General Purpose Technologies (GPTs), General Purpose Principles (GPPs) und Organizational GPTs

Inhaltsverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

2 GPTs, GPPs und Organizational GPTs: Definitionen
2.1 General Purpose Technologies
2.2 General Purpose Principles
2.3 Organizational GPTs

3 GPTs während der Industrielle Revolution
3.1 Energiequellen: Dampfmaschine und Wasserrad
3.2 Die Baustoffe der Industriellen Revolution: Eisen und Stahl
3.3 Die Textilbranche
3.4 Sonstige bedeutende Entwicklungen

4 GPTs und GTP ähnliche Konzepte
4.1 A Structuralist - Evolutionary Decomposition
4.2 Wachstum durch eineAllzwecktechnologie
4.2.1 Die Theorie von Bresnahan und Trajtenberg
4.2.2 Die Weiterentwicklung: Helpman und Trajtenberg
4.2.3 Die Theorie vonAghion und Howitt
4.3 Wachstum durch parallele Entwicklung mehrererAllzwecktechnologien
4.3.1 Technoeconomic Paradigms
4.3.2 Technological Revolutions
4.3.3 Mokyr’s Macro Inventions

5. Schluss

6 Literaturverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: A Structuralist-Evolutionary Decomposition

Abbildung 2: Baumstruktur GPT und AS

Abkürzungsverzeichnis

GPT: General Purpose Technology GPP: General Purpose Principle BIP: Bruttoinlandsprodukt AS: Anwendersektor

1 Einleitung

Wer den Versuch unternimmt, das langfristige Wirtschaftswachstum von Volkswirtschaften zu verstehen, wird früher oder später auf ein wichtiges Phänomen stoßen: „Technologischen Wandel“. Während sich Ökonomen schon vor langer Zeit die Frage gestellt haben, worin die Ursachen für Wirtschaftswachstum liegen, so schenkten sie ihre Aufmerksamkeit vor allem der Steigerung an Inputfaktoren wie Arbeit und Kapital. Erst seit jüngerer Zeit besteht Einigkeit darüber, dass die Ursache von Wirtschaftswachstum, im Sinne von steigendem Pro-Kopf-Einkommen, in neuen „Allzwecktechnologien“ zu suchen ist. Diese Allzwecktechnologien, oder General Purpose Technologies (GPTs), sind Technologien, die große Auswirkungen auf die gesamte Volkswirtschaft mit sich bringen. Uneinigkeit besteht allerdings darüber, wie der Weg von einer neuen Allzwecktechnologie zum wirtschaftlichen Wachstum verläuft. An dieser Stelle setzt diese Arbeit an. Sie verfolgt das Ziel den Zusammenhang zwischen Allzwecktechnologien (GPTs) und langfristigem Wachstum darzustellen. Dazu werden verschiedene Theorien herangezogen die systematisch vorgestellt werden. Eine steht dabei besonders im Vordergrund: „A Structuralist-Evolutionary Decomposition“ von Lipsey, Carlaw, Bekar. Wie der Name schon verrät erklärt sie das Wirtschaftswachstum indem sie die Volkswirtschaft in einzelne Sphären aufteilt und dann die Entwicklungen in den einzelnen Bereichen betrachtet und erklärt. Es soll berücksichtigt werden, inwieweit zwischen verschiedenen GPT-Theorien und der Structuralist-Evolutionary Decomposition ein Zusammenhang besteht und in wie fern letztere als die Weiterentwicklung der vorhergehenden Theorien gesehen werden kann. Dabei werden die Theorien stets zur Erklärung der Industriellen Revolution herangezogen.

Was die Vorgehensweise betrifft, wird als erstes das Konzept der „Allzwecktechnologie“ (GPT) vorgestellt und damit verbundene Begriffe wie General Purpose Technologies (GPTs), General Purpose Principles (GPPs) und Organizational GPTs definiert. Als zweites werden ausgewählte GPT-Theorien, oder mit GPTs verwandte Konzepte am Beispiel der Industrialisierung im 18./19. Jahrhundert in Großbritannien dargestellt.

