Nutzerfreundliche Modellierung mit hybriden Systemen zur symbolischen Simulation in CLP

Die Dissertation beinhaltet die Sprachen MODEL-HS und VYSMO zur modularen, deklarativen Beschreibung hybrider Systeme, die dem Nachweis zeit- und sicherheitskritischer Eigenschaften für die symbolische Simulation in CLP dienen. Zum Erlangen sprachtheoretischer Erkenntnisse wie Entscheidbarkeit wurden hybride Systeme neu unter formal nachweisbaren Akzeptanzbedingungen definiert, welche durch praktische Beispiele belegt sind. Weitere Ergebnisse sind eine neue Klassifikation hybrider Systeme, ein Werkzeug ROSSY, Anfragebeschreibungen und deren Transformation in temporal-logische Ausdrücke, Anfragemasken und Anwendungen für Studiensysteme und parallele Programme.The dissertation includes the languages MODEL-HS and VYSMO for modular, declarative description of hybrid systems that serve the proof of time- and safety-critical properties for symbolic simulation in CLP. For coming to language-theoretical conclusions like decidability hybrid systems are newly defined under acceptance conditions that can be formally proved and for which practical examples bear witness. A new classification of hybrid systems, a tool ROSSY, query descriptions and their transformation into temporal-logic expressions, query forms and applications for study systems and parallel programs are further results

Konzeption und Entwicklung eines Oracle-basierten Innovationscontrolling in einer Forschungseinrichtung : Stiftung caesar, Bonn

Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine Datenbankanwendung für eine öffentliche Stiftung aufzubauen, in der Projektideen erfasst und bewertet werden können. Da bei der Stiftung caesar die Anwendung Oracle Applications eingesetzt wird, werden für die Realisierung der Datenbankanwendung Oracle-Werkzeuge verwendet. Diese werden im Kapitel 5: Entwicklungswerkzeuge und Kapitel 6: Oracle Applications beschrieben

Design, Implementierung und Evaluierung einer virtuellen Maschine für Oz

Diese Arbeit beschreibt Design, Implementierung und Evaluierung einer virtuellen Maschine für die Kernsprache von Oz, die wir mit L bezeichnen. Wir stellen L aus didaktischen Gründen als Erweiterung einer Teilsprache von SML dar. Die wichtigsten Unterschiede von L zu SML sind: logische Variablen, Threads, Synchronisation und dynamische Typisierung. Ausgehend von einer informellen Beschreibung der dynamischen Semantik über ein Graphenmodell entwickeln wir daraus schrittweise auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen eine virtuelle Maschine für L. Wir beschreiben zunächst ein einfaches Grundmodell. Darauf aufbauend diskutieren wir verschiedene Optimierungen. Schließlich verfeinern wir weiter, indem wir auf Aspekte der Implementierung des Modells eingehen. Abschließend evaluieren wir die Effektivität der vorgestellten Techniken an einer Reihe von größeren Anwendungen aus der Praxis. Weiter zeigen wir, daß die Implementierung der Sprache kompetitiv ist mit den schnellsten Emulatoren für statisch getypte funktionale Sprachen.This thesis presents the design, implementation and evaluation of a virtual machine for the core language of Oz, which we call L. We present L for didactic reasons as an extension of a sublanguage of SML. The most important differences between L and SML are: logic variables, threads, synchronization and dynamic typing. Starting from an informal description of the dynamic semantics in terms of a graph model, we develop step by step on various levels of abstraction a virtual machine for L. We begin with a simple basic model. We then propose several optimizations of this model. Afterwards we keep refining our approach by addressing specific aspects of the implementation of the model. Finally we evaluate the effectiveness of the techniques using a set of larger real world applications. Further we show, that the implementation of the language is competitive with the fastest emulators for statically typed functional languages

Design, Implementierung und Evaluierung einer virtuellen Maschine für Oz

Diese Arbeit beschreibt Design, Implementierung und Evaluierung einer virtuellen Maschine für die Kernsprache von Oz, die wir mit L bezeichnen. Wir stellen L aus didaktischen Gründen als Erweiterung einer Teilsprache von SML dar. Die wichtigsten Unterschiede von L zu SML sind: logische Variablen, Threads, Synchronisation und dynamische Typisierung. Ausgehend von einer informellen Beschreibung der dynamischen Semantik über ein Graphenmodell entwickeln wir daraus schrittweise auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen eine virtuelle Maschine für L. Wir beschreiben zunächst ein einfaches Grundmodell. Darauf aufbauend diskutieren wir verschiedene Optimierungen. Schließlich verfeinern wir weiter, indem wir auf Aspekte der Implementierung des Modells eingehen. Abschließend evaluieren wir die Effektivität der vorgestellten Techniken an einer Reihe von größeren Anwendungen aus der Praxis. Weiter zeigen wir, daß die Implementierung der Sprache kompetitiv ist mit den schnellsten Emulatoren für statisch getypte funktionale Sprachen.This thesis presents the design, implementation and evaluation of a virtual machine for the core language of Oz, which we call L. We present L for didactic reasons as an extension of a sublanguage of SML. The most important differences between L and SML are: logic variables, threads, synchronization and dynamic typing. Starting from an informal description of the dynamic semantics in terms of a graph model, we develop step by step on various levels of abstraction a virtual machine for L. We begin with a simple basic model. We then propose several optimizations of this model. Afterwards we keep refining our approach by addressing specific aspects of the implementation of the model. Finally we evaluate the effectiveness of the techniques using a set of larger real world applications. Further we show, that the implementation of the language is competitive with the fastest emulators for statically typed functional languages

Structural Compatible Ontologies for Automation Technology

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist ein integriertes Entwurfsverfahren für Automatisierungssysteme, bei dem sowohl die verhaltenbeschreibende als auch die gerätetechnische Sicht gleichermaßen Berücksichtigung finden. Dieses Entwurfsverfahren basiert auf der Erkennung, Überprüfung und Einhaltung von Ähnlichkeiten, die zwischen geräte- und verhaltensbeschreibenden Systemmodellen herrschen. So können die während der Geräte- und Anlagenplanung entstehenden Spezifikationen (Stücklisten, Baugruppenhierarchien, Netzwerke) bis in die aus automatisierungstechnischer Sicht notwendige Detailltiefe in den Verhaltensmodellen konsistent nachgezogen werden. Auf der Basis prozesstheoretischer Überlegungen werden kombinierte Petrinetz- und Bondgraphen-Modelle als dynamische Beschreibungsmittel gewählt, um das für Automatisierungssysteme typische hybride Verhalten darstellen zu können. Für die Beschreibung gerätetechnischer Strukturen dient das STEP-Produktmodell nach ISO 10303. Um die Ähnlichkeiten zwischen der verhaltenbeschreibenden und der gerätetechnischen Sicht formal fassen zu können, werden die den Systemmodellen zugrundeliegenden Modellkonzepte in Ontologien überführt und diese dann mit strukturverträglichen Abbildungen, sogenannten Morphismen, aufeinander abgebildet. Sowohl die Ontologien als auch die über diesen Ontologien definierten Morphismen werden mit Mitteln der OMA (Object Management Architecture) in MOF/UML-Modelle und OCL-Spezifikationen übertragen. Diese Spezifikationen sind dann die Implementationsgrundlage einer Reihe von Softwarewerkzeugen, die einen Entwurfsrahmen bilden, mit dem das integrierte Entwurfsverfahren anhand von einfachen Beispielen näher untersucht wird.We present an integrated design methodology for automation systems, where both the behavioural and the device oriented aspects are considered. The design methodology is based on the recognition and compliance of similarities, which can be found between device oriented and behaviour describing system models. Herewith it is possible to align the behavioural models with existing device specifications (part lists, bills of material, assembly hierarchies networks) in a consistent way and with the granularity that is adequate for automation systems design. Based on a formal process theory the combination of Petrinets and Bondgraphs is choosen to represent the hybrid process dynamics which are characteristic for automation systems. The device oriented structures are described with STEP product models according to ISO 10303. The formal specification of the aforesaid similarities between device oriented and behavioural system models is achieved within two steps. First the used description methods are transformed into ontologies. Then the ontologies are mapped on each other based on structure respecting mappings called morphism. Both the ontologies and the morphisms are defined by means of OMA (Object Management Architecture), namely MOF/UML for the ontology specification and OCL for the morphism specification. These specifications are then the basis for the implementation of different software tools which are combined into one development framework. Utilizing this framework the integrated design methodology is examined with simple examples

Aufbau eines Experten- und Informationssystems der Raumfahrt

In dieser Arbeit wird ein Informationssystem beschrieben, welches für Studium, Arbeit und Wissenschaft benötigte Daten aus der Raumfahrt zur Verfügung stellt. Die Informationen sind leicht zugänglich und werden in leicht zu handhabender Weise dargestellt. Zusätzlich zu dem reinen Faktenwissen (Datenbank) welches zu einem großen Teil aus Zahlenmaterial besteht, wurde Expertenwissen in das Informationssystem integriert. Dieses Expertenwissen dient zunächst dem Auffinden von Informationslücken, aber auch zur Auffüllung dieser Lücken, sowie zur Überprüfung des bereits gespeicherten Faktenwissens. Die Speicherung des Faktenwissens ist als relationale Datenbank in Client/Server Architektur realisiert. Der Datenbankserver ist über das lokale Netzwerk oder per TCP/IP direkt erreichbar. Zusätzlich besteht die Möglichkeit durch ein CGI Interface über das World Wide Web (WWW) auf einen Teil der Datenobjekte zuzugreifen. Die Regelbasis besteht aus Formeln, Tabellen, Graphen und Ergebnissen von Simulationen. Es wurde aber auch die Vorgehensweise von menschlichen Raumfahrtexperten Lücken zu füllen nachgebildet. Hierzu wurden "rules of thumb" und Schätzgleichungen, die auf jahrelanger Erfahrung, bekanntem Wissen oder reiner Intuition beruhen, integriert. Der Benutzer erhält auf seine Informationsanfrage einen Datensatz zu einem bestimmten Objekt der Datenbank (Träger, Stufe, Triebwerk etc.) mit allen Informationen aus dem Faktenwissen sowie aus