Industrie 4.0 Ansätze haben sich in der fertigenden Industrie vielerorts etabliert. Big Data, IIoT und Künstliche Intelligenz (KI) ermöglichen neue Geschäftsmodelle und wirken sich dadurch auch verändernd auf Produktionssysteme aus. Mit dem Begriff der Industrie 5.0 formuliert sich ein menschzentrierter Ansatz. Die Praxisrelevanz dieser und ähnlicher Innovationen hängt maßgeblich davon ab, wie derartige Einsatzmöglichkeiten neuer, digitaler Technologien in die bestehenden Unternehmensstrukturen Einzug halten. Hierbei kommt es also auf Transfer und Akzeptanz neuer Technologien an. Digitalisierung gestaltet sich somit als sozio-technisches Problem. Dieser Beitrag gibt Einblick in aktuell verfolgte Transferansätze für Digitalisierung im Mittelstand und leistet einen Teil zu Theoriebildung, als dass er auch einen Ausblick auf weitere Aktivitäten in dem Umfeld liefert.

Aktuelle ökonomische Trends, wie die zunehmende Globalisierung und die wachsende Technisierung und Individualisierung vieler Konsumgüter, führen im Hinblick auf die zur Fertigung dieser Güter eingesetzte Automatisierungstechnik zu steigender Komplexität und hohen Flexibilitätsanforderungen. Ein Konzept zur Adressierung dieser Anforderungen ist die Auslegung von automatisierten Anlagen als modulares System flexibel kombinierbarer cyber-physischer Komponenten. Die namensgebende Einheit von mechatronischem Bauteil und lokaler Rechenkapazität ermöglicht Herstellern solcher Komponenten, Softwarebausteine für typische Steuer-, Bedien- oder Diagnoseaufgaben gebrauchsfertig vorzubereiten und so den (Re-)Engineeringaufwand bei der (Um-)Gestaltung des Gesamtsystems deutlich zu reduzieren. Allerdings stellt diese Vision hohe Ansprüche an die zugrundeliegende Softwarearchitektur, die von den derzeit zur Realisierung automatisierter Systeme eingesetzten Technologien nicht vollständig erfüllt werden. Das Paradigma der Agentenorientierung ist ein tragfähiger Ansatz zur Realisierung solcher lose gekoppelten verteilten Systeme und stellt durch leistungsfähige Interaktionsmechanismen sowie die enge Integration von semantischem Wissen zusätzliche Funktionalität in Aussicht: Als Agenten ausgelegte Komponenten könnten auch die logische Vernetzung untereinander während der Inbetriebnahme, nach Umrüstungen oder in Reaktion auf Betriebsstörungen teilweise selbst übernehmen. Dadurch ergeben sich Fähigkeiten wie Selbstkonfiguration und Selbstregeneration, die in der Fachliteratur unter dem Begriff Self-X zusammengefasst werden. Die fehlende Echtzeitfähigkeit, insbesondere in Bezug auf besagte Interaktionsmechanismen, hat jedoch bisher die Einsetzbarkeit von Agentensystemen in der Automatisierung limitiert und die Ausschöpfung der genannten Potentiale behindert. Deshalb wird in dieser Dissertation eine echtzeitfähige Laufzeitumgebung für Softwareagenten entworfen und anschließend die Überarbeitung bestehenden Kommunikationsmechanismen im Hinblick auf ihre Echtzeitfähigkeit vorgenommen. In diesem Kontext wird mit dem Konzept der semantischen Adressierung eine vielfältig einsetzbare Möglichkeit geschaffen, Nachrichten an ausgewählte Gruppen von Agenten mit bestimmten, semantisch beschriebenen Eigenschaften zur verschicken. Die dabei zur Wissensrepräsentation genutzten Taxonomie-Bäume bieten ein für viele Aufgabenstellungen ausreichendes Maß an Ausdrucksstärke und erlauben zudem die Verarbeitung unter harten Echtzeitbedingungen. Abschließend werden die geschaffenen Mechanismen in einem Antwortzeitmodell abgebildet, mit dem das rechtzeitige Reagieren eines Agentensystems auf lokal oder verteilt zu behandelnde Ereignisse überprüft und nachgewiesen werden kann. Damit wird ein Hauptkritikpunkt von Agentensystemen adressiert, was zu einer nachhaltigen Steigerung der Akzeptanz des Agentenparadigmas führen könnte. Während große Teile der erarbeiten Lösung als allgemeingültige Grundlagenforschung verstanden werden können, wird bei der Formulierung von Anforderungen, der Darstellung von Beispielen und der Erläuterung von Entwurfsentscheidungen immer wieder auf automatisierungstechnische Belange Bezug genommen. Außerdem wird am Ende der Arbeit eine kritische Bewertung der Ergebnisse vor dem Hintergrund eines möglichen Einsatzes in zukünftigen Automatisierungssystemen durchgeführt und damit das Gesamtbild abgerundet.

Aktuelle ökonomische Trends, wie die zunehmende Globalisierung und die wachsende Technisierung und Individualisierung vieler Konsumgüter, führen im Hinblick auf die zur Fertigung dieser Güter eingesetzte Automatisierungstechnik zu steigender Komplexität und hohen Flexibilitätsanforderungen. Ein Konzept zur Adressierung dieser Anforderungen ist die Auslegung von automatisierten Anlagen als modulares System flexibel kombinierbarer cyber-physischer Komponenten. Die namensgebende Einheit von mechatronischem Bauteil und lokaler Rechenkapazität ermöglicht Herstellern solcher Komponenten, Softwarebausteine für typische Steuer-, Bedien- oder Diagnoseaufgaben gebrauchsfertig vorzubereiten und so den (Re-)Engineeringaufwand bei der (Um-)Gestaltung des Gesamtsystems deutlich zu reduzieren. Allerdings stellt diese Vision hohe Ansprüche an die zugrundeliegende Softwarearchitektur, die von den derzeit zur Realisierung automatisierter Systeme eingesetzten Technologien nicht vollständig erfüllt werden. Das Paradigma der Agentenorientierung ist ein tragfähiger Ansatz zur Realisierung solcher lose gekoppelten verteilten Systeme und stellt durch leistungsfähige Interaktionsmechanismen sowie die enge Integration von semantischem Wissen zusätzliche Funktionalität in Aussicht: Als Agenten ausgelegte Komponenten könnten auch die logische Vernetzung untereinander während der Inbetriebnahme, nach Umrüstungen oder in Reaktion auf Betriebsstörungen teilweise selbst übernehmen. Dadurch ergeben sich Fähigkeiten wie Selbstkonfiguration und Selbstregeneration, die in der Fachliteratur unter dem Begriff Self-X zusammengefasst werden. Die fehlende Echtzeitfähigkeit, insbesondere in Bezug auf besagte Interaktionsmechanismen, hat jedoch bisher die Einsetzbarkeit von Agentensystemen in der Automatisierung limitiert und die Ausschöpfung der genannten Potentiale behindert. Deshalb wird in dieser Dissertation eine echtzeitfähige Laufzeitumgebung für Softwareagenten entworfen und anschließend die Überarbeitung bestehenden Kommunikationsmechanismen im Hinblick auf ihre Echtzeitfähigkeit vorgenommen. In diesem Kontext wird mit dem Konzept der semantischen Adressierung eine vielfältig einsetzbare Möglichkeit geschaffen, Nachrichten an ausgewählte Gruppen von Agenten mit bestimmten, semantisch beschriebenen Eigenschaften zur verschicken. Die dabei zur Wissensrepräsentation genutzten Taxonomie-Bäume bieten ein für viele Aufgabenstellungen ausreichendes Maß an Ausdrucksstärke und erlauben zudem die Verarbeitung unter harten Echtzeitbedingungen. Abschließend werden die geschaffenen Mechanismen in einem Antwortzeitmodell abgebildet, mit dem das rechtzeitige Reagieren eines Agentensystems auf lokal oder verteilt zu behandelnde Ereignisse überprüft und nachgewiesen werden kann. Damit wird ein Hauptkritikpunkt von Agentensystemen adressiert, was zu einer nachhaltigen Steigerung der Akzeptanz des Agentenparadigmas führen könnte. Während große Teile der erarbeiten Lösung als allgemeingültige Grundlagenforschung verstanden werden können, wird bei der Formulierung von Anforderungen, der Darstellung von Beispielen und der Erläuterung von Entwurfsentscheidungen immer wieder auf automatisierungstechnische Belange Bezug genommen. Außerdem wird am Ende der Arbeit eine kritische Bewertung der Ergebnisse vor dem Hintergrund eines möglichen Einsatzes in zukünftigen Automatisierungssystemen durchgeführt und damit das Gesamtbild abgerundet.

Heilpflanzen haben auf globaler Ebene stark zum Gesundheitswesen und im ländlichen Raum zur Sicherung der Lebensgrundlage beigetragen. Die stete Gewährleistung einer Versorgung mit Heilpflanzen als Rohstoff ist existenziell für die Ausschöpfung eines vollen Produktionspotenzials. Da sich die Beschaffung von Heilpflanzen jeher auf das Ernten und Wildsammeln in der freien Natur beschränkte, nehmen methodische Anbausysteme eine wichtige Rolle in der Unterstützung kommerzialisierter Einsatzzwecke ein. Dementsprechend ist die Schaffung einer lokal- basierten, systematischen Bewirtschaftung in Abstimmung mit vorhandenen Produktionssystemen und lokalen Akteurinnen und Akteuren dringend erforderlich. Unter Bezugnahme auf die Fallstudie ‚Java Island‘ wird sich diese Arbeit folgend mit den derzeitigen Nutzungstypen hiesiger Heilpflanzen und einer möglichen Transformation deren Herstellungsprozesses befassen sowie die lokalen Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Bewirtschaftung und Produktion von Heilpflanzen in Java auswerten. Dieses drei Ebenen umfassende Multiple-Case-Study-Design wird hierbei zunächst Java Island (erste Ebene, Hauptcase), dann eine Kontextualisierung des Ernte- und Wildsammelystems in freier Natur sowie eines gezielten Anbausystems (zweite Ebene) und schließlich die Schaffung kommerzieller Produktionssysteme (dritte Ebene und individueller Case) zur Erkenntnisfindung einbeziehen. Dabei wird ein Hybridmodell aus dem socioecological-coevolution system und der participatory diagnostic investigation angewandt um die Vernetzung zwischen Heilpflanzen als Rohstoff und lokalen Akteurinnen und Akteuren und deren Produktionssystem zu untersuchen. In Verwendung eines qualitativen und quantitativen Mischverfahrens werden so (1) asiatisch-stämmige Heilpflanzen begutachtet, (2) die finanzielle Leistungsfähigkeit dreier Produktionssysteme analysiert, (3) ein Befund zu lokalen Produktions bedürfnissen erstellt sowie (4) ein Vorschlag zur Schaffung einer nachhaltigen Bewirtschaftung solcher Produktionssysteme erstellt. Nach eingehender Auswertung der Forschungsliteratur zeigen sich dabei drei ausschlaggebende Schwerpunkte in der nachhaltigen Bewirtschaftung asiatisch- stämmiger Heilpflanzen; speziell deren Kommerzialisierungs- und Produktionspotenzial, deren Nutzungstyp, sowie institutionelle Aspekte. Hierbei stellt sich in den zwei primär vorhandenen Produktionssystemen ein schrittweiser Übergang heraus vom Ernten und Wildsammeln in der Natur hin zum methodischen Anbausystem. Entsprechend lässt sich der Trend erkennen, dass Heilpflanzen in Südasien vorwiegend Verwendung in der medizinischen Versorgung der lokalen Bevölkerung und kulturell-traditioneller Medizin finden, während Südostasien und China vor allem auf deren Kommerzialisierung setzen. Betrachtet man die institutionellen Aspekte, ergeben sich für die Verwendung von Heilpflanzen eine Kluft in aktuellen Bestimmungen und deren praktischen Anwendung, welche der Vereinheitlichung auf lokaler, nationaler und globaler Ebene bedürfen. Eine zukünftige Bewirtschaftung asiatisch-stämmiger Heilpflanzen muss daher eine Beziehung herstellen zwischen ihrer Produktionsleistung, möglichen Absatzmärkten, relevanten Interessensvertreterinnen und -vertretern sowie dem lokalen Potenzial und Bedürfnissen. In dieser Arbeit wird entsprechend einer Analyse dreier Produktionssysteme angestellt, um deren Leistungsfähigkeit und Durchführbarkeit zu bewerten. Angewandt wurde hierbei das Input-Process-Output Modell, um den Transformationsprozess eines Inputfaktors auf drei Outputfaktoren verständlich zu machen: verbesserter Zugang zu Waldgebieten, finanzielle Leistungsindikatoren, und geerntete Rohstoffe. So zeigt sich auf Mikro-, sprich Haushalts-, ebene unter finanziellen Aspekten eine größere Attraktivität für das Ernten und Wildsammeln in der Natur, während auf Makro-, sprich wirtschaftlicher, ebene methodische Anbausysteme finanziell besser abschneiden. Basierend auf der Bewertung der finanziellen Leistungen der drei behandelten Produktionssysteme werden partizipative Diagnose- und Dialogmethoden herangezogen, um lokale Bedürfnisse und Interessen besser verstehen und dabei helfen zu können, nachhaltige Produktionssystem zu erschaffen. Die in der Arbeit gefundenen Ergebnisse geben Auskunft über die Erkennung von systemischen Problemen, sichere und schädliche Verfahren, Wünsche und Ziele für die zukünftige Entwicklung, Wege zur kooperativen Umsetzung, zu priorisierende Pflanzenarten und über institutionelle Unterstützungsmöglichkeiten. Entsprechend werden mögliche Prioritätensetzungen aufgezeigt, durch welche die Leistung von möglichen Produktionssystemen gesteigert werden kann. Unter der Bedingung von langzeitlich ausgerichteter Unterstützung wird eine Vereinigung von Interessensvertretern und Interessensvertreterinnen unterbreitet, um, uneingeschränkt demokratisch und in Zusammenarbeit zwischen relevanten Akteurinnen und Akteuren, der Gewährleistung von Lokalinteressen und -bedürfnissen Rechnung zu tragen. In einer gegenüberstellenden Analyse der drei besprochenen Produktions systeme werden deren jeweilige Eigenschaften verdeutlicht. Wildsammeln im Naturwald des Meru Betiri National Park (MBNP) stellte sich als ökologisch vertretbar heraus, zumal klare Zutrittsbeschränkungen und eine weiterführende Diskussion dennoch vonnöten bleiben. Die Priorität sollte dabei der Fokus auf dem Anbau vielversprechender Pflanzenarten und auf finanzieller Unterstützung sein. Wildsammeln, welches an der Pufferzone des MBNP auftritt, wendet dabei das Konzept der Agroforstwirtschaft an, was eine Vielzahl an örtlich angesiedelten Heilpflanzen umfasst. Hierbei ist eine Co- Working-Initiative zwischen für das Gebiet Zuständigen und den Wildsammlerinnen und Wildsammlern dringend notwendig, um sich auf gebietliche Zugangsbeschränkung, Produktionsverwaltung und die Verhinderung von Ressourcenabbau zu einigen. Für zukünftige Verbesserungsmaßnahmen könnten weiterhin die Produktionsqualität, Anbautechnologien und der Zugang zu zusätzlichen Finanzquellen in Erwägung gezogen werden. Vertragsbauermodelle, sogenannte Outgrower Production, werden dabei auf privat bewirtschaftetem Land für intensive Bebauung angewandt. Die auf diesen Nutzflächen vorwiegend vorhandene Kombination aus Kräutern und Büschen wird in Weiterverarbeitungsprozessen nach der Ernte getrocknet. Der möglichen Langzeitkooperation mit Heilpflanzenproduktionsfirmen geschuldet liegen die größten Herausforderungen in der Gewährleistung von Quantität und Qualität des Produktes, der angemessenen Bepreisung sowie in den Lagerkapazitäten der angestellten Vertragsbauern und Vertragsbäuerinnen. Verantwortliche fürs Ansammeln, Farmen und Vertragsbäuerinnen und Vertragsbauern gleichermaßen empfinden dabei, dass Heilpflanzen zu ihrem Lebensunterhalt bedeutend beitragen. In Bezug auf die Leistungsfähigkeit benötigen die drei besprochenen Produktionssysteme Verbesserungen in den folgenden Aspekten: die Initiative und Bereitwilligkeit lokaler Akteurinnen und Akteure, Zugänge zum Markt und die Implementierung von Sammel- und Anbautechnologien. Kurzum stellt sich Wildsammeln als geeignet für eine kurzfristige Gewährleistung des Lebensunterhaltes, während gezielt forstliche Farmstrukturen schon von geringer Skala dazu beitragen können, den lokalen Unternehmensgeist und die Kommerzialisierung auf regionaler Ebene kurz- bis mittelfristig zu verbessern. Das Vertragsbauermodell zeigt hierbei großes Potential auf, Einzug in den globalen Markt und zukünftige Exportstrukturen zu halten. Insgesamt ergibt sich in der Gegenüberstellung vom Wildsammeln zum Anbausystem vor dem Hintergrund natürlicher Nutzungsflächen in Wald- und Ackergebieten eine mögliche Verbindung zwischen Konservation bestehender Strukturen und deren Weiterentwicklung. Ein System basierend auf natürlichen Ressourcen zusammen mit einem System basierend auf sozialer Teilhabe können eine wichtige Treibkraft in der Bewirtschaftung von Heilpflanzen im Produktionssystem sein. Diese Arbeit schafft ein tiefergehendes Verständnis für die Verbindung der Transformation von Produktionssystemen, der Leistungsfähigkeit solcher und von Diagnose- und Dialogmethoden anhand von Java. Demnach ergibt sich, dass zukünftige Planungen der genauen und ganzheitlichen Betrachtung der nachhaltigen Nutzung verschiedenster Heilpflanzen bedürfen, wobei die systemische Verbindung von Mensch und Natur nicht außer Acht gelassen werden darf. Helfen können und sollen dabei Expertengremien und Partizipations- und Kollaborationsplattformen. Folglich tragen die vorgestellten Untersuchungsergebnisse dazu bei, den Prozess zum sozialen Wandel von sozio-ökologischen Koevolutionssystemen und partizipatorischen Plattformen hin zu einer nachhaltigen Bewirtschaftung und Produktion von Heilpflanzen kurz-, mittel- und langfristig anzustoßen.:TABLE OF CONTENTS Declaration of Conformity ............................................................................................4 Dedication....................................................................................................................5 Acknowledgements..................................................................................................... 6 Abstract .......................................................................................................................8 Zusammenfassung ................................................................................................... 11 Table of Contents ..................................................................................................... 15 List of Figures ........................................................................................................... 19 List of Tables.............................................................................................................. 20 Acronym.................................................................................................................... 21 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION.............................................................................. 22 1.1 Background of the Study .................................................................................... 22 1.2 Research Problems and Justification.................................................................. 25 1.3 Research Objectives ........................................................................................... 28 1.4 Research Questions ........................................................................................... 28 1.5 Structure of the Dissertation................................................................................ 29 2. CHAPTER 2: THEORETICAL ORIENTATION ........................................................ 30 2.1 A Socioecological Co-evolution System and Participatory Approaches in Medicinal Plants Production Systems Management................................................. 30 2.1.1 Medicinal plants and their ecosystem as natural resource base......................30 2.1.2 Performance of medicinal plants production systems .................................... 31 2.1.3 Participatory Diagnostic Investigation ............................................................. 32 2.1.4 A multistakehoder platform: Avenue to design a plan for sustainable management of the production systems............................................... 33 3. CHAPTER 3: RESEARCH METHODOLOGY..........................................................36 3.1 Conceptual Framework....................................................................................... 36 3.2 Research Design................................................................................................. 42 3.2.1 Multiple case study design............................................................................... 43 3.2.2 Narrative analysis .............................................................................................43 3.3 Study Site ........................................................................................................... 45 3.4 Data Collection ................................................................................................... 46 3.4.1 Stratified sampling and sampling strategy....................................................... 46 3.4.2 Data collection stages ..................................................................................... 47 3.4.3 Data collection methods.................................................................................. 49 3.5 Data Analysis...................................................................................................... 54 3.5.1 Comprehensive approach on literature review................................................. 54 3.5.2 Financial performance and management practices assessment..................... 54 3.5.3 Participatory Diagnostic Investigation as the gateway to the assesment of local needs ........................................................................................................................ 55 3.6 Ethical Research Considerations......................................................................... 56 4. CHAPTER 4: RESULTS ........................................................................................ 57 4.1 Paper I: Asian Medicinal Plants' Production and Utilization Potentials:A Review 58 Abstract .................................................................................................................... 58 1. Introduction............................................................................................................ 59 2. Material and methods............................................................................................ 61 3. Results.................................................................................................................... 63 4. Discussion.............................................................................................................. 77 5. Conclusions............................................................................................................ 82 4.2 Paper II: Medicinal Plants Production Systems in Rural Indonesia: Management Practices and Performance Insights..107 Abstract .................................................................................................................. 107 1. Introduction...........................................................................................................108 2. Analytical approach..............................................................................................111 3. Methodology..........................................................................................................114 4. Results .................................................................................................................124 5.Discussion.............................................................................................................137 6.Conclusion.............................................................................................................142 4.3 Paper III: Management of Medicinal Plants' Production Systems in rural Java, Indonesia: Views of Local Actors from PRA Approach....163 Abstract .................................................................................................................. 163 1.Introduction...........................................................................................................164 2. Material and methods...........................................................................................168 3. Results..................................................................................................................173 4. Discussion............................................................................................................183 5. Conclusion............................................................................................................191 CHAPTER 5: CONTRASTING ANALYSIS OF THREE PRODUCTION SYSTEMS... 207 5.1 Synthesis of The Key Finding ........................................................................... 207 5.1.1 Asian Medicinal Plants: The State of The Art................................................. 207 5.1.2 Financial Performance of Medicinal Plants Production Systems ................. 209 5.1.3 Participatory Diagnosis Investigation on Production Systems Management .......................................................................................................... 211 5.2 Contrasting Analysis of Three Production Systems in Developing A Plan for The Sustainable Management .......................................................................... 213 5.2.1 Case I-Forest Gathering................................................................................. 215 5.2.2 Case II-Forest Farming................................................................................... 219 5.2.3 Case III-Farm-based Outgrower Production.................................................. 223 5.2.4 Reflection on Conservation and Development Concepts to Support Sustainable Management of Medicinal Plants Production Systems...........227 6. CHAPTER 6: CONCLUSIONS............................................................................ 233 6.1 Analytical Generalization and Research Contributions to Theoretical Aspect .................................................................................................................... 233 6.1.1 Analytical Generalization ............................................................................... 233 6.1.2 Research Contributions to Theoretical Aspect .............................................. 233 6.2 The Critical Lens on Methodology..................................................................... 235 6.3 Future Option for Policy Interventions .............................................................. 236 6.3.1 Experts Desktop Plan......................................................................................237 6.3.2 Participative Innovation Platforms ................................................................. 241 6.4 Lesson Learned and A Way Forward ............................................................... 242 References 246 Appendices 265 A List of questionnaires 270 B Discerned role of the importance of medicinal plants in supporting livelihood 289 C Forest extraction area at Meru Betiri National Park 290 D Fieldwork in pictures 291

A novel Electro-Hydrostatic Actuator (EHA) prototype – designed to operate on subsea gate valves in deep and ultra-deep water – is analysed and qualified in terms of functionality under design and normative constraints. The prototype is assembled in a test bench for load control in a hyperbaric chamber where the high subsea environmental pressure can be emulated. The process variables under evaluation are monitored through a set of pressure and position sensors, which are part of the prototype design. The experimental results demonstrate a robust behaviour of the actuator concerning the imposed external pressure and load forces even with a forced limitation in its power input. Moreover, the prototype performs consistently throughout the entire endurance trial, asserting high reliability. With the results obtained, the subsea EHA concept is effectually eligible to a technology readiness level 4, according to the API 17N.

This paper reflects the results of the evaluation phase of building a data production system for the retail research division of the GfK, Europe's largest market research company. The application specific requirements like end-user needs or data volume are very different from data warehouses discussed in the literature, making it a real data warehouse. In a case study, these requirements are compared with state-of-the-art solutions offered by leading software vendors. Each of the common architectures (MOLAP, ROLAP, HOLAP) was represented by a product. The result of this comparison is that all systems have to be massively tailored to GfK's needs, especially to cope with meta data management or the maintenance of aggregations.

This paper reflects the results of the evaluation phase of building a data production system for the retail research division of the GfK, Europe's largest market research company. The application specific requirements like end-user needs or data volume are very different from data warehouses discussed in the literature, making it a real data warehouse. In a case study, these requirements are compared with state-of-the-art solutions offered by leading software vendors. Each of the common architectures (MOLAP, ROLAP, HOLAP) was represented by a product. The result of this comparison is that all systems have to be massively tailored to GfK's needs, especially to cope with meta data management or the maintenance of aggregations.

Die Nutzung von Biomasse als Nahrungs- und Futtermittel sowie als Rohstoff geht mit einem erheblichen Eingriff in biochemische Kreisläufe einher. Die Nutztierhaltung beansprucht dabei den Großteil der ökonomisch genutzten Phytomasse und dominiert Stoffströme in der Landwirtschaft. Während bereits der gegenwärtige ökologische Fußabdruck von tierischen Erzeugnissen Anlass zur Sorge bietet, wird die globale Nachfrage nach Fleisch, Milch und Eiern im Zuge von Bevölkerungswachstum und steigenden Einkommen voraussichtlich weiter zunehmen. Die vorliegende Arbeit untersucht die wechselseitigen Zusammenhänge zwischen Tierhaltung und Umwelt im Kontext globaler Wandlungsprozesse und adressiert Unsicherheiten auch in Bezug auf gegenwärtige Umweltauswirkungen. Im Rahmen der Dissertation wurde das räumlich explizite ökonomische Landnutzungsmodell MAgPIE (Model of Agricultural Production and its Impact on the Environment) um eine detaillierte Darstellung des Nutztiersektors erweitert. Die Modellsimulationen unterstreichen das Potenzial, sowohl durch eine Änderung der Ernährungsgewohnheiten als auch der Produktionsweise von tierischen Erzeugnissen landwirtschaftliche Stoffströme und Landnutzung deutlich zu beeinflussen sowie Stickstoffverluste und Emissionen von klimaschädlichen Gasen zu verändern. Moderate Produktivitätssteigerungen können Waldökosysteme bewahren und Kohlenstoffemissionen vermeiden, führen allerdings auch zu Zielkonflikten zwischen dem Schutz aquatischer und terrestrischer Ökosysteme sowie zwischen Stickstoff- und Kohlenstoffverlusten. Zudem ziehen ehrgeizige Produktivitätssteigerungen großflächige Umwandlungen von Weide- zu Ackerland und damit eine Verringerung von Bodenkohlenstoffbeständen auf landwirtschaftlichen Flächen nach sich. Ein reduzierter Konsum tierischer Produkte in wohlhabenden Regionen trägt maßgeblich zum Erhalt der Wälder, der Vermeidung von Treibhausgasemissionen und der Verringerung des landwirtschaftlichen Wasserverbrauchs bei. / Human appropriation of biomass as food, feed and raw material interferes with key biochemical cycles. Livestock is at the epicentre of agricultural material flows and resource use, utilising the majority of the economically used plant biomass, substantially amplifying the agricultural nitrogen cycle, contributing to greenhouse gas emissions and water use, and dominating human use of land. While already today’s environmental footprint of livestock gives cause for concern, demand for meat, milk and eggs is expected to continue growing, driven by population growth, increasing incomes, and urbanization. Between the poles of current environmental externalities and the magnitude of the expected growth of the livestock sector, this thesis explores interactions between animal agriculture and the environment in the context of broad-scale developments such as globalization, technological innovation, rising food demand, and climate change and addresses gaps in our knowledge about current environmental impacts of livestock. For this aim, the spatially explicit economic land use model MAgPIE (Model of Agricultural Production and its Impact on the Environment) was extended by a detailed representation of animal agriculture. Model simulations demonstrate the large demand- and supply-side potential inherent in livestock production to transform biomass flows in agriculture and alter environmental externalities of food production. While moderate productivity gains in the livestock sector can reduce deforestation and emissions from land use change, trade-offs emerge between aquatic and terrestrial ecosystems, and between nitrogen and carbon losses. Moreover, ambitious productivity increases trigger large-scale pasture-to-cropland conversion that involves depletion of soil carbon stocks on agricultural land. A reduced consumption of livestock products in affluent regions considerably mitigates deforestation, carbon emissions and agricultural water consumption.