Dazu soll zunächst ein Überblick über diese historische Epoche gegeben werden und eine Auflistung aller wichtigen Technologien erfolgen. Im Anschluss werden die einzelnen GPT-Theorien und mit GPTs verwandte Konzepte dargestellt, zuerst das Konzept von Lipsey, Carlaw, Bekar, danach ausgewählte Konzepte, bei denen eine GPT die Ursache für den Wachstumsprozess ist und schließlich Konzepte, in denen parallel auftretenden GPTs gemeinsam die Ursache für einen Wachstumsprozess sind.

Den Schluss bildet ein Fazit, das auf Gemeinsamkeiten und Zusammenhänge zwischen den GPT-Theorien eingeht.

2 GPTs, GPPs und Organizational GPTs: Definitionen

Während Simon Kuznets vor vierzig Jahren so ziemlich der einzige war, der die Meinung vertreten hat, dass technologischer Wandel die Ursache für langfristiges Wirtschaftswachstum ist, wird diese Meinung heute von der Mehrheit der Ökonomen geteilt. (vgl. Helpman 1998, S. 1) Vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussion ist die Akkumulation von Kapital nicht mehr der Schlüssel zur Lösung der „Wachstumsfrage“. „Economists have known for a long time that technical change is the single most important force driving the secular process of growth” (Bresnahan, Trajtenberg 1995, S. 83). Vielmehr sind Allzwecktechnologien (GPTs, GPPs und Organizational GPTs) die Ursache für langfristiges Wirtschaftswachstum. Im Folgenden werden diese Begriffe definiert und erklärt.

2.1 General Purpose Technologies

Um den Zusammenhang zwischen GPTs und Wachstum verstehen zu können, muss an dieser Stelle nochmals einen Schritt zurückgegangen werden. Innovationen sind die Voraussetzung für die Generierung von Wachstum. Diese lassen sich wiederum in zwei Kategorien unterteilen: „incremental“ vs. „drastic“ innovations. Während incremental innovations kleine Verbesserungen einer Technologie darstellen, stellen drastische Innovationen eine radikale Änderung von Technologie dar. „A drastic innovation introduces a discontinuity, in the sense that it leads to the replacement of an old technology that played a significant role in an industry with new methods of production.” (Helpman 1998, S. 2)

General Purpose Technologies, oder auf deutsch Allzwecktechnologien, gehören zur zweiten Kategorie, sie sind also „drastic innovations“. „GPTs are characterized by pervasiveness, inherent potential for technical improvements, and ‘innovational complementaries’, giving rise to increasing returns to scale.” (Bresnahan, Trajtenberg 1995, S. 83) Als Beispiel für GPTs nennen Bresnahan/Trajtenberg unter anderem die Dampfmaschine. Stichwortartig lässt sich die oben genannte Definition wie folgt zusammenfassen:

- GPTs bringen die Möglichkeit zu Verbesserungen mit (Scope for Improvement)

Eine GPT ist bei ihrer Entstehung gerade soweit entwickelt dass sie funktioniert. Ob

sie sich als neue Allzwecktechnologie durchsetzen wird ist also zu Beginn unbekannt. Der Beginn einer neuen GPT ist also erst ex post als solcher zu erkennen. GPTs kennzeichnen sich dadurch, dass sie eine Reihe von Verbesserungen durchlaufen, durch die ihre Effizienz enorm gesteigert wird.

- Vielseitige Verwendbarkeit von GPTs (Range and Variety of Use)

Ein weiteres Kennzeichen für GPTs ist deren vielseitige Verwendbarkeit in unterschiedlichen Bereichen. Beispielsweise lassen sich Computer in fast allen Branchen einsetzen, wo sie unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen: Kommunikation, Steuerung, Berechnungen, etc.

- Externe Effekte (Spillovers)

GPTs kennzeichnen sich zuletzt auch dadurch aus, dass sie externe Effekte aufweisen. Durch das Entstehen einer neuen GPT, z.B. der Dampfmaschine, entstehen neue Produktionsmöglichkeiten in anderen Bereichen. Zum Beispiel eine

neue Art der Textilherstellung. Der Einsatz einer neuen GPT kann möglicherweise Produkt-, Prozess-, oder Organisationsinnovationen hervorgerufen. (vgl. Lipsey, Carlaw, Bekar 2005, S. 97f.)

2.2 General Purpose Principles

Als Beispiel für General Purpose Principles, oder “Allzweck-Prinzipien” kann das Feuer aufgeführt werden. Feuer (oder allgemein Energie) hat die nützliche Eigenschaft Gegenstände zu transformieren. Aus Ton kann mit Hilfe von Feuer Terracotta erzeugt werden, was andere Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten besitzt als Ton. Was ist jetzt der zentrale Unterschied zwischen GPTs und GPPs? „It is not embodied in a distinct generic technology that is recognizable as such over its lifetime“. (Lipsey, Carlaw, Bekar 2005, S. 99) Während also eine GPT immer in einem Kapitalgut verkörpert ist, (eine Dampfmaschine muss immer aus einem Kessel zur Dampferzeugung, einem Zylinder, etc. bestehen, damit sie als solche funktioniert) beschreibt ein GPP nur ein grundsätzliches Verfahren. Dieses Verfahren, losgelöst von konkreten Kapitalgütern, kann dann entsprechend vielfältig angewandt und übertragen werden. (Energie zur Veränderung von Materialien: Anwendung von Feuer zur Glaserzeugung oder zur Stahlherstellung - gleiches Prinzip, andere Anwendung)

„A ’general purpose principle’ or concept (’GPP’) is a principle that shares many of the characteristics of a nature GPT, with the main exception that it is not the specification of a single generic product, process or organizational technology that is identifiable as such over its lifetime. It is a concept that is employed in many

different technologies that are widely used across the economy for many purposes and that has many spillover effects.” (Lipsey, Carlaw, Bekar 2005, S. 99)

2.3 Organizational GPTs

Als dritte Kategorie werden schließlich Organizational GPTs aufgeführt. Eine Organisationstechnolgogie kann wie eine „normale“ Technologie die gleichen Wirkungen hervorrufen. Als Beispiel kann die Fließbandproduktion von Henry Ford aufgeführt werden. Dabei wurde nicht die „GPT Automobil“ neu erfunden, sondern eine neue Organisation des Produktionsablaufs geschaffen. Aufgrund der Tatsache, dass Bresnahan und Trajtenberg GPTs in ihrem Paper als „technical improvements” charakterisieren (Bresnahan, Trajtenberg 1995, S. 83) ist eine Zusätzliche Kategorie „Organizational GPTs“ sinnvoll.

3 GPTs während der Industrielle Revolution

Die Industrielle Revolution dauert von ca. 1750 bis 1830 (vgl. Mokyr 1990b, S. 81). Der erste Kondratieff-Zyklus von 1780/90 bis 1810/17 (vgl. Freeman, Louca 2001, S. 82). Somit ist die historische Epoche der Industrialisierung nicht gleich dem ersten Kondratieff. Ferner kommt noch hinzu, dass die Begründer der später dargestellten Theorien wiederum von anderen Wachstumszyklen, beziehungsweise von anderen Anfangs- und Enddaten ausgehen. Diese Tatsache bringt bei der späteren Vorstellung der einzelnen Theorien Probleme mit sich. Lipsey, Carlaw, Bekar, deren Theorie im Zentrum der Betrachtung steht gehen von zwei GPTs aus, die zeitlich innerhalb der Phase der industriellen Revolution liegen: die Dampfmaschine und das Fabriksystem. (vgl. Lipsey, Carlaw, Bekar 2005, S.132) Aus diesem Grund betrachten wir die Industrielle Revolution als Wachstumszyklus, an dem sehr gut die GPT-Theorie dargestellt werden kann.

Wenn wir den Begriff „Industrielle Revolution“ hören, assoziieren wir damit eine entscheidende Erfindung dieser Epoche: die Dampfmaschine. Doch in dieser historischen Epoche erfolgte nicht nur die Erfindung und Weiterentwicklung der Dampfmaschine; sie beinhaltet auch viele andere Erfindungen und Entwicklungen, die möglicherweise für den Wachstumsprozess von Bedeutung gewesen sind. „Möglicherweise“ wird an dieser Stelle bewusst verwendet, da in diesem Abschnitt Elemente der industriellen Revolution dargestellt werden sollen, die potentiell einen Einfluss auf wirtschaftliches Wachstum gehabt haben. Ob dieser Einfluss dann tatsächlich bedeutsam war, soll später untersucht werden.

Die Industrielle Revolution in Europa und vor allem in Großbritannien beginnt 1750 und dauert bis 1830 an. Während dieser Phase findet ein starker Wandel des menschlichen Lebens statt, der durch Bevölkerungswachstum, Produktivitätswachstum, Steigerung der Lebensqualität und große Erfindungen gekennzeichnet ist. „In two centuries daily life changed more than it had in 7,000 years before”. (Mokyr 1990b, S. 81) Diese Änderungen sind quasi das Ergebnis von Technologischem Wandel, die besonders in vier Teilbereichen der Wirtschaft aufgetreten sind: Energie, Metallurgie, Textil und eine Restkategorie.

3.1 Energiequellen: Dampfmaschine und Wasserrad

Im Jahre 1830, also am Ende der Industriellen Revolution, war Wasserkraft nach wie vor eine der wichtigsten Energiequellen in Europa. Doch mit dem Einsatz einer Dampfmaschine in einem Kohlebergwerk im Jahre 1712 kam eine neue, revolutionäre Energiequelle hinzu. Diese neue Energiequelle machte es möglich die tiefer liegenden Kohleschichten abzubauen. Um den Untertagebau von Kohle betreiben zu können muss das Grundwasser, das sich in den Schächten bildet, abgepumpt werden. Zuerst werden die Schichten abgebaut, die relativ nahe an der Erdoberfläche liegen. Wenn diese Kohleschichten erschöpft sind, werden die tiefer liegenden Schichten erschlossen. Voraussetzung ist die Möglichkeit das Grundwasser abzupumpen. Die herkömmlichen, durch Wasserkraft angetriebenen Pumpen, bildeten bei der Kohleförderung eine Restriktion, da sie nicht genügend Energie lieferten um das Wasser ab einer bestimmten Tiefe nach oben zu befördern. Es wurde also eine neue Energiequelle benötigt: die Dampfmaschine. (vgl. Mokyr 1990b, S. 84ff.)

Den Ausgangspunkt der Erfindung der Dampfmaschine bildet das Wissen über die Existenz von Druck und Unterdruck. Die Arbeiten von Evangelista Torricelli, über einen Versuch, haben dazu geführt, dass dieses Phänomen bekannt wurde. Und „it occurred to many who had grasped the newly discovered phenomenon that if a vacuum could be created repeatedly, the force of atmospheric pressure could yield a novel source of power”. (Mokyr 1990b, S. 84)

Somit kam es zur Konstruktion der ersten Dampfmaschinen, die in den englischen Kohlebergwerken erfolgreich eingesetzt wurden. Diese ersten Exemplare waren allerdings noch nicht sehr effizient, was dazu führte, dass die Dampfmaschine ständig weiterentwickelt und verbessert wurde.

„Watts work was paradigmatic of the kind of mind that helped make the Industrial

Revolution: a combination of inventive genius and a desire to cut costs, minimize wear and tear, and extract „the last drop of ‘duty’ from the last puff of steam in his engine.” (Cardwell 1972, P. 93 zitiert nach Mokyr 1990a, S. 56)” (Mokyr 1990a, S. 56)

Mit der Verbesserung wurden allerdings nicht nur die Kosten gesenkt und die Effizienz erhöht - es stiegen auch die Anwendungsmöglichkeiten. Während die ersten Maschinen lediglich eine auf- und ab- Bewegung verrichten konnten (sinnvoll als Pumpe im Kohlebergwerk) war es ihnen später möglich auch Kreisbewegungen zu verrichten. Damit wurde der Einsatz von Dampfmaschinen in der Textilindustrie ermöglicht. Weil sich auch die Größe der Maschinen reduzierte, konnten sie später auch auf Schiffen und Kutschen installiert und dort als Energiequelle genutzt werden.

Neben der Dampfmaschine spielt auch die Wasserkraft, wie oben erwähnt, eine bedeutende Rolle. Das Wasserrad als Energiequelle wurde verbessert. Neue, technologisch bessere, Wasserräder konnten aus der gleichen Flussströmung mehr Energie gewinnen als ihre Vorgänger, zudem waren sie flexibler, was ihren Einsatz bei hohen und niedrigen Wasserständen betrifft. (vgl. Mokyr 1990b, S. 84ff)

3.2 Die Baustoffe der Industriellen Revolution: Eisen und Stahl

Die entscheidende Energiequelle der industriellen Revolution ist die Dampfmaschine, der entscheidende „Rohstoff“, das Eisen, bzw. der Stahl. In der Metallurgie war man ständig bestrebt neue und günstigere Metalle herzustellen und das zu geringeren Kosten. Das Eisen war das Schlüsselmetall, mit dessen Eigenschaften, Härte, vielseitige Einsetzbarkeit und Formbarkeit kein anderes Metall konkurrieren konnte. Aus Gusseisen wurden schon im Mittelalter Töpfe und Öfen „gegossen“, ein Biegen des Eisens in die gewünschte Form, war allerdings nicht möglich. Diese Eigenschaft bringt Schmiedeeisen mit sich, welches dann für Maschinenteile, etc. verwendet werden kann. Es galt also das Problem zu lösen, wie aus Roheisen Schmiedeeisen gewonnen werden kann. Mit dem von Cort 1784 entwickelten puddling und rolling Prozess war die Möglichkeit geschaffen Schmiedeeisen herzustellen, welches wiederum den zentralen Baustein der Industrialisierung darstellt.

Ein weiterer zentraler Rohstoff ist Stahl. Stahl ist weder Roheisen (hoher Kohlenstoffanteil), noch Schmiedeeisen (sehr geringer Kohlenstoffanteil), sondern liegt, was den Kohlestoffanteil betrifft, dazwischen. Während zu Beginn der industriellen Revolution dieser zentrale Rohstoff nur sehr mühsam und kostspielig hergestellt werden konnte, wurden auch hier Verfahren entwickelt, wie beispielsweise durch Krupp 1851, die es ermöglichten Stahl in hoher Qualität und zu niedrigen Kosten herzustellen. (vgl. Mokyr 1990b, S. 92ff)

3.3 Die Textilbranche

Das technische Hauptproblem der Textilbranche war das Spinnen. Das Spinnrad machte den „Spinner“ zwar deutlich effizienter, ersetzte den Menschen aber nicht. Lewis Paul meldete 1738 sein Patent einer Spinnmaschine an, das den menschlichen Finger durch Rollen ersetzt. Jedoch funktionierte seine Maschine nicht. Die von Richard Arkwright entwickelte Maschine funktionierte zwar, allerdings war das Garn nicht von hoher Qualität. 1764 kam die Spinning Jenny auf den Markt. Die Spinning Jenny musste von einem Menschen bedient werden und verlangte enorm viel Geschick von ihrem Benutzer. Eine Kombination beider, soeben vorgestellter Maschinen schaffte letztendlich den Durchbruch. Der menschliche Finger konnte ersetzt und die Qualität verbessert werden. Während die ersten Spinnmaschinen noch durch Tier- oder Wasserkraft angetrieben wurden, so wurden 1780 die ersten Dampfmaschinen eingesetzt. Die Produktivitätsfortschritte waren enorm.

Auch in anderen Bereichen der Textilindustrie wurden große Innovationen gemacht: 1793: Entkörnungsmaschine für Baumwolle; 1742: Kardiermaschine; 1784: Bleichung des Garns, etc. (vgl. Mokyr 1990b, S. 96ff)

3.4 Sonstige bedeutende Entwicklungen

Eine große Rolle spielen auch die Werkzeugmacher, die Werkzeuge und Maschinenteile von großer Exaktheit und Präzision herzustellen wussten und damit entscheidend zur Verbesserung der Dampfmaschine und den Maschinen der Textilindustrie beigetragen haben. Als weitere Neuerung sind schließlich noch die Gaslampen zu nennen. Diese ermöglichten längere Arbeitszeiten in den Fabriken. (vgl. Mokyr 1990b, S. 103 ff) Die Fabriken überhaupt waren eine Neuerung. Vor der Industriellen Revolution wurde zu Hause gearbeitet und erst während dieser Epoche kam das Fabriksystem, als eine neue Form der Arbeitsorganisation auf. Zuletzt soll noch der Sektorale Wandel, der sich während der Industriellen Revolution vollzogen hat genannt werden. Während zu Beginn der Industriellen Revolution (1760) noch fast 50% der Arbeitskräfte in der Landwirtschaft beschäftigt waren, so waren 1840 gerade noch 25%. (vgl. Crafts 1985, S. 62)

[...]