Modell zur datenbankgestützten Planung automatisierter Montageanlagen

Die Entwicklung rechnergestützter Planungswerkzeuge für die Montage ist für die gegenwärtigen Automatisierungsbestrebungen in der Montage von grundlegender Bedeutung. Die vorliegende Arbeit verfolgte eine dreifache Zielsetzung. Eine systemtechnische Betrachtung der Montage sollte dazu dienen, das Wissen über an der Montage beteiligte Komponenten zu systematisieren und zu klassifizieren. Es sollte zusätzlich ein Beitrag geleistet werden, bestehende Lücken in der Planungssystematik für die Montage zu schließen. Ein besonderes Anliegen war es, zu zeigen, wie Datenbanken entworfen werden können, mit denen einzelne Planungswerkzeuge zu einem Gesamtsystem integriert und damit effektiver genutzt werden können. Zunächst wurden die entsprechenden Aufgabenstellungen in Kapitel 2 kurz vorgestellt und gezeigt, daß dem Einsatz von Datenbanken in einer Verfahrenskette zur Montageplanung eine zentrale Bedeutung zukommt. Bisher wurden Datenbanken im Bereich der Montageplanung jedoch kaum genutzt. Dies wird hauptsächlich darauf zurückgeführt, daß die vorwiegend für kommerzielle Anwendungen entwickelten Datenbankmanagementsysteme für technische Anwendungen nur unzureichend geeignet sind und der Datenbankentwurf sich als eine sehr komplexe Aufgabenstellung darstellt. Kapitel 3 enthält eine Einführung in die Begriffswelt der Datenbanktechnologie. Besonderer Wert wurde auf die Darstellung der Methoden zum Datenbankentwurf gelegt. Es wurde der Weg von der Bedarfsanalyse bis zum implementierfähigen konzeptionellen Schema aufgezeigt. Eine systemtechnische Betrachtung der Montage wurde in Kapitel 4 durchgeführt. Die Montage wurde dazu auf ein soziotechnologisches Modell abgebildet, welches eine klare Abgrenzung der einzelnen an der Montage beteiligten Komponenten ermöglicht. Die Ergebnisse dieser Systemanalyse dokumentieren, daß die Systemtechnik ein unerläßliches Hilfsmittel darstellt, um zu einer strukturierten Beschreibung eines so komplexen Problemkreises, wie ihn die Montage darstellt, zu gelangen. In Kapitel 5 wurde der Ablauf der systematischen Montageanlagenplanung analysiert. Um die Lücke in der systematischen Montageplanung zwischen der Beschreibung der Montageaufgabe und der Erstellung des Montagelayouts zu schließen, wurde ein neues Verfahren zur Montageablaufbeschreibung entwickelt. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß anhand einer operationalen Beschreibung des Montageablaufs direkt, geeignete Wirkorgane und Geräte zur Durchführung der Montage, aus einer Datenbasis ausgewählt werden können. Diese beiden Kapitel bildeten die Grundlage für die Entwicklung eines konzeptionellen Schemas, mit dem der gesamte Ablauf der Montageplanung, wie er in Kapitel 5 dargestellt wurde, unterstützt werden kann. Es wurden zunächst semantische Schemata für die einzelnen Planungsschritte entworfen und diese dann zu einem gemeinsamen konzeptionellen Schema integriert. Zum Abschluß der Arbeit wurden die Implementierung einer Datenbank nach diesem konzeptionellen Schema und exemplarische Realisierungen von Anwenderprogrammen, die mit dieser Datenbank arbeiten, vorgestellt. Die Arbeit hat gezeigt, daß schon durch die für die Vorbereitung eines Datenbankeinsatzes erforderliche systematische Betrachtung der Montage wesentliche Erkenntnisse zur Montageplanung gewonnen werden können. Zudem kann auch mit derzeit verfügbaren Datenbankmanagementsystemen, trotz der in Kapitel 3 angesprochenen Unzulänglichkeiten, eine wirkungsvolle Unterstützung der rechnergestützten Montageplanung erreicht werden, indem der Eingabeaufwand für einzelne Anwendungsprogramme erheblich reduziert und Fehler durch redundante Datenspeicherung weitgehend vermieden werden.The development of computer-aided planning tools for assembly is of fundamental importance for the current automation efforts in assembly. The present work pursued a threefold objective. A systematic view of the assembly should serve to systematize and classify the knowledge about components involved in the assembly. An additional contribution should be made to close existing gaps in the planning system for assembly. A particular concern was to show how databases can be designed, with which individual planning tools can be integrated into an overall system and thus used more effectively. First, the corresponding tasks were briefly presented in Chapter 2 and it was shown that the use of databases in a process chain for assembly planning is of central importance. So far, databases in the area of assembly planning have hardly been used. This is mainly attributed to the fact that the database management systems, which were developed primarily for commercial applications, are insufficiently suitable for technical applications and the database design presents itself as a very complex task. Chapter 3 introduces the conceptual world of database technology. Particular emphasis was placed on the presentation of the methods for database design. The path from the needs analysis to the implementable conceptual scheme was shown. A system-technical examination of the assembly was carried out in chapter 4. For this purpose, the assembly was mapped onto a socio-technological model, which enables a clear demarcation of the individual components involved in the assembly. The results of this system analysis document that the system technology is an indispensable aid in order to arrive at a structured description of such a complex problem as the assembly represents. In Chapter 5, the process of systematic assembly system planning was analyzed. In order to close the gap in the systematic assembly planning between the description of the assembly task and the creation of the assembly layout, a new procedure for the assembly process description was developed. This method is characterized in that, based on an operational description of the assembly process, suitable active elements and devices for carrying out the assembly can be selected directly from a database. These two chapters formed the basis for the development of a conceptual scheme that can be used to support the entire assembly planning process, as described in Chapter 5. First, semantic schemes for the individual planning steps were designed and then integrated into a common conceptual scheme. At the end of the work, the implementation of a database according to this conceptual scheme and exemplary implementations of user programs that work with this database were presented. The work has shown that the systematic consideration of assembly required for the preparation of a database deployment can provide essential insights into assembly planning. In addition, with the currently available database management systems, despite the shortcomings mentioned in Chapter 3, effective support for computer-aided assembly planning can be achieved by considerably reducing the input effort for individual application programs and largely avoiding errors due to redundant data storage

