Innovationspotentiale in der rechnerintegrierten Produktion durch wissensbasierte Systeme

Die Realisierung einer Rechnergeführten Fabrik unter dem Schlagwort CIM ist eine der größten Herausforderungen für die industrielle Produktionstechnik. Komplexe Informations- und Automatisierungssysteme steuern und überwachen die Fabrik der Zukunft. Doch die konventionelle Informations- und Datenverarbeitung erreicht ihre Grenzen dort, wo Wissen und Erfahrung zur Problemlösung im Vordergrund steht, und wo komplexe, unstrukturierte und nicht algorithmierbare Zusammenhänge angetroffen werden. Hier eröffnen die Methoden der Künstlichen Intelligenz und Wissensverarbeitung vielfältig neue Möglichkeiten. Unter diesen Randbedingungen will die vorliegende Arbeit Innovationspotentiale in der Rechnerintegrierten Produktion durch den Einsatz wissensbasierter Systeme erschließen. Dazu werden eingangs die grundsätzlichen Methoden und Hilfsmittel der Wissensverarbeitung erläutert. Diese Ausführungen erstrecken sich auf den Wissensbegriff selbst, auf die Methoden zur Wissensrepräsentation, Manipulation und auch Akquisition. Eine grobe Klassifizierung der Softwarehilfsmittel in Programmiersprachen und Werkzeugsysteme schließt sich an. Das nächste Kapitel beschäftigt sich mit dem Einsatz wissensbasierter Systeme in der Produktion allgemein. Erfolgreiche Systeme und interessante Prototypen aus den Anwendungsgebieten Diagnose, Arbeitsplanung, Konstruktion und Simulation werden vorgestellt. Die Wissensverarbeitung erfordert eine neue Qualifikation an Engineeringleistung. Die Aufgaben eines Wissensingenieurs werden im Zusammenhang mit dem Entwicklungsprozeß von wissensbasierten Systemen erläutert. Im anschließenden Kapitel wird ein wissensbasiertes Rahmensystem (WWS) für die Lösung von Planungs- und Konfigurationsaufgaben vorgestellt. Es besteht aus Komponenten für den Dialog, für die Wissensrepräsentation, für die Problemlösung und für den Wissenserwerb. Ein ereignisorientiertes Simulationssystem ist in die Problemlösungskomponente voll integriert. Mit Hilfe dieser logischen und programmtechnischen Integration von Konfigurations- und Simulationswerkzeugen ist es erstmals gelungen, völlig neue Möglichkeiten der Optimierung von Planungstätigkeiten in einem ganzheitlichen und wissensbasierten Ansatz zu erschließen. Innerhalb der industriellen Produktion gilt die Montagetechnik als weitgehend unerschlossenes Rationalisierungspotential. Als exemplarische Anwendung des wissensbasierten Werkzeugsystems (WWS) wurde das Expertensystem MOPLAN zur Planung von Montageanlagen implementiert. Als einziges System seiner Art ist es hardware- und softwareseitig voll in ein CIM-Konzept für die Montage integriert und kommuniziert mit einem dreidimensionalen Modellierer (ROMULUS). Damit steht der Montageplanung erstmals ein rechnergestütztes Werkzeug zur Verfügung, das für einen Großteil der Aufgaben bei der Grobplanung eingesetzt werden kann. Das letzte Kapitel beschäftigt sich mit alternativen Einsatzmöglichkeiten für das wissensbasierte Werkzeugsystem WWS. Hier ist in erster Linie die Planung von produktionstechnischen Anlagen im allgemeinen und die Planung von Flexiblen Fertigungssystemen im speziellen zu nennen. Aber auch zur Planung von Fertigungsabläufen und Fertigungsaufträgen kann das Werkzeug eingesetzt werden. Für die implizite offline-Programmierung von Industrierobotern wird hierzu ein Beispiel gegeben. Die vorliegende Arbeit zeigt das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten wissensbasierter Systeme in einer Rechnerintegrierten Produktion auf. Angefangen bei der Konstruktion, über die Fertigungsplanung und -steuerung, bis hin zur Diagnose können mit Hilfe von wissensbasierten Konzepten vielfältige Innovationspotentiale erschlossen werden. Es wird deutlich, daß die Wissensverarbeitung eine wesentliche Komponente in der Fabrik der Zukunft darstellt. Mit dem Rahmensystem WWS und dem Expertensystem MOPLAN ist es gelungen, breit einsetzbare Werkzeuge als Basis für viele weiterführende Arbeiten im Bereich der Planung und Konfiguration zu schaffen. Damit wird auch ein Beitrag dazu geleistet, die Wissensverarbeitung in Forschung und Lehre zu etablieren.The realization of a computer-controlled factory under the catchphrase CIM is one of the greatest challenges for industrial production technology. Complex information and automation systems control and monitor the factory of the future. But conventional information and data processing reaches its limits where knowledge and experience are the focus of problem-solving and where complex, unstructured and non-algorithmic relationships are encountered. The methods of artificial intelligence and knowledge processing open up a variety of new possibilities here. Under these boundary conditions, the present work aims to develop innovation potential in computer-integrated production through the use of knowledge-based systems. To this end, the basic methods and tools of knowledge processing are explained. These explanations extend to the concept of knowledge itself, to the methods for representing knowledge, manipulation and also acquisition. This is followed by a rough classification of software tools in programming languages and tool systems. The next chapter deals with the use of knowledge-based systems in production in general. Successful systems and interesting prototypes from the fields of diagnosis, work planning, construction and simulation are presented. Knowledge processing requires a new qualification in engineering performance. The tasks of a knowledge engineer are explained in connection with the development process of knowledge-based systems. In the following chapter, a knowledge-based framework system (WWS) for the solution of planning and configuration tasks is presented. It consists of components for dialogue, for representing knowledge, for solving problems and for acquiring knowledge. An event-oriented simulation system is fully integrated in the problem-solving component. With the help of this logical and technical integration of configuration and simulation tools, it was possible for the first time to open up completely new possibilities for optimizing planning activities in a holistic and knowledge-based approach. In industrial production, assembly technology is considered a largely untapped rationalization potential. The MOPLAN expert system for planning assembly systems was implemented as an exemplary application of the knowledge-based tool system (WWS). As the only system of its kind, it is fully integrated in terms of hardware and software into a CIM concept for assembly and communicates with a three-dimensional modeller (ROMULUS). For the first time, assembly planning now has a computer-aided tool that can be used for a large part of the rough planning tasks. The last chapter deals with alternative uses for the knowledge-based tool system WWS. The planning of production engineering systems in general and the planning of flexible manufacturing systems in particular should be mentioned here. The tool can also be used to plan production processes and production orders. An example is given for the implicit offline programming of industrial robots. The present work shows the spectrum of possible uses of knowledge-based systems in computer-integrated production. Starting with the construction, through the production planning and control, up to the diagnosis, knowledge-based concepts can be used to open up a wide range of innovation potential. It becomes clear that knowledge processing is an essential component in the factory of the future. With the WWS frame system and the MOPLAN expert system, it has been possible to create widely applicable tools as the basis for many further work in the area of planning and configuration. This also makes a contribution to establishing knowledge processing in research and teaching

Hybride Wissensverarbeitung in der präventivmedizinischen Diagnostik

von Andreas KollerPaderborn, Univ.-GH, Diss., 199

Ein Molekül-Atom-Datenmodell für Non-Standard-Anwendungen : Anwendungsanalyse, Datenmodellentwurf und Implementierungskonzepte

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erarbeitung und Nutzbarmachung von Datenbankkonzepten für sog. Non-Standard-Anwendungen. Darunter versteht man im OB-Bereich Anwendungen aus den Gebieten CAD/CAM, VLSI-Entwurf, Software-Entwicklung, Büroautomatisierung, Expertensysteme etc. Die zentralen Fragestellungen, zu denen es Antworten zu finden gilt, sind: - Welche Anforderungen werden von den Non-Standard-Anwendungen an die Datenhaltung gestellt? - Wie sehen dazu passende Architekturen und Datenmodelle für NDBS (das sind DBS für Non-Standard-Anwendungen) aus? - Nach welchen Konzepten sind solche NDBS zu entwerten und zu implementieren? Dazu werden verschiedene OB-basierte Prototypen analysiert und vergleichend einander gegenübergestellt. Im einzelnen wurden basierend auf konventionellen Datenbanksystemen verschiedenen Typs (Netzwerk- und Relationenmodell) Anwendungssysteme aus unterschiedlichen ingenieurwissenschaftlichen Bereichen (3D-Modellierung, Verwaltung geographischer Daten und VLSI-Entwurfswerkzeug) sowie aus dem Expertensystembereich (Diagnosesystem) entwickelt; ihr Leistungsverhalten wurde unter einer praxisnahen Last aufgezeichnet und detailliert untersucht. Ausgehend von diesen Analyse- und Vergleichsergebnissen wird ein Anforderungskatalog erstellt, der konkrete Aussagen über die Datenstrukturen der Anwendungsobjekte und die zugehörigen Verarbeitungscharakteristika zusammenfaßt

Entwicklung einer Diagnose-Shell zur Unterstützung von Informationssystemsicherheit

Im Rahmen der Arbeit wurde ein Expertisemodell des Managements der Informationssystemsicherheit (IS-Sicherheit) entwickelt und durch eine Diagnose-Shell operationalisiert. Es stand die Wissensrepräsentation und nutzung des IS-Sicherheitswissens zur Unterstützung des IS-Sicherheitsmanagements im Mittelpunkt. Hierfür wurden Methoden des Knowledge Engineering verwendet, um die IS-Sicherheitsstrategien durch diagnostische Problemlösungsmethoden zu beschreiben. Das benötigte IS-Sicherheitswissen wird durch IS-Sicherheitskonzepte repräsentiert. Die Modelle sind auf unterschiedlichen Abstraktionsstufen entwickelt worden, die zu einem epistemologischen Expertisemodell zusammengefasst worden sind. Es werden die drei Ebenen (Aufgaben-, Inferenz- und Domänen-Ebene) des Expertisemodells beschrieben und abgegrenzt. Die Aufgaben- und Inferenzebene beschreiben die Problemlösungsmethoden. Hierfür spezifiziert die Aufgabenebene das Ziel der Diagnose und deren Teilaufgaben. Es werden auf dieser Ebene generische Kontrollstrukturen bzw. Basis-Inferenzen (z.B. eines diagnostischen Problemlösungsprozesses) beschrieben. Eine Verfeinerung der Aufgabenebene bildet die Inferenzebene, die die Abhängigkeit zwischen Inferenzen und Wissens-Rollen darstellt. In der Domänenebene wird das domänenspezifische Wissen (z.B. das Sicherheitswissen) beschrieben, das zur konkreten Problemlösung (z.B. Schwachstellenanalyse oder Risikoanalyse) benötigt wird. Für die Problemlösung werden die Konzepte der Domänenebene, wie z.B. Schwachstellen oder Gefahren, auf die Wissens-Rollen der Problemlösungsmethoden überführt. Es wurde ein Entwurfsmodell für einen wissensbasierten Fragenkatalog entwickelt, das das Expertisemodell operationalisiert und die Grundlage für die spätere Implementierung darstellt. Hierfür werden die konventionellen, computergestützten Fragenkataloge durch eine wissensbasierte Regel-Komponente erweitert, die eine explizite Repräsentation von Abhängigkeitskonzepten ermöglicht. Darauf basierend wurde ein wissensbasierter Diagnose-Prototyp implementiert, der eine direkte Wissenseingabe und nutzung durch einen IS-Sicherheitsexperten unterstützt. Das wissensbasierte System kann auf Basis der Erhebung eine spezifische Problemlösung durchführen und automatisiert ein IS-Sicherheitskonzept erstellen

Korrektheit der Übersetzung objektorientierter Wissensrepräsentationssprachen mit statischer Vererbung

Different techniques have been proposed in order to describe the semantics of sequential object oriented progrmming languages. Most of them use denotational semantics to define SMALLTALK-like languages with single inheritance. The situation is not yet clear in the presence of multiple inheritance. The programm semantics strongly depends on which components a class actually inherits from its superclasses. Hence, the definition of inheritance is crucial to the meaning of an object oriented program. At present there is no accepted notion of inheritance for languages wirh multiple inheritance. Different topological sorting algorithms, for example, have been used in a graph theoretical framework in order to define inheritance in Lisp-like object oriented languages

Historische Sozialforschung: Identifikation, Organisation, Institution

Im Mittelpunkt des vorliegenden Buches steht die Darstellung von Aufgaben und Leistungen des Zentrums für Historische Sozialforschung (ZHSF) in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Das ZHSF erbringt in institutionalisierter Form seit 1987 umfassende Infrastrukturleistungen für die Historische Sozialforschung; in der Entwicklung spiegelt sich daher exemplarisch auch die Entwicklung der Historischen Sozialforschung in der Bundesrepublik Deutschland in den zurückliegenden Jahren wider. 'Institution und Funktion' der Historischen Sozialforschung lassen sich nicht hinreichend verstehen, ohne 'Identifikation und Definition' sowie 'Organisation und Diffusion' zumindest als institutionellen Hintergrund in den Blick zu nehmen. Folgende Punkte werden in diesem Kontext näher betrachtet: (1) Wissenschaftlicher Standort; (2) Forschungsstrategie; (3) Geschichte, Aufgaben und Struktur; (4) Forschungsfeld und Klientel; (5) Beratungs- und Datenservice; (6) Software; (7) Historische Statistik; (8) Publikationen; (9) Lehre und Forschung. (psz

Verschränkte Systeme?

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Kopplung der gesellschaftlichen Teilsysteme Wissenschaft und Politik anhand des Beispiels der österreichischen Energieforschung und Energiepolitik. Mittels Literatur- und Dokumentenanalyse wird sowohl die österreichische Energieforschung als auch die Energiepolitik untersucht, um einen Überblick über die Forschungsfelder zu erhalten. Den empirischen Kern dieser Arbeit bildet eine Netzwerkanalyse und –visualisierung der korporativen Akteure des Energieforschungsprogramms "Nachhaltig Wirtschaften" und des Politikformulierungsprozesses "Energiestrategie Österreich", mit der die Schnittstellen bzw. Knotenpunkte des Transfers von ExpertInnenwissen zwischen diesen beiden Bereichen identifiziert werden. Einige wenige wissenschaftliche Organisationen verfügen sowohl im Energieforschungsnetzwerk als auch im Policy-Netzwerk über zentrale Positionen, über die ExpertInnenwissen transferiert werden kann. Abgesehen von zentralen korporativen Akteuren zeigt sich, dass ein Vielzahl unterschiedlicher Akteure aus den Bereichen der Forschung, Wirtschaft und der Politik in beiden Netzwerken aktiv partizipieren – die Systeme der Energieforschung und der Energiepolitik werden somit durch zahlreiche Akteure verschränkt.This thesis deals with the interlink between the social sub-systems of science and politics based on Austrian energy-related research programmes and energy-policy. In order to obtain an overview of energy-related research and energy-policy in Austria scientific literature and relevant documents have been examined. A social network analysis and network visualisation of actors of the energy-research-programme "Nachhaltig Wirtschaften" and the policy-process "Energiestrategie Österreich" constitute the empirical core of this thesis. By means of the social network analysis the crucial points of intersection between energy-research and energy-policy have been identified. Some scientific organisations are in central positions in the energy-related research-network as well as in the energy-policy-network, thus they are crucial for expert knowledge transfer. Beside the central-positioned organisations there are a lot of pluralistic organisations from science, economy and politics which participate in both networks – the sub-systems of energy-related research and energy-policy are interlinked due to numerous actors