Zu den Gefahren des Kraftfahrzeug-Verkehrs bzw. zu Verkehrsunfällen siehe unter Kapitel Sicherheit.
Gebrauchsgegenstand vs. Kultursymbol
Das Auto ist, genau besehen, in erster Linie ein Gebrauchsgegenstand, das drei besondere Vorzüge hat. Es ist ein Transportmittel, dass #größere bis große Lasten (Transport) #binnen kurzer Zeit über große Entfernungen (Mobilität) #bei größtmöglicher Flexibilität der einzelnen Person (Individualität) bewegen kann. Damit erhöht es die Leistungsfähigkeit und Produktivität einer Gesellschaft. Als solches ist es von nicht zu unterschätzendem Wert für das tägliche Leben, und man kann nicht nur mit Recht sagen, dass es heute ein wesentlicher Teil unseres Lebens geworden ist - es hat es über die Jahrzehnte seiner Entwicklung geprägt und strukturiert. Ohne Mobilität ist heute schlicht nichts mehr denkbar. Unser Gesellschafts- und besonders unser Wirtschaftssystem wurde über Jahre einer enormen Zentralisierung unterworfen. Das Stadtbild ist in erster Linie durch Verkehr und die für ihn notwenige Infrastruktur geprägt. Bemerkenswert daran ist, dass dieser Prozess der Entwicklung unserer Gesellschaft kein bewusst gesteuerter, sondern ein im Grunde willkürlich oder den Interessen der Wirtschaft bzw. der Produktnachfrage unterworfener ist. Das Auto ist aber weit mehr als ein Gebrauchsgegenstand. In vielen Ländern - dazu zählen bei weitem nicht nur Amerika oder Deutschland - ist das Auto Symbol für Stärke, für Liquidität oder Reichtum und Modernität. Ein Auto zu besitzen, ist eine Prestigeangelegenheit, welches Auto man besitzt ebenso. Das Auto gliedert sich prachtvoll in die Lebenswelt eines 'modernen' Menschen ein. Persönliche Ziele wie zum Beispiel Macht (die sich etwa im investierten Geld spiegelt), Schnelligkeit oder Leistungsfähigkeit, Unabhängigkeit (im Auto bin ich frei und autonom) finden sich darin wieder. Das Auto befriedigt zentrale Bedürfnisse, Träume, Ideale und geht in diesem Sinne weit über seinen praktischen Wert hinaus. Der Markt zehrt davon schon seit Jahrzehnten. Autowerbung funktioniert nur selten beziehungsweise nur teilweise über die praktischen Vorzüge, die ein Modell bieten kann. Stattdessen wird das Auto zum zweiten Zuhause, größtmöglicher Komfort für Fahrer und Insassen und alle möglichen Zusatzfunktionen belegen dieses immer wieder aufs Neue. Es sind also zwei Faktoren, die die Verbreitung des Autos derart vorangestrieben haben: #sein wirtschaftlicher Gebrauchswert und #seine Popularität unter der Bevölkerung und daraus resultiert ein dritter nicht unbedeutender Punkt: die Autoindustrie ist eine große Stütze unseres Wirtschaftssystems, das um seiner selbst Willen und der Stabilität der Gesellschaft wegen den Willen zur (Selbst-)Erhaltung produziert. Die genannten positiven Eigentschaften haben ihre Kehrseite, denn das Auto prägt unser Leben auch in anderer Weise (siehe dazu auch Risiken):
- das Stadtbild ist hauptsächlich geprägt von Verkehr und Infrastruktur (Straßennetz)
- Lärm und Umweltverschmutzung mindern die Lebensqualität
- der Energieverbrauch ist enorm
- das Auto verleitet zur Fortbewegung ohne Bewegung - der Gesundheit nur bedingt zuträglich. Kaum ein anderes Objekt unseres täglichen Lebens vereint derart gegensätzliche Eigenschaften. Gemessen an den gesamtgesellschaftlichen Problemen, die durch das Auto entstanden sind, ist die Frage berechtigt, ob die Vorzüge, die im Gegensatz dazu eher individualistischer Natur sind (also in erster Linie den einzelnen Menschen bedienen), tatsächlich ausreichend sind, um diese aufzuwiegen.
Diverses über das Automobil

Hersteller
Folgende Hersteller sind die 5 stärksten Automarken in West-Europa:
- Renault (Neuzulassungen in Stück: 2003: 1.505.000, 2004: 1.483.000, 2005: 1.455.000)
- VW (Neuzulassungen in Stück: 2003: 1.415.000, 2004: 1.391.000, 2005: 1.411.000)
- Ford (Neuzulassungen in Stück: 2003: 1.228.000, 2004: 1.254.000, 2005: 1.203.000)
- Peugeot (Neuzulassungen in Stück: 2003: 1.197.000, 2004: 1.150.000, 2005: 1.172.000)
- Opel (Neuzulassungen in Stück: 2003: 989.000, 2004: 981.000, 2005: 968.000) Folgende Hersteller sind die 5 stärksten Automarken in Deutschland:
- VW (Neuzulassungen in Stück: 2003: 600.360, 2004: 602.725, 2005: 604.000)
- Mercedes (Neuzulassungen in Stück: 2003: 369.099, 2004: 360.425, 2005: 354.000)
- Opel (Neuzulassungen in Stück: 2003: 332.781, 2004: 334.794, 2005: 345.000)
- BMW (Neuzulassungen in Stück: 2003: 253.376, 2004: 276.982, 2005: