Um kulturelle Werte von Landschaft in Landschaftsplanungen stärker zu berücksichtigen wurden sie in dieser Arbeit als kulturelle Landschaftsfunktionen bestimmt, die sich in ein System aus Landschaftsfunktionen einordnen, wie es Landschaftsplanungen insgesamt zugrunde liegen kann. Neben bereits ausdifferenzierten naturhaushalterischen Landschaftsfunktionen umfasst es damit folgende kulturelle Landschaftsfunktionen: - bedeutungstragende und sinnstiftende Funktion - Handlungsfunktion - ästhetische und stimmungsstiftende Funktion - Kommunikationsfunktion - Wissensfunktion - Kontinuitätsfunktion - Gestaltungs- und Ausdrucksfunktion - Ordnungs- und Orientierungsfunktion Ihnen sind jeweils Teilfunktionen zugeordnet. Die kulturellen Funktionen stehen in einem hierarchischen Verhältnis zueinander. Übergeordnete kulturelle Funktionen sind die bedeutungstragende und sinnstiftende sowie die Handlungsfunktion. Die Funktionen können sich wechselseitig bedingen oder in Konkurrenz zueinander stehen. Nachdem Werte nicht aus der Landschaft, sondern nur aus der Gesellschaft bestimmt werden können, bildete die Untersuchung der gesellschaftlichen Konzepte hinter den zentralen Begriffen „Werte“, „Raum und Landschaft“ sowie „Kultur“ eine Grundlage zu ihrer Bestimmung. Ein Schwerpunkt lag auf der Auswertung sozialwissenschaftlicher Theorien. Dabei wurde auch ein auf Planungstauglichkeit angelegtes Verständnis der zentralen Begriffe dieser Arbeit geschaffen. Gewählt wurde ein utilitaristischer und zweckrationaler Zugang zu Werten, ein anthropologischer Zugang zu Kultur und ein konstitutions- und handlungstheoretischer Zugang zu Raum und Landschaft; Landschaft wird als Spezifikation von Raum verstanden. Die andere Grundlage zur Bestimmung kultureller Werte bildete die Untersuchung von Entwicklungstrends, von sozialempirischen Untersuchungen sowie eine Untersuchung prosaischer Darstellungen. An die Ausprägung der kulturellen Funktionen sowie von Raum und Landschaft insgesamt wurden im Ergebnis der Untersuchungen Anforderungen in Form von Hypothesen formuliert, die den Zugang zu Raum und Landschaft weiter erklären. Sie haben den Charakter von Prinzipien, insofern Präferenzen in hohem Maße gebietsspezifisch sind. In der Planung gängige Wertmaßstäbe und Urteile werden damit zum Teil in Frage stellt, so die Hypothese eines ästhetisierenden Zugangs zu Landschaft. Andere werden spezifischer gefasst, so die Rolle von Elementen für die Konstitution oder die Rolle von Wissen und von Natürlichkeit für das Schönheitserleben einer Landschaft. Einige zentrale Hypothesen, die Anlass für diese Arbeit waren bzw. die aus dem theoretischen Teil der Untersuchung entwickelt wurden, konnten im sozialempirischen Teil nicht bestätigt werden. Dies gilt maßgeblich für die Zukunftsperspektive, die Landschaft enthält, die jedoch im Regelfall nicht gefragt ist. Wertgebend ist landschaftliche Kontinuität, die Geschichten erzählt, indem sie die Vergangenheit aufzeigt und Erinnerungen manifest macht. Nicht vollständig aufrecht erhalten werden konnte die im theoretischen Teil der Arbeit aufgebaute Hypothese, dass Landschaftsplanungen stärker gruppenspezifisch anzulegen sind. Verbleibt hier eine Überprüfung des Milieukonzepts auf landschaftsspezifische Fragestellungen, so zeigt sich andererseits relativ klar, dass Landschaft eher für das gruppenübergreifend Geteilte steht. Sie ist nicht Gegenstand eines Luxusgeschmacks, sondern Gemeingut. Klarer zu unterscheiden sind jedoch die Erwartungshaltungen aufgrund der Perspektive als Einheimischer oder Tourist. Für die Planung bedeutet das eine deutlichere Unterscheidung zwischen der Definition der landschaftlichen Eigenart und eines landschaftlichen Images. Beide können für die Konstruktion eines Leitbildes Maßstäbe setzten, wobei ein eigenartbasiertes Leitbild eher den Ansprüchen einer gemeinwohlorientierten Planung genügt, ein Image eher auch einem Bedürfnis nach Inszenierung nachkommt. Landschaftsplanungen sind darin zu stärken, produktiven Landnutzungen ein Landschaftsnutzungsinteresse gegenüberzustellen, das zumeist nichtproduktiver und immaterieller Art ist. Dieses Landschafts-nutzungsinteresse ist über die kulturellen Landschaftsfunktionen abgebildet. In Landschaftsplanungen sollten sie entsprechend differenziert betrachtet werden, um die unmittelbaren gesellschaftlichen Anforderungen an Landschaft umfänglich aufzubereiten und zur Verhandlung zu stellen. Sie materiellen klar benennbaren Interessen allein als Komplexparameter und übergreifende emotionale Bedeutungszuschreibungen gegenüber zu stellen, stärkt ihre Verhandlungsposition nicht. Gerade auch im Zuge eines zunehmenden Landnutzungsdrucks ist dies notwendig. Zu sondieren, welche Rolle einer jeden der kulturellen Funktionen für die künftige Entwicklung einer Landschaft zukommt, sollte darüber hinaus Bestandteil eines Planungsprozesses werden, insofern gerade auch dienende Funktionen für die Ausjustierung der Richtung der weiteren Entwicklung notwendig sind, die sich ansonsten schnell auf Fortschreibungen der Vergangenheit anhand einer expertenbasierten Vorstellung von der Eigenart einer Landschaft nach romantischem Ideal beschränken kann. Im Gegenzug wären auch die Landnutzungsinteressen einer gesellschaftlichen Aushandlung der Inanspruchnahme des Gemeinguts Landschaft besser zugänglich zu machen, indem sie beispielsweise fachplanerisch ebenso raumspezifisch und umfassend aufbereitet und der abwägenden Gesamtplanung zugänglich gemacht werden. Als Forderung betrifft das vor allen die Landwirtschaft. Einen konzeptionellen Anschluss finden die Ergebnisse dieser Arbeit im Konzept der Ökosystemdienstleistungen. Es eröffnet den Zugang zu einer stärkeren Integration ökonomischer und insbesondere sozialempirischer Methoden in Landschaftsplanungen. Zur methodischen Stärkung von Landschafsplanungen, insbesondere für die raumspezifische Integration der gesellschaftlichen Aspekte, die es im Zusammenhang mit kulturellen Werten von Landschaft in Landschaftsplanungen stärker zu berücksichtigen gilt, wird darin in Ergänzung zu nutzerunabhängigen Methoden und explizit über partizipative Methoden hinaus ein großes Potenzial gesehen. Gefragt ist also ein Methodenmix, der sich auch vor dem Hintergrund einer inkonsistenten theoretischen Basis weniger an theoretischer Stringenz orientieren kann. Der interdisziplinäre Anspruch an Landschaftsplanungen steigt damit. Er kann sich im Ergebnis z. B. in einer Verräumlichung sozialer Dimensionen und der beschreibenden Erfassung der expliziten und impliziten Dimension landschaftlicher Werte beispielsweise in Storylines äußern. Einer stringenten Erfassung landschaftlicher Funktionen auch in ihrer kulturellen Dimension und einer methodischen Weiterentwicklung unbenommen bleibt es originäre planerische Herausforderung in jedem Einzelfall, mit dem Nichtfaktischen umzugehen. Eine Leitbildentwicklung unter diesen Vorzeichen kann erheblich von der Anwendung von Szenarien profitieren. Szenarien können auch den gesellschaftlichen Diskurs über die angestrebte Entwicklung unter Anerkennung der Variabilität, die Eigenart als zentraler planerischer Wertmaßstab innewohnt, stärken. In der Konsequenz können diese Ansätze zu einer Demokratisierung einer Landschaftsplanung beitragen, die stärker auf die Handlungs- und Lebensrealität der Menschen ausgerichtet und stärker als Aushandlungsinstanz über Verfügungsrechte verstanden werden sollte.:1 KONTEXT, AUFGABE UND VORGEHENSWEISE 6 1.1 ANLASS 6 1.2 AUSGANGSSITUATION 6 1.2.1 GESELLSCHAFTLICHE EINORDNUNG UND PLANUNGSVERSTÄNDNIS 6 1.2.2 ENTWICKLUNG DES THEMAS KULTURLANDSCHAFT IN DER FORSCHUNG UND IM PLANERISCHEN DISKURS 7 1.2.3 ÜBEREINKÜNFTE 10 1.2.4 DEFIZITE IN DER PLANUNGSPRAXIS 10 1.2.4.1 Inhalte 10 1.2.4.2 Begründungen 11 1.2.5 KONSEQUENZEN 12 1.3 AUFGABE 12 1.4 RAUMBEZUG UND INSTRUMENTELLER BEZUG 13 1.5 VORGEHENSWEISE 14 2 BEGRIFFE UND DEREN KONZEPTE 16 2.1 ZWECK UND VORGEHEN DER BEGRIFFSANALYSE 16 2.2 WERTE 16 2.2.1 PLANUNG UND WERTE 16 2.2.2 WERTEDISKURS IN PHILOSOPHIE UND SOZIOLOGIE 18 2.2.2.1 der philosophische Diskurs zur Relativität von Werten 19 2.2.2.2 der philosophisch-soziologische Diskurs um die Werturteilsfreiheit der empirischen Wissenschaften 19 2.2.3 EINORDNUNG DIESER ARBEIT 23 2.2.3.1 Relativität und sachlicher Gehalt 25 2.2.3.2 Veränderbarkeit 26 2.2.3.3 Seinsollen 27 2.2.3.4 Fazit und Herausforderungen 28 2.3 LANDSCHAFT UND WERTE 29 2.3.1 VOM GUT ZUR FUNKTION 29 2.3.2 VON DER FUNKTION ZUM POTENZIAL 32 2.4 RAUM 32 2.4.1 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN ZUM RAUMVERSTÄNDNIS 32 2.4.2 PHYSISCH-MATERIELLE RAUMKONZEPTE 33 2.4.2.1 Arten und Merkmale 33 2.4.2.2 Reflexion und Kritik 34 2.4.3 KONSTITUTIONS- UND HANDLUNGSTHEORETISCHE ANSÄTZE 35 2.4.3.1 Arten und Merkmale 35 2.4.3.2 Dualismus und Dualitäten 36 2.4.3.3 Kritik und Reflexion 39 2.4.4 VERGLEICH UND POSITIONIERUNG 41 2.4.4.1 Verbreitung von Raumkonzepten und gesellschaftliche Übereinkunft über ein Raumverständnis 41 2.4.4.2 Planerische Handhabe: Raum in dieser Arbeit 42 2.4.4.3 Zusammenfassung 45 2.5 LANDSCHAFT UND RAUM 45 2.5.1 ENTWICKLUNG DES BEGRIFFSVERSTÄNDNISSES VON LANDSCHAFT 46 2.5.1.1 Historische Bedeutungen 46 2.5.1.2 Physis versus Konstrukt 46 2.5.1.3 Gestalt versus Bild 47 2.5.1.4 Natur versus Kultur 47 2.5.2 VERSTÄNDNIS ZUM VERHÄLTNIS VON LANDSCHAFT UND RAUM 48 2.5.2.1 Gestalt- und Schaffensaspekt 49 2.5.2.2 Zweckaspekt 49 2.6 KULTUR 50 2.6.1 ETYMOLOGIE 50 2.6.2 GEGENWÄRTIGES KULTURVERSTÄNDNIS 52 2.6.3 ANTONYME 53 2.6.4 DICHOTOMIEN UND BRÜCKEN AUSGEWÄHLTER KONZEPTE 54 2.6.4.1 Kultur im weiten oder im engen Sinne: Alltagskultur oder Kunst? 54 2.6.4.2 Eine mögliche Brücke zwischen einem weitem und einem engen Kulturverständnis: „KULTUR“ als Voraussetzung und Aufgabe von „Kultur“ 55 2.6.4.3 Vergangenheitsbezug und Zukunftsperspektive 56 2.6.4.4 Eine mögliche Brücke zwischen Vergangenheitsbezug und Zukunftsperspektive: Kultur als Vervollkommnung 58 2.6.4.5 Andere Dichotomien 61 2.6.4.6 Kultur und Religion 62 2.6.5 ZUSAMMENFASSUNG: KULTUR IN DIESER ARBEIT 63 2.6.5.1 Einordnung und Grundverständnis 63 2.6.5.2 Merkmale 64 2.7 LANDSCHAFT UND KULTUR: ANSÄTZE ZU EINER SYSTEMATIK 65 2.7.1 VORGEHENSWEISE 66 2.7.2 SYSTEMATIK 66 2.7.3 METHODISCHE KONSEQUENZEN 70 2.8 ZUSAMMENFASSUNG UND KRITIK 72 3 ERWARTUNGSHALTUNGEN UND PRÄFERENZEN 74 3.1 VORGEHENSWEISE 74 3.1.1 AUSWAHL UND AUSWERTUNG SOZIALEMPIRISCHER UNTERSUCHUNGEN 74 3.1.2 GRENZEN DER UNTERSUCHUNG 75 3.1.3 UNTERSUCHUNG VON ENTWICKLUNGSTRENDS 76 3.1.4 UNTERSUCHUNG VON BELLETRISTIK 77 3.1.5 AUFBAU 77 3.2 ZUKUNFTSSTUDIEN. TRIEBKRÄFTE GESELLSCHAFTLICHER ENTWICKLUNGEN UND GESELLSCHAFTLICHE ENTWICKLUNGSTRENDS 78 3.2.1 GLOBALISIERUNG UND GLOKALISIERUNG 78 3.2.2 MOBILITÄT 79 3.2.3 DEMOGRAFISCHER WANDEL 81 3.2.4 WERTE UND WANDEL 82 3.2.4.1 Individualität, Pluralität und Gemeinschaftlichkeit 83 3.2.4.2 traditionelle Werte und postmaterialistische Einstellungen 84 3.2.5 LEBENSSTANDARD UND BILDUNG 86 3.2.6 ENTINSTITUTIONALISIERUNG UND ENGAGEMENT 87 3.2.7 ZEIT UND FREIZEIT 88 3.2.8 LANDSCHAFT, RAUM UND ORT 90 3.2.9 ZUSAMMENFASSUNG, SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 93 3.2.9.1 Trends 93 3.2.9.2 Bedarfe 94 3.3 SOZIALEMPIRISCHE UNTERSUCHUNGEN: PRÄFERENZEN 96 3.3.1 LANDSCHAFTSWAHRNEHMUNG UND ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN LANDSCHAFT 96 3.3.1.1 Landschaftswahrnehmung 96 3.3.1.2 allgemeine Anforderungen an Landschaft als Bestandteil der Lebensqualität 98 3.3.2 DIE BEDEUTUNGSTRAGENDE UND SINNSTIFTENDE FUNKTION 99 3.3.2.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 99 3.3.2.2 Bedarf nach Heimat und ihre Dimensionen 100 3.3.2.3 räumliche Dimensionen 102 3.3.2.4 zeitliche Orientierung 108 3.3.2.5 Verräumlichung zeitlicher Dimensionen 111 3.3.2.6 soziale Dimensionen 113 3.3.2.7 Kritik am Konzept und Ablehnung von Heimat 114 3.3.2.8 Merkmale von Raum und Landschaft als Heimat 116 3.3.2.9 landschaftliche Prägung 123 3.3.2.10 Zusammenfassung 126 3.3.3 DIE KONTINUITÄTSFUNKTION 130 3.3.3.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 130 3.3.3.2 Ergebnisse aus sozialempirischen Untersuchungen und Schlussfolgerungen 131 3.3.3.3 Gruppenspezifik 133 3.3.3.4 Zusammenfassung 133 3.3.4 DIE ORDNUNGS- UND ORIENTIERUNGSFUNKTION 134 3.3.5 DIE WISSENSFUNKTION 136 3.3.5.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 136 3.3.5.2 Kritik des Aussagegehalts der vorliegenden Untersuchungen 137 3.3.5.3 gesuchte Kenntnis 138 3.3.5.4 Wissen der Menschen über ihre Landschaft und die Abhängigkeit von der Nutzung 140 3.3.5.5 andere Faktoren, welche die Landschaftskenntnis beeinflussen 141 3.3.5.6 Wunsch nach mehr Kenntnis 143 3.3.5.7 Wirkung von Wissen auf die Wertschätzung von Landschaft 145 3.3.5.8 Zusammenfassung 146 3.3.6 DIE GESTALTUNGS- UND AUSDRUCKSFUNKTION 150 3.3.6.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 150 3.3.6.2 Wahrnehmung und Beurteilung von Landschaftsveränderungen 152 3.3.6.3 gewünschte Veränderungen 157 3.3.6.4 Gruppenspezifik 158 3.3.6.5 Zusammenfassung 159 3.3.7 DIE ÄSTHETISCHE UND STIMMUNGSSTIFTENDE FUNKTION 160 3.3.7.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 160 3.3.7.2 Ästhetik und Identität. Zwischen dem Schönen und dem Eigenen 161 3.3.7.3 Ästhetik und Handlungsbezug. Zwischen dem Schönen und dem Nützlichen 163 3.3.7.4 Natur und Schönheit 172 3.3.7.5 wie eine schöne Landschaft aussieht 176 3.3.7.6 Merkmale, die eine Landschaft unattraktiv machen 189 3.3.7.7 Einflussfaktoren 190 3.3.7.8 Zusammenfassung 192 3.3.8 DIE HANDLUNGSFUNKTION 198 3.3.8.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 198 3.3.8.2 Bedeutung von Landschaft für die Arbeit 199 3.3.8.3 Bedeutung von Landschaft für die Erholung 199 3.3.8.4 Formen landschaftsbezogener Erholung 203 3.3.8.5 Anforderungen an die Landschaft 207 3.3.8.6 Gruppenspezifik 208 3.3.8.7 Zusammenfassung 212 3.3.9 DIE KOMMUNIKATIONSFUNKTION 213 3.3.9.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 213 3.3.9.2 Partizipation und Engagement 214 3.3.9.3 Kommunikation und Interaktion 218 3.3.9.4 Zusammenfassung 219 3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 221 4 REFLEXION UND KONSEQUENZEN 222 4.1 INHALTE 222 4.1.1 ÜBERGREIFENDE HYPOTHESEN 222 4.1.1.1 Aneignung, Diskurs und Kommunikation 222 4.1.1.2 Vergangenheitsorientierung und Gestaltungswunsch 223 4.1.1.3 vom Diskurs zum Handeln 226 4.1.1.4 Nutzbarkeit, Eigenart und Schönheit 227 4.1.1.5 Ästhetische Merkmale 229 4.1.1.6 Wissen 230 4.1.1.7 Natur und Kultur 230 4.1.1.8 Heimat 231 4.1.2 KULTURELLE FUNKTIONEN 231 4.1.2.1 Charakterisierung der Funktionen 231 4.1.2.2 Hierarchien und Interdependenzen. 235 4.2 METHODISCHE KONSEQUENZEN 236 4.2.1 ZUR AUSGESTALTUNG DES PLANUNGSPROZESSES UND ZUR ROLLE SOZIALEMPIRISCHER UNTERSUCHUNGEN 238 4.2.1.1 Potenziale sozialempirischer Methoden 238 4.2.1.2 Defizite der verschiedenen Methodenkomplexe 239 4.2.1.3 Kombination 241 4.2.1.4 Weiterentwicklung der Bestandteile 243 4.2.1.5 Leitbildentwicklung 247 4.2.1.6 räumlicher Bezug 249 4.2.1.7 Schlussfolgerungen 251 4.2.2 GRUPPENSPEZIFIK 252 4.2.2.1 Einflussfaktoren 252 4.2.2.2 Kritik monofaktorieller Klassifizierungen 257 4.2.2.3 mehrfaktorielle Klassifizierungen 260 4.2.2.4 eigene Differenzierung 263 4.2.2.5 Zielgruppen 266 4.2.2.6 Zusammenfassung 267 4.3 KONZEPTIONELLE UND INSTRUMENTELLE KONSEQUENZEN 267 4.3.1 ÖKOSYSTEMDIENSTLEISTUNGEN 267 4.3.1.1 das Konzept 267 4.3.1.2 Landschaftsfunktionen und Ökosystemdienstleistungen 268 4.3.2 INSTRUMENTELLE UMSETZUNG 270 4.3.2.1 Raum- und Landschaftsplanung 270 4.3.2.2 Landschaftsplanung und Landnutzungsplanung 271 4.4 WEITERFÜHRENDER FORSCHUNGSBEDARF 272 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 275 6 LITERATUR 277 7 ABBILDUNGEN 299 8 TABELLEN 302 9 ANHANG 303 9.1 ANHANG 1: WERTE UND WERTSYSTEME IM PHILOSOPHISCHEN UND SOZIOLOGISCHEN DISKURS: EINE ÜBERSICHT 304 9.1.1 WERTLEHRE/ WERTEHTIK, WERTPHILOSOPHIE, WERTIRRATIONALISMUS 304 9.1.2 VERANTWORTUNGSETHIKEN: METAPHYSISCHE WERTLEHRE, TELEOLOGISCHE UND RELIGIÖSE KONZEPTE 305 9.1.2.1 metaphysische Wertlehren 305 9.1.2.2 Naturteleologie 305 9.1.3 UNIVERSALISTISCHE PRINZIPIENETHIKEN 306 9.1.3.1 Utilitarismus 306 9.1.4 ABSCHWÄCHUNG DER STRIKTEN DICHOTOMIE ZWISCHEN SEIN UND SOLLEN 307 9.1.5 WERTRELATIVISMUS 307 9.1.6 (NEU-)POSITIVISMUS, WERTSUBJEKTIVISMUS, WERTINDIVIDUALISMUS: 307 9.1.6.1 Positivismus 308 9.1.6.2 Wertsubjektivismus 308 9.2 ANHANG 2: KONNOTATIONEN IM ANTHROPOLOGISCHEN KULTURBEGRIFF NACH KROEBER UND KLUCKHOHN (1952) 309 9.3 ANHANG 3: EAGLETONS „KULTUR“ UND „KULTUR“ IM VERGLEICH 310 9.4 ANHANG 4: ERKENNTNISSE ZU KULTURELLEN FUNKTIONEN VON RAUM UND LANDSCHAFT AUS DER BEGRIFFSANALYSE 311 9.4.1 BEDEUTUNGSTRAGENDE UND SINNSTIFTENDE FUNKTION 311 9.4.2 GESTALTUNGS- UND AUSDRUCKSFUNKTION 313 9.4.3 ORDNUNGS- UND ORIENTIERUNGSFUNKTION 315 9.4.4 KONTINUITÄTSFUNKTION 315 9.4.5 WISSENSFUNKTION 316 9.4.6 ÄSTHETISCHE UND STIMMUNGSSTIFTENDE FUNKTION 317 9.4.7 KOMMUNIKATIONSFUNKTION 317 9.4.8 HANDLUNGSFUNKTION 318 9.5 ANHANG 5: AUSGEWERTETE EMPIRISCHE SOZIALWISSENSCHAFTLICHE UNTERSUCHUNGEN ZUM LANDSCHAFTSBEWUSSTSEIN UND ZU ERWARTUNGSHALTUNGEN AN LANDSCHAFT. ÜBERSICHT UND KERNAUSSAGEN 319 9.6 ANHANG 6: FACETTEN DES HEIMATEMPFINDENS DER AUTOREN IN GROPP ET AL. (2004) 339 9.7 ANHANG 7: ANSPRÜCHE AUSGEWÄHLTER FREIZEITAKTIVITÄTEN AN LANDSCHAFT 343 9.8 ANHANG 8: LANDSCHAFTSELEMENTE UND LANDSCHAFTSBESTANDTEILE, DIE „GEFALLEN“ 347 9.9 ANHANG 9: TRADITIONELLE UND POSTMATERIELLE WERTORIENTIERUNGEN IM VERGLEICH 350

Aus der Einleitung: "Um Kosten in der Produktentwicklung weiter zu minimieren und gleichzeitig die Qualität der zu fertigenden Produkte zu gewährleisten, nehmen virtuelle Methoden in der Produktentwicklung einen immer größeren Stellenwert ein (Stelzer & Eigner, 2009). An die Maßhaltigkeit von umgeformten Blechteilen werden ständig höhere Anforderungen gestellt. Die Ursachen für Maßabweichungen an gefertigten Blechteilen resultieren maßgeblich aus den Berechnungsmodellen, die das System Werkzeug-Blechteil-Umformmaschine bisher in der Virtuellen Produktentwicklung noch nicht vollständig und exakt abbilden können. Mehrere Zyklen händischer Änderungen an den Umformwerkzeugen sind heute noch die Regel. Dieser Prozess wird bei der Blechumformung als Einarbeitungsphase bezeichnet und wird von Spezialisten des Werkzeugbaus unter Nutzung von unscharfem Erfahrungswissen durchgeführt. Der Zyklus der manuellen Einarbeitungsphase im Bereich des Werkzeugbaus steht den wirtschaftlichen Forderungen zum schnelleren Serienanlauf und zur Kostensenkung entgegen. Hier kann die Verkürzung des Einarbeitungsprozesses dienlich sein."

Aus der Einleitung: "In der Vergangenheit wurden Konsumgüter für Massenmärkte entwickelt und produziert. Mittlerweile sind viele Märkte gesättigt und die Produkte haben sich in diesen Märkten funktional immer mehr angenähert. Dies bedeutete, dass die Produkte kostenoptimiert hergestellt werden müssen, um auf diesem Käufermarkt wettbewerbsfähig zu sein (Baumberger 2007). Gleichzeitig ist ein zunehmender Individualisierungswunsch durch die Kunden festzustellen (Fraunhofer Institut ISI 1998). Somit werden auch immer mehr kundenindividuelle Produkte gefordert (Huber et al. 2008). Durch den gesellschaftlichen Wandel hin zu einer Informationsgesellschaft hat der Kunde zusätzlich eine sehr spezifische Vorstellung von dem, was er möchte und gleichzeitig stehen ihm durch die Vernetzung mehr Anbieter zur Auswahl und stärken somit seine Position gegenüber den Unternehmen (Schaller et al. 2004)."

Die deterministische Modellierung des Niederschlags-Abfluss(N-A)-Prozesses mit flächendifferenzierten, prozessbasierten Modellen ist von zahlreichen Unsicherheiten beeinflusst. Diese Unsicherheiten resultieren hauptsächlich aus den genutzten Daten, die Messfehlern unterliegen sowie für eine flächendifferenzierte Modellierung entsprechend aufbereitet werden müssen, und der Abstraktion der natürlichen Prozesse im Modell selbst. Da N-A-Modelle in der hydrologischen Praxis vielfältig eingesetzt werden, sind Zuverlässigkeitsaussagen im Hinblick auf eine spezielle Anwendung nötig, um das Vertrauen in die Modellergebnisse zu festigen. Die neu entwickelte Strategie zur Analyse und Simulation der Unsicherheiten eines flächendifferenzierten, prozessbasierten N-A-Modells ermöglicht eine umfassende, globale und komponentenbasierte Unsicherheitsbestimmung. Am Beispiel des mesoskaligen Einzugsgebiets der Schwarzen Pockau/Pegel Zöblitz im mittleren Erzgebirge wird der Einfluss maßgebender Unsicherheiten im N-A-Prozess sowie deren Kombination zu einer Gesamt-Unsicherheit auf den Gebietsabfluss aufgezeigt. Zunächst werden die maßgebenden Unsicherheiten separat quantifiziert, wobei die folgenden Methoden eingesetzt werden: (i) Monte-Carlo Simulationen mit flächendifferenzierten stochastischen Bodenparametern zur Analyse des Einflusses unsicherer Bodeninformationen, (ii) Bayes’sche Inferenz und Markov-Ketten-Monte-Carlo Simulationen, die eine Unsicherheitsbestimmung der konzeptionellen Modellparameter der Abflussbildung und -konzentration ermöglichen und (iii) Monte-Carlo Simulationen mit stochastisch generierten Niederschlagsfeldern, die die raum-zeitliche Variabilität interpolierter Niederschlagsdaten beschreiben. Die Kombination der Unsicherheiten zu einer hydrologischen Unsicherheit und einer Gesamt-Unsicherheit erfolgt ebenfalls mit Monte-Carlo Methoden. Dieses Vorgehen ermöglicht die Korrelationen der Zufallsvariablen zu erfassen und die mehrdimensionale Abhängigkeitsstruktur innerhalb der Zufallsvariablen empirisch zu beschreiben. Die Ergebnisse zeigen für das Untersuchungsgebiet eine Dominanz der Unsicherheit aus der raum-zeitlichen Niederschlagsverteilung im Gebietsabfluss gefolgt von den Unsicherheiten aus den Bodeninformationen und den konzeptionellen Modellparametern. Diese Dominanz schlägt sich auch in der Gesamt-Unsicherheit nieder. Die aus Messdaten abgeleiteten Unsicherheiten weisen eine Heteroskedastizität auf, die durch den Prozessablauf geprägt ist. Weiterhin sind Indizien für eine Abhängigkeit der Unsicherheit von der Niederschlagsintensität sowie strukturelle Defizite des N-A-Modells sichtbar. Die neu entwickelte Strategie ist prinzipiell auf andere Gebiete und Modelle übertragbar. / Modelling rainfall-runoff (R-R) processes using deterministic, spatial distributed, process-based models is affected by numerous uncertainties. One major source of these uncertainties origins from measurement errors together with the errors occurring in the process of data processing. Inadequate representation of the governing processes in the model with respect to a given application is another source of uncertainty. Considering that R-R models are commonly used in the hydrologic practise a quantification of the uncertainties is essential for a realistic interpretation of the model results. The presented new framework allows for a comprehensive, total as well as component-based estimation of the uncertainties of model results from spatial distributed, process-based R-R modelling. The capabilities of the new framework to estimate the influence of the main sources of uncertainties as well as their combination to a total uncertainty is shown and analysed at the mesoscale catchment of the Schwarze Pockau of the Ore Mountains. The approach employs the following methods to quantify the uncertainties: (i) Monte Carlo simulations using spatial distributed stochastic soil parameters allow for the analysis of the impact of uncertain soil data (ii) Bayesian inference und Markov Chain Monte Carlo simulations, yield an estimate of the uncertainty of the conceptual model parameters governing the runoff formation and - concentration processes. (iii) Monte Carlo simulations using stochastically generated rainfall patterns describing the spatiotemporal variability of interpolated rainfall data. Monte Carlo methods are also employed to combine the single sources of uncertainties to a hydrologic uncertainty and a total uncertainty. This approach accounts for the correlations between the random variables as well as an empirical description of their multidimensional dependence structure. The example application shows a dominance of the uncertainty resulting from the spatio-temporal rainfall distribution followed by the uncertainties from the soil data and the conceptual model parameters with respect to runoff. This dominance is also reflected in the total uncertainty. The uncertainties derived from the data show a heteroscedasticity which is dominated by the process. Furthermore, the degree of uncertainty seems to depend on the rainfall intensity. The analysis of the uncertainties also indicates structural deficits of the R-R model. The developed framework can principally be transferred to other catchments as well as to other R-R models.

The study examines to what degree well-documented present and life-time psychotic symptoms in a group of former psychiatric inpatients are ascertained when using the Diagnostic Interview Schedule (DIS). The Inpatient Multidimensional Psychiatric Scale (IMPS) and the Manual for the Assessment and Documentation of Psychopathology/Diagnostische Sichtlochkartei (AMDP/DiaSika) Interview-Checklist approach were used for the “clinical” evaluations of symptoms. The results indicate fair concordance between the two clinical approaches and the DIS with regard to the presence of any delusional or hallucination symptoms. Low to poor agreement was found in the assessment of many of the rather specific hallucinations and delusions. Generally, the concordance found was higher when compared to the more clinical AMDP/DiaSiKa approach than to the IMPS. More detailed comparisons with diagnostic subgroups of schizophrenic and schizoaffective patients substantiated the findings in the overall sample. Overall it was reconfirmed that the DIS approach is limited to those patients who are cooperative and at least partly remitted.

Cognitive behavioral therapy (CBT) is efficacious for panic disorder with agoraphobia (PD/A). Nevertheless, the active ingredients of treatment and the mechanisms through which CBT achieves its effects remain largely unknown. The mechanisms of action in CBT (MAC) study was established to investigate these questions in 369 patients diagnosed with PD/A. The MAC study utilized a multi-center, randomized controlled design, with two active treatment conditions in which the administration of exposure was varied, and a wait-list control group. The special feature of MAC is the way in which imbedded experimental, psychophysiological, and neurobiological paradigms were included to elucidate therapeutic and psychopathological processes. This paper describes the aims and goals of the MAC study and the methods utilized to achieve them. All aspects of the research design (e.g., assessments, treatment, experimental procedures) were implemented so as to facilitate the detection of active therapeutic components, and the mediators and moderators of therapeutic change. To this end, clinical, behavioral, physiological, experimental, and genetic data were collected and will be integrated.

In jeder Produktentwicklung ist besonders die Abstimmung deren Ziele und Inhalte zu Beginn wichtig. Klare Kommunikation und übereintreffendes Verständnis der Aufgabenstellung legen den Grundstein für eine erfolgreiche Entwicklung. Bisher werden Entwicklungsziele im Maschinenbau hauptsächlich in detaillierten Anforderungslisten (Peschges, 2015), Pflichtenheften und Lastenheften (Bender et al., 2018, Jacoby, 2019) festgehalten, die aufgrund ihres Detaillierungsgrades nicht auf einen Blick erfassbar oder präsentierbar sind. Auch in anderen Branchen gibt es Methoden zur Zieldefinition, die jedoch meist nur Teilaspekte einer Entwicklung abbilden können. Im Industriedesign beispielsweise wird unter anderem mit sogenannten schriftlichen Design Briefs (Rao, 2017) gearbeitet, die die Entwicklungsziele feststecken. Mithilfe des Visionsmodells werden verschiedene Herangehensweisen in Kombination mit Erfahrungswissen aus der Industrie zu einer ganzheitlichen und verständlichen Methode verbunden. [... aus der Einleitung]

Beobachtungen der vergangenen Jahre zeigen, dass sich Unternehmen für die Entwicklung von Produkten zunehmend global verteilt aufstellen (Lindemann und Kern 2016). So bieten verteilt arbeitende Teams neben potenziellen Kostensenkungen und kürzeren Entwicklungszeiten auch die Möglichkeit, Synergieeffekte effektiv nutzen zu können. Insbesondere für die Entwicklung immer komplexer werdender Produkte, die an der Schnittstelle von Maschinenbau, Elektrotechnik oder Informatik entstehen, ist die überregionale Zusammenarbeit von Experten aus den verschiedenen Bereichen notwendig (Bavendiek et al. 2018a). Erst die Kooperation in verteilten Teams erlaubt es, das weltweit verteilte Know-How zu bündeln. Um den Produktentwicklungsprozess bedarfsgerecht zu unterstützen existiert eine Vielzahl von Methoden, die in den vergangenen Jahren einen immer größer werdenden Stellenwert in der Industrie erlangt haben. Trotz ihrer empirisch nachgewiesenen Vorteile für die Produktentwicklung (Graner & Behr 2012) lässt sich in der Praxis oftmals nur ein zögerlicher Methodeneinsatz beobachten (Gericke et al. 2016). Gerade in verteilten Entwicklungsprojekten stellt sich der Methodeneinsatz als Herausforderung dar, da viele Methoden für den Einsatz an einem Standort konzipiert und daher nur eingeschränkt für die spezifischen Anforderungen der verteilten Anwendung ausgelegt sind (Walter et al. 2016). Methoden können allerdings erst dann ihr volles Potential entfalten, wenn sie an die vorherrschende Entwicklungssituation angepasst werden. Allerdings fehlt zurzeit das Wissens um die entscheidenden Faktoren zur Beschreibung des Entwicklungskontextes in der standortverteilten Produktgenerationsentwicklung, was letztendlich dazu führt, dass Methoden zurzeit nicht bedarfs- und situationsgerecht an die entsprechende standortverteilte Entwicklungssituation angepasst werden können. Grundlegend hierfür ist zusätzlich ein allgemeingültiges Verständnis des Begriffs standortverteilte Produktgenerationsentwicklung. [... aus der Einleitung]

In the last decade, high-order methods have gained increased attention. These combine the convergence properties of spectral methods with the geometrical flexibility of low-order methods. However, the time step is restrictive, necessitating the implicit treatment of diffusion terms in addition to the pressure. Therefore, efficient solution of elliptic equations is of central importance for fast flow solvers. As the operators scale with O(p · N), where N is the number of degrees of freedom and p the polynomial degree, the runtime of the best available multigrid algorithms scales with O(p · N) as well. This super-linear scaling limits the applicability of high-order methods to mid-range polynomial orders and constitutes a major road block on the way to faster flow solvers. This work reduces the super-linear scaling of elliptic solvers to a linear one. First, the static condensation method improves the condition of the system, then the associated operator is cast into matrix-free tensor-product form and factorized to linear complexity. The low increase in the condition and the linear runtime of the operator lead to linearly scaling solvers when increasing the polynomial degree, albeit with low robustness against the number of elements. A p-multigrid with overlapping Schwarz smoothers regains the robustness, but requires inverse operators on the subdomains and in the condensed case these are neither linearly scaling nor matrix-free. Embedding the condensed system into the full one leads to a matrix-free operator and factorization thereof to a linearly scaling inverse. In combination with the previously gained operator a multigrid method with a constant runtime per degree of freedom results, regardless of whether the polynomial degree or the number of elements is increased. Computing on heterogeneous hardware is investigated as a means to attain a higher performance and future-proof the algorithms. A two-level parallelization extends the traditional hybrid programming model by using a coarse-grain layer implementing domain decomposition and a fine-grain parallelization which is hardware-specific. Thereafter, load balancing is investigated on a preconditioned conjugate gradient solver and functional performance models adapted to account for the communication barriers in the algorithm. With the new model, runtime prediction and measurement fit closely with an error margin near 5 %. The devised methods are combined into a flow solver which attains the same throughput when computing with p = 16 as with p = 8, preserving the linear scaling. Furthermore, the multigrid method reduces the cost of implicit treatment of the pressure to the one for explicit treatment of the convection terms. Lastly, benchmarks confirm that the solver outperforms established high-order codes.

With the widespread use of information systems in modern society comes a growing demand for customizable and adaptable software. As a result, systems are increasingly developed as families of products adapted to specific contexts and requirements. Features are an established concept to capture the commonalities and variability between system variants. Most prominently, the concept is applied in the design, modeling, analysis, and implementation of software product lines where products are built upon a common base and are distinguished by their features. While adaptations encapsulated within features are mainly static and remain part of the system after deployment, dynamic adaptations become increasingly important. Especially interconnected mobile devices and embedded systems are required to be context-sensitive and (self-)adaptive. A promising concept for the design and implementation of such systems are roles as they capture context-dependent and collaboration-specific behavior. A major challenge in the development of feature-oriented and role-based systems are interactions, i.e., emergent behavior that arises from the combination of multiple features or roles. As the number of possible combinations is usually exponential in the number of features and roles, the detection of such interactions is difficult. Since unintended interactions may compromise the functional correctness of a system and may lead to reduced efficiency or reliability, it is desirable to detect them as early as possible in the development process. The goal of this thesis is to adopt the concepts of features and roles in the formal modeling and analysis of systems and system families. In particular, the focus is on the quantitative analysis of operational models by means of probabilistic model checking for supporting the development process and for ensuring correctness. The tool ProFeat, which enables a quantitative analysis of stochastic system families defined in terms of features, has been extended with additional language constructs, support for a one-by-one analysis of system variants, and a symbolic representation of analysis results. The implementation is evaluated by means of several case studies which compare different analysis approaches and show how ProFeat facilitates a family-based quantitative analysis of systems. For the compositional modeling of role-based systems, role-based automata (RBA) are introduced. The thesis presents a modeling language that is based on the input language of the probabilistic model checker PRISM to compactly describe RBA. Accompanying tool support translates RBA models into the PRISM language to enable the formal analysis of functional and non-functional properties, including system dynamics, contextual changes, and interactions. Furthermore, an approach for a declarative and compositional definition of role coordinators based on the exogenous coordination language Reo is proposed. The adequacy of the RBA approach for detecting interactions within context-sensitive and adaptive systems is shown by several case studies.:1 Introduction 1.1 Engineering approaches for variant-rich adaptive systems 1.2 Validation and verification methods 1.3 Analysis of feature-oriented and role-based systems 1.4 Contribution 1.5 Outline 2 Preliminaries I Feature-oriented systems 3 Feature-oriented engineering for family-based analysis 3.1 Feature-oriented development 3.2 Describing system families: The ProFeat language 3.2.1 Feature-oriented language constructs 3.2.2 Parametrization 3.2.3 Metaprogramming language extensions 3.2.4 Property specifications 3.2.5 Semantics 3.3 Implementation 3.3.1 Translation of ProFeat models 3.3.2 Post-processing of analysis results 4 Case studies and application areas 4.1 Comparing family-based and product-based analysis 4.1.1 Analysis of feature-oriented systems 4.1.2 Analysis of parametrized systems 4.2 Software product lines 4.2.1 Body sensor network 4.2.2 Elevator product line 4.3 Self-adaptive systems 4.3.1 Adaptive network system model 4.3.2 Adaptation protocol for distributed systems II Role-based Systems 5 Formal modeling and analysis of role-based systems 5.1 The role concept 5.1.1 Towards a common notion of roles 5.1.2 The Compartment Role Object Model 5.1.3 Roles in programming languages 5.2 Compositional modeling of role-based behavior 5.2.1 Role-based automata and their composition 5.2.2 Algebraic properties of compositions 5.2.3 Coordination and semantics of RBA 6 Implementation of a role-oriented modeling language 6.1 Role-oriented modeling language 6.1.1 Declaration of the system structure 6.1.2 Definition of operational behavior 6.2 Translation of role-based models 6.2.1 Transformation to multi-action MDPs 6.2.2 Multi-action extension of PRISM 6.2.3 Translation of components 6.2.4 Translation of role-playing coordinators 6.2.5 Encoding role-playing into states 7 Exogenous coordination of roles 7.1 The exogenous coordination language Reo 7.2 Constraint automata 7.3 Embedding of role-based automata in constraint automata 7.4 Implementation 7.4.1 Exogenous coordination of PRISM modules 7.4.2 Reo for exogenous coordination within PRISM 8 Evaluation of the role-oriented approach 8.1 Experimental studies 8.1.1 Peer-to-peer file transfer 8.1.2 Self-adaptive production cell 8.1.3 File transfer with exogenous coordination 8.2 Classification 8.3 Related work 8.3.1 Role-based approaches 8.3.2 Aspect-oriented approaches 8.3.3 Feature-oriented approaches 9 Conclusion