EAI 2005: Enterprise Application Integration - Proceedings of the 2nd GI-Workshop on Enterprise Application Integration.

Die heutige Flut von Informationsquellen im betrieblichen Umfeld bestimmt die immer weiter zunehmende Notwendigkeit der Integration von Anwendungssystemen und Datenbanken innerhalb der betrieblichen Datenverarbeitung und über Unternehmensgrenzen hinweg. Enterprise Application Integration (EAI) bezeichnet in diesem Kontext die Planung, die Methoden und die Software, um heterogene, autonome Anwendungssysteme unternehmensweit oder -übergreifend zu integrieren. Der EAI-Workshop findet zum zweiten Mal nach der erfolgreichen Auftaktveranstaltung am OFFIS-Institut in Oldenburg im vergangenen Jahr statt. Der Workshop EAI’05 ist eine gemeinsame Veranstaltung der GI-Arbeitskreise „Enterprise Architecture“ und „Software Architekturen“, der GMDS-/GI-Arbeitsgruppe „KIS - Informationssysteme im Gesundheitswesen“ sowie des Klinikums der Philipps-Universität Marburg. Das Thema EAI soll auf dem Workshop aus übergreifender, ganzheitlicher Sicht betrachtet werden. Sowohl die grundlegenden Problemstellungen, wie semantische Integration und Wissensmanagement in verteilten heterogenen Systemen, als auch pragmatische Lösungsansätze und Vorgehensmodelle auf der Basis von Integrationswerkzeugen und innovativen IT-Infrastrukturen stehen im Fokus. Berichte aus spezifischen Anwendungsbereichen, wie Bankwesen, Bauwirtschaft und Gesundheitswesen zeigen Anforderungsprofile und konkrete Lösungen auf. Einen Schwerpunkt bildet die integrierte Gesundheitsversorgung mit Beiträgen zur Anwendungsintegration im Krankenhaus sowie zu verschiedenen Fragestellungen im Zusammenhang mit der Integration in Gesundheitsnetzen. Darüber hinaus werden mit verschiedenen Beiträgen zur prozessorientierten Integration aktuelle Bestrebungen thematisiert, die in verschiedenen Anwendungsdomänen von Interesse sind

An integrative methodology for the development of computer supported co-operative work

Für die Implementierung neuer Organisationsformen, die durch Groupware oder Workflow Management Systeme unterstützt werden, ist eine integrierte Vorgehensweise notwendig, um den vielfältigen Wechselwirkungen gerecht zu werden. Aufgrund der Komplexität solcher Projekte werden oftmals Modellierungsmethoden verwendet, die im Kontext des Software Engineerings oder der Wirtschaftsinformatik entwickelt wurden und damit ihren ursprünglichen Einsatzbereich verlassen. Dennoch gibt es bisher kaum Ansätze, die überprüfen, inwieweit eingesetzte Methoden den Belangen der Organisationsgestaltung genügen. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag, diesen Mangel zu vermindern, und stellt eine modellgestützte Methode vor, die aus den bewährten Methoden der objektorientierten Modellierung und der Geschäftsprozessmodellierung hervorgeht. Sie ergänzt diese um Aspekte der Organisationsgestaltung und ist so in der Lage, organisatorische Restriktionen und Risiken zu berücksichtigen und Chancen der organisatorischen Gestaltung zu nutzen. So kann durch die Partizipation verteiltes Wissen genutzt werden, und Akzeptanz für neue Technologien und Motivation für neue Kooperationsformen geschaffen werden. Durch Organisationales Lernen können Gestaltungsprozesse als Lernprozesse etabliert werden. Das Konfliktmanagement schließlich kann das Aushandeln der Machtverteilung in den Gestaltungsprozessen begleiten und Schäden durch unkontrollierte Konfliktaustragung verringern. Für die entwickelte integrative Gestaltungsmethode wurden die bekannten Elemente der Konzepte, der Beschreibungssprache und der Vorgehensweise erweitert und zwei neue Elemente, nämlich das Rollenmodell und die Kommunikationstechniken, hinzugenommen. Bei der exemplarischen Erprobung in verschiedenen Projekten der industriellen Gemeinschaftsforschung hat sich die Methode für die Gestaltung der computerunterstützten Kooperation zwischen Organisationen und Gruppen bewährt.The implementation of new organisational behaviour using groupware or workflow management systems requires an integrated approach in order to meet multiple interdependencies. The complexity of such projects asks for methodologies as they have been worked out for Software Engineering or Information Management. But this purpose was not initially intended by the methodologies. This fact is well-known, but the wide spread modelling techniques are still lacking know-how which is available in the context of organisational development and behaviour science. The approach presented here intends to reduce this gap between the disciplines. It comprises the strengths of modelling techniques like object oriented modelling or business process modelling. And it adds the ability to cope with specific risks and to take opportunities in organisational development. By participation of all persons concerned, distributed knowledge can be used and acceptance for new technologies and motivation for new ways of co-operation can be created. By applying organisational learning to the development process, individual learning can be encouraged and knowledge can be shared throughout the organisation. Last but not least conflict management can promote the negotiation of duties and rights and can reduce the financial and personnel burden caused by uncontrolled conflicts. For the integrative methodology proposed, the existing elements like concepts, notation and process have been extended and others, such as roles and communication techniques, have been added. The methodology has proven worth in several industrial research projects for the design of computer supported co-operation between organisations and groups

Overcoming Semantical Heterogeneity in Multiple Data Warehouse Systems

Der bedarfsorientierte Zugriff auf ein konsolidiertes Berichtswesen stellt für betriebliche Organisationen einen entscheidenden Erfolgsfaktor dar, um einen Informationsvorsprung gegenüber ihren Wettbewerbern erzielen zu können. Data-Warehouse-Systeme (DWH-Systeme) dienen dazu, Entscheidungsträgern die für ihre aktuelle Aufgabe relevanten Informationen rechtzeitig und in geeigneter Form zur Verfügung zu stellen. In der Praxis existieren jedoch multiple DWH-Systeme, die vor allem auf Ebene der Datenschemata sowie der zugrunde liegenden Terminologien eine starke Heterogenität aufweisen. Inkonsistenzen zwischen den generierten Berichten sowie eine divergente Interpretation der Berichtsergebnisse sind die Folge. Der Aufbau eines konsolidierten Berichtswesens ist daher nur mit nachträglichem, manuellem Abstimmungsaufwand möglich. Die vorliegende Arbeit widmet sich insbesondere dem durch multiple DWH-Systeme offerierten Informationsangebot. Mithilfe der im Semantic Web etablierten Technologie Resource Description Framework (RDF) und der Web Ontology Language (OWL) wird ein Rahmen zur semantisch reichhaltigen Beschreibung von DWH-Metadaten geschaffen. Derartig ausgezeichnete Metadaten unterschiedlicher DWH-Systeme werden anschließend in einer semantischen Homogenisierungsschicht (sHGS) zusammengeführt. Mit diesem Hilfsmittel können Beziehungen zwischen multiplen DWH-Systemen identifiziert und deren semantische Heterogenität überwunden werden.The demand-oriented access to consolidated reporting systems represents a critical success factor for operating organisations in order to achieve an informational advantage over their competitors. Data warehouse systems (DWH systems) provide decision-makers with information relevant to their current task in due time and form. In practice, however, a multitude of highly heterogeneous DWH systems exist which particularly vary in terms of applied data schemata and underlying terminologies. Inconsistencies between the generated reports of those systems as well as a diverging interpretation of the report results are therefore immediate consequences. As a result, the construction of a consolidated reporting system inevitably demands additional manual alignment effort. The thesis at hand is especially dedicated to information provided by multiple DWH systems. By means of the technologies of the Resource Description Framework (RDF) and the Web Ontology Language (OWL), which are established in the area of the semantic web, a framework is created to describe DWH metadata in a semantically comprehensive way. The metadata of different DWH systems marked in such a way are finally brought together in a semantic level of homogenisation (sHGS). With this tool, semantic relations between multiple DWH systems can be easily identified and their semantic heterogeneity can be overcome

Meta-Modellierung in EIA/CDIF

Die vorliegende Arbeit setzt sich folgende Ziele: - erstmals den seit 1987 entwickelten EIA/CDIF-Standard systematisch und umfassend in zusammenhängender Form darzustellen, mit entsprechenden Quellen zu verknüpfen und damit einer wissenschaftlichen Diskussion zuzuführen, - die Detailliertheit der Darstellung der EIA/CDIF-Standards so zu wählen, daß wissenschaftliche Einrichtungen und Unternehmen imstande sind, EIA/CDIF-Meta-Modelle selbständig zu erstellen beziehungsweise zu evaluieren, - erstmals das hypothetische „Integrierte EIA/CDIF-Meta-Modell“ auf Basis der per 1. Jänner 1998 standardisierten EIA/CDIF-Meta-Modelle zu erstellen und im Rahmen dieser Arbeit zu dokumentieren; - erstmals Auswertungen über sämtliche bis 1. Jänner 1998 standardisierte EIA/CDIF-Meta-Modelle so aufzubereiten, daß sie einerseits Einsichten in die Struktur geben und andererseits auch für weitere Arbeiten und Auswertungen weiterverwendbar sind, - erstmals ein EIA/CDIF-konformes Meta-Modell zu definieren, das demonstrieren soll, wie man strukturelle Informationen auf der Meta-Modellebene ohne Änderung am Meta-Meta-Modell erfassen und auswerten kann, - Spezifikationen des EIA/CDIF-Standards für die Verteilung von EIA/CDIFMeta-Modelldaten und Modelldaten mit Hilfe von OMG’s CORBA beziehungsweise der OMG IDL so einzuarbeiten, daß sie im Kontext der entsprechenden Modellierungsschichten dargestellt und verstanden werden können, - erstmals Spezifikationen für relationale Datenbankverwaltungssysteme für die Abbildung des EIA/CDIF-Meta-Meta-Modells zu entwerfen und öffentlich zu dokumentieren, - erstmals Spezifikationen für die objektorientierte Programmiersprache Object Rexx für die Abbildung des EIA/CDIF-Meta-Meta-Modells zu geben, um damit die Repräsentation der Konzepte direkt in Form von Klassenhierarchien und den zu den Klassen gehörenden Attributmethoden zu ermöglichen

Wissensbasierte Prozesskonfiguration im Bauwesen

Das Ziel der Prozesskonfiguration besteht darin, typische Bauprozesse wie Planungsprozesse, Ausführungsprozesse, Steuerungs- und Entscheidungsprozesse zu unterstützen. Infolgedessen bilden die Prozesse und der Einsatz von Prozessmodellen für verschiedene Aufgabenbereiche im Bauwesen die Grundlage für die computerunterstützte Bearbeitung von Bauvorhaben. Die Bauprozessmodelle werden meistens in einer semi-formalen Sprache dargestellt. Das erlaubt die weitere Formalisierung zum Zweck der intelligenten Konfiguration der Prozesse. Das bedeutet, dass die Prozesse auf Basis des formal beschriebenen Prozesswissens konfiguriert, zusammengestellt und instanziiert werden können. Solche Prozesse sind besonders aktuell im Bereich des Risikomanagements, das in den letzten Jahren im Bauwesen an Bedeutung gewonnen hat. Die Prozesse sollen bei der Suche nach einem alternativen Ablauf im Fall einer Prozessstörung ad-hoc konfiguriert und zur Verfügung gestellt werden. Dies kann semi-automatisch mit Einsatz wissensbasierter Methoden realisiert werden. Die Prozesse im Bauwesen bergen diverse spezielle Eigenschaften in sich, die die Problematik der typischen Konfigurationsvorgehensweise sichtbar werden lassen. Wesentliche Merkmale der Bauprozesse sind der durchgängige Informationsfluss und der hohe Kommunikationsbedarf zwischen allen Beteiligten im Bauprojekt. Das impliziert Anforderungen an eine effektive Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts. In einem signifikant großen Projekt wie beispielsweise dem Flughafenbau, bei dem sich die Baustelle auf tausenden Hektar Fläche erstreckt und mehrere Dutzende Baufirmen involviert sind, die über unterschiedliche Software und Baudatenmodelle und Standards verfügen, ist die Koordination sowie ein effektiver Informationsaustausch und als Folge die Prozesskonfiguration gravierend erschwert. Dementsprechend spielt die Anwendung einer übergeordneten Struktur, die die Heterogenität der verteilten Umgebung einkapselt, eine bedeutende Rolle. Des Weiteren bringt ein ontologiebasierter Ansatz wesentliche Vorteile bei der Betrachtung der existierenden Problematik. Ontologie ist eine explizite, formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung (Gruber 1993). Darunter kann eine konzeptuelle Formalisierung von Wissensbereichen und Begriffssystemen verstanden werden. Mittels Ontologie kann Wissen verteilt werden, was eine verbesserte Interoperabilität in komplexen Systemen mit vielen heterogenen Ressourcen, wie beispielsweise Bauwesensystemen, gewährleistet. Anwendungsbereiche der Ontologie sind Kommunikation und Repräsentation sowie Wiederverwendung von Wissen. Die Ontologie wird in der Regel in Form einer Taxonomie dargestellt. Solche Konstrukte ermöglichen es, Struktur in ein heterogenes Umfeld zu bringen. So kann eine allgemeine bereichsübergreifende Ontologie, eine Top-Level Ontology, eine übergeordnete Baustruktur gut abbilden. Potenziell ermöglicht eine Ontologie die Analyse des Domänenwissens auf semantischer Basis, wie Schlussfolgerung, Konsistenzprüfung und gezielte Suche. Die Flexibilität bei der Konfiguration wird durch die regelbasierte Anwendung unterstützt. Darüber hinaus können intelligente Lösungen durch Anwendung verschiedener Baustrategien, die den Prozessablauf optimieren, erzielt werden. Die Prozesse, Ontologien und Regeln können verschiedene Arten von Wissen abbilden und als Kombination eine effiziente, wissensbasierte Prozesskonfiguration ermöglichen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Schließen der Prozesskonfigurationslücke, in dem eine Kombination aus Prozessen, Prozesskonfiguration, Ontologien und Regeln präsentiert wird. Dabei zählt zu den wichtigsten Beiträgen der Arbeit, Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts voran zu bringen, eine unternehmensübergreifende, übergeordnete ontologische Struktur für die effektive Zusammenarbeit in den verteilten Bauumgebungen zu erarbeiten und eine intelligente Prozesskonfiguration und -rekonfiguration zu gewährleisten