Ingenieurwissenschaften

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Die Watt-Dampfmaschine, eine wichtige Triebfeder für die industrielle Revolution, unterstreicht die Bedeutung der Technik in der modernen Geschichte. Dieses Modell steht im Hauptgebäude der ETSIIM der Polytechnischen Universität Madrid.

Als Ingenieurwissenschaften (auch Ingenieurwesen oder technische Wissenschaften) werden diejenigen Wissenschaften bezeichnet, die sich in ihrem Bereich mit der Forschung und der technischen Entwicklung oder auch Konstruktion sowie der Produktionstechnik beschäftigen. Dabei werden naturwissenschaftliche Erkenntnisse meist anwendungsorientiert erforscht und praktisch angewendet.

Zur Abgrenzung von der allgemeinen Technologie, die sich mit den allgemeinen Prinzipien der Technik beschäftigt, nennt man die einzelnen technischen Disziplinen zuweilen auch spezielle Technologien. Die meisten Ingenieurwissenschaften wurden im Laufe der industriellen Revolution zu eigenständigen Wissenschaften, die meist in der Physik ihre theoretische Basis haben. Erfahrungswissen ist aber viel älter und stammt meist aus dem Handwerk, insbesondere dem Hüttenwesen, der Feinmechanik (Uhren- und Apparatebau), dem Mühlenbau (Bau von Wasser- und Windmühlen) und dem Schmiedehandwerk.

Übersicht[Bearbeiten]

Die klassischen Ingenieurwissenschaften sind das Bauingenieurwesen (einschließlich Vermessungswesen), der Maschinenbau und die Elektrotechnik. Historisch bedeutsam sind außerdem der Bergbau, das Hüttenwesen (Metallurgie) und das Markscheidewesen. Die Architektur vereint Elemente der Ingenieurwissenschaften mit jenen der bildenden Kunst. Hinzugezählt werden auch die jüngeren Studiengänge Energietechnik, Sicherheitstechnik, Haus- und Gebäudetechnik, das Chemieingenieurwesen, die Verfahrenstechnik, die Umwelttechnik sowie die Feinwerktechnik.

Es gibt Überschneidungen zwischen diesen Disziplinen, so dass die Übergänge fließend sind. Besonders deutlich wird dies bei der Physikalischen Technik.

Das Wirtschaftsingenieurwesen kombiniert Wirtschaftswissenschaften (Betriebswirtschaftslehre und Volkswirtschaftslehre), Rechtswissenschaften und eine oder mehrere Ingenieurwissenschaften in einem eigenen, interdisziplinären wissenschaftlichen Studium. Ähnliches gilt für den Studiengang des Patentingenieurwesens.

Strittig ist, ob die Informatik bzw. der Teilbereich Software Engineering bereits eine Ingenieurwissenschaft ist.

Geschichte[Bearbeiten]

Die Geschichte der Ingenieurwissenschaften reicht weit zurück in die Anfänge der Menschheit. In der Steinzeit gab es erste Werkzeuge wie Faustkeile, später auch steinerne Bohrer, Sägen und Schaber, die somit frühe Vorläufer der Produktionstechnik darstellen. In der neolithischen Revolution wurden die Menschen sesshaft und gingen von der Periode der Jäger und Sammler über zu Ackerbau und Viehzucht. Erste Häuser wurden gebaut und somit das Bauingenieurwesen begründet. Gegen Ende der Steinzeit wurde auch das Kupfer entdeckt, das zunächst durch Schmieden und bald auch durch Gießen be- und verarbeitet werden konnte. Durch Zulegieren von Zinn entstand die Bronze, die der nachfolgenden Bronzezeit ihren Namen gab.

In den frühen Hochkulturen Mesopotamiens wurden bereits erste Ingenieure an Palast- oder Tempelschulen ausgebildet in Lesen, Schreiben und der Berechnung verschiedener Bauten und Geräte. Gebaut wurden viele große Städte, Paläste und Tempel sowie monumentale Grabstätten wie die Pyramiden.

Die antiken Griechen machten große Fortschritte in der Mechanik, die für die Ingenieurwissenschaften große Bedeutung hatte und hat. Archimedes beschrieb die einfachen Maschinen: Die schiefe Ebene, die Schraube, den Hebel, den Flaschenzug und weitere. Ktesibios gilt als Begründer der Hydraulik und sein Schüler Philon von Byzanz schrieb Bücher über Katapulte, die bereits durch Experimente verbessert wurden. Heron entwickelte ein Gerät, das sich durch Dampfkraft bewegen konnte. Die Römer machten vor allem beim Straßen- und Brückenbau Fortschritte.[1]

Im Mittelalter wurden viele Klöster, Burgen und Kathedralen gebaut. Auch die Militärtechnik verbesserte sich - neben den Burgen vor allem auf dem Gebiet der Katapulte und Tribocke. Die seit der Spätantike bekannten Wind- und Wassermühlen verbreiteten sich in ganz Europa und wurden zu einer wichtigen Energiequelle. Sie trieben oft Getreidemühlen an, aber auch Hammerwerke und andere Maschinen. Die Mühlenbauer waren Experten auf dem Gebiet der Mechanik und waren beim Entstehen des Maschinenbaus wichtig.

In der Renaissance entwarf Leonardo da Vinci eine Vielzahl von Maschinen, die ihrer Zeit teilweise weit voraus waren. Ab Mitte des 16. Jahrhunderts entstanden die sogenannten Maschinenbücher, in denen Ingenieure sich in lateinischer Sprache an Fürsten wandten, aber oft auch in lebenden Sprachen an ihre Kollegen. Gebildete Ingenieure wandten sich auch den wiederentdeckten antiken Schriften zur Mechanik zu und nutzten ihre Erkenntnisse. Im 17. und 18. Jahrhundert wandten sich Gelehrte und Wissenschaftler mehr den praktischen Problemen zu. Viele Gebiete der Physik, insbesondere die Mechanik wurden nun mathematisch weiterentwickelt. Galileo Galilei beschäftigte sich beispielsweise mit den Fallgesetzen und fand eine mathematische Formulierung. Es kam immer öfter vor, dass naturwissenschaftliche Erkenntnisse in technische Neuerungen umgesetzt werden konnten.

Im Laufe des 18. Jahrhunderts wurden in Frankreich zahlreiche Schulen für Ingenieure gegründet, die sich unter anderem mit dem Straßen- und Brückenbau, dem Bergbau, dem militärischen Festungsbau, oder Artillerie beschäftigten. 1794 wurde die Ecole Polytechnique gegründet, in der die gemeinsamen mathematischen und naturwissenschaftlichen Grundlagen der verschiedenen Disziplinen unterrichtet wurden. Absolventen besuchten nach ihrem Abschluss eine der vorgenannten Spezialschulen. Für den Bedarf der Industrie wurde die École Centrale des Arts et Manufactures gegründet, die für höhere Positionen in Unternehmen ausbildete, und mehrere Ecole des Arts et Métiers, die für mittlere Positionen (Meister-Ebene) ausbildeten.

In England kam es Mitte des 18. Jahrhunderts zur Industriellen Revolution. Thomas Newcomen baute 1712 die erste funktionierende Dampfmaschine, die in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts durch James Watt entscheidend verbessert wurde und sich ab etwa 1800 schnell ausbreitete. Mit dem neuen Puddelverfahren konnte man Stahl in großen Mengen herstellen, der für den Bau von Dampfmaschinen, Textilmaschinen, Lokomitiven und Schienen sowie Werkzeugmaschinen genutzt wurde.

Um den großen Vorsprung in der Industrialisierung gegenüber England aufzuholen, kam es in Deutschland im 19. Jahrhundert zu zahlreichen Gründungen sogenannter Polytechnischer Schulen, die sich an der französischen Ecole Polytechnique orientierten. Sie wurden im Laufe des Jahrhunderts zu Technischen Hochschulen aufgewertet und bekamen in der Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert schließlich das Promotionsrecht und waren damit den älteren Universitäten gleichgestellt. Viele wurden später auch in Universitäten oder technische Universitäten umgewandelt.

Selbstverständnis[Bearbeiten]

Die Ingenieurwissenschaften sind angewandte Wissenschaften. Forschung wird meist in Bezug zu praktisch einsetzbarer Technik, Verfahren, Methoden, Anwendungen oder Geräten betrieben. Es wird auch Grundlagenforschung betrieben, aber der quantitativ größte Arbeitsbereich liegt in der praktischen Umsetzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse bei der Realisierung technischer Produkte oder Verfahren.

Grundlegend gewandelt hat sich die Ingenieurwissenschaft durch die Einführung der Computer. Während vorher mit langwierigen Berechnungen und Versuchen die konstruktiven Annahmen überprüft werden mussten bzw. Daten für die Konstruktion lieferten (etwa die Festigkeit eines Stahlträgers), so können heute immer mehr Versuche durch numerische Simulationen am Computer ersetzt werden. Durch das hierdurch bedingte bessere Verständnis technischer Zusammenhänge besteht die Tendenz, heutzutage weniger auf Abschätzungen und mehr auf Simulationen zu vertrauen.

Ausbildung[Bearbeiten]

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Ingenieurwissenschaften werden an Hochschulen ((technische) Universitäten, Fachhochschulen) und Berufsakademien gelehrt. Die Studiengänge schließen an Berufsakademien mit einem staatlichen Diplom (BA), bzw. ab 2009 mit Bachelor of Engineering ab, an Hochschulen mit einem akademischen Bachelor, Diplom oder Master, in Österreich z. T. auch mit einem Magister, ab. Die akademischen Grade Bachelor und Master in entsprechend akkreditierten Studiengängen an Fachhochschulen, Universitäten oder technischen Hochschulen sind jeweils gleichgestellt; der erfolgreiche Masterabschluss berechtigt zur Promotion.

Die Kultusministerkonferenz und die Innenministerkonferenz hatten 2002 beschlossen, die Masterabschlüsse von Universitäten und nach Akkreditierung auch von Fachhochschulen als Zugangsberechtigung für den höheren Dienst anzuerkennen.[2] Aufgrund der Erfahrungen mit der Akkreditierung regte die Innenministerkonferenz an, auf die gesonderte Eignungsfeststellung zu verzichten und damit allen Masterabschlüssen den Zugang zum höheren Dienst zu gewähren. Nach Beschluss von Kultusministerkonferenz und Innenministerkonferenz trat am 1. Januar 2008 eine geänderte Vereinbarung in Kraft.[3]

Der Master of Engineering (Meister im Ingenieurwesen) kann im Bereich der Ingenieurwissenschaften verliehen werden. Je nach inhaltlicher Ausrichtung des Studiengangs kann in den Ingenieurwissenschaften auch der Master of Science (Meister der Wissenschaften) verliehen werden. Masterstudiengänge sind nach den Profiltypen „stärker anwendungsorientiert“ (M.Eng.) und „stärker forschungsorientiert“ (M.Sc.) zu differenzieren und können entsprechend den unterschiedlichen Aufgaben der Hochschulen sowohl an Universitäten als auch an Fachhochschulen angeboten werden.[4] Gleiches gilt für die entsprechenden Bachelorstudiengänge.

An den bis Anfang der 1970er Jahre üblichen Ingenieurschulen gab es den Ing. (grad.), den graduierten Ingenieur, als staatlichen Abschluss.

Im Jahre 2005 wurde die Studie „Indikatoren zur Ausbildung im Hochschulbereich“ veröffentlicht. Der Studie zufolge gefährdet der Mangel an jungen Ingenieuren sogar den Technologiestandort Deutschland. Im Vergleich der OECD-Länder weise Deutschland in den letzten Jahren zwar einen starken Zuwachs in der Anfängerquote bei den Ingenieurwissenschaften auf, sie bleibe jedoch immer noch weit hinter dem Niveau anderer Länder zurück.

Die Fächergruppe Mathematik / Naturwissenschaften verzeichnete einen Zuwachs von mehr als 1000 Absolventen, ebenso stieg die Anzahl der Informatiker. Physiker und Chemiker liegen jedoch auf sehr niedrigem Niveau, was die Anzahl der Absolventen betrifft.

Als besonders problematisch wird die Situation in den Ingenieurwissenschaften beschrieben. Nur noch 18,1 % der Hochschulabsolventen verfügen über einen ingenieurwissenschaftlichen Studienabschluss. Die Zahl der Absolventen betrug im Jahre 2003 rund 33.000.

Die Berufschancen für Ingenieurwissenschaftler werden als „sehr günstig“ eingestuft. Ein Jahr nach dem Studienabschluss stehen der Expertise „Bericht zur technologischen Leistungsfähigkeit Deutschlands 2005“ zufolge mehr als 90 % der Ingenieure und Informatiker in einem regulären Erwerbsverhältnis.

Es wird demnach ausdrücklich empfohlen, bei jungen Menschen das Interesse für die Aufnahme eines Studiums in den für die technologische Leistungsfähigkeit Deutschlands wichtigen Bereichen zu wecken und insbesondere Frauen für die technischen Berufe zu mobilisieren.

Grundlagenfächer, auf denen die Ingenieurwissenschaften aufbauen, sind die Mathematik und die Physik, insbesondere deren Teilbereiche Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik, aber auch die Chemie (z. B. im Werkstoff- und Baustoffbereich) oder die Geologie (im Bereich des Bauingenieurwesens). Zu diesen Grundlagenfächern gesellen sich methodenorientierte Grundlagenfächer wie beispielsweise die Konstruktionslehre, sowie ergänzende Grundlagen aus der Betriebswirtschaft und Informatik. Orientiert am Stand von Wissenschaft und Technik im 21. Jahrhundert und den Lehrplänen der technischen Universitäten und Fachhochschulen können die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften wie folgt gegliedert werden (Quelle: HÜTTE – Das Ingenieurwissen, Springer 2007):

  • Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundlagen (Mathematik und Statistik, Physik, Chemie)
  • Technologische Grundlagen (Werkstoffe, Technische Mechanik, Technische Thermodynamik, Elektrotechnik, Messtechnik, Regelungs- und Steuerungstechnik, Technische Informatik)
  • Grundlagen für Produkte und Dienstleistungen (Entwicklung und Konstruktion, Produktion)
  • Ökonomisch-rechtliche Grundlagen (Betriebswirtschaft, Management, Normung, Recht, Patente)

Im Jahr 2012 gab es in Deutschland 77.775 Absolventen in der Fächergruppe Ingenieurwissenschaften an Hochschulen in Deutschland, davon schlossen 41.296 Absolventen ihr Studium mit einem Bachelor- und 13.606 mit einem Masterabschluss ab.[5]

Einzelne Ingenieurwissenschaften[Bearbeiten]

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Auf den naturwissenschaftlichen Grundlagen setzen die Ingenieurwissenschaften auf. In den Grenzbereichen zwischen den Arbeitsgebieten etablieren sich häufig eigenständige Fächer wie die Mechatronik zwischen Maschinenbau (Mechanik) und Elektronik, welche mit der Zeit auch zu eigenen Fächern auswachsen können.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Ingenieurwissenschaft – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Quellen[Bearbeiten]

  1. Agricola-Gesellschaft (Hrsg.): Technik und Wissenschaft
  2. Vereinbarung der Innenministerkonferenz vom 6. Juni 2002 und der Kultusministerkonferenz vom 24. Mai 2002 über den „Zugang zu den Laufbahnen des höheren Dienstes durch Masterabschluss an Fachhochschulen“ (Memento vom 27. Juni 2007 im Internet Archive)
  3. Vereinbarung „Zugang zu den Laufbahnen des höheren Dienstes durch Masterabschluss an Fachhochschulen“ vom 20. September 2007/7. Dezember 2007 (Memento vom 19. Februar 2009 im Internet Archive)
  4. [1] (PDF; 13 kB), Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 12. Juni 2003
  5. Selbstständigkeit in Deutschland – Zahlen und Fakten Abgerufen am 21. Januar 2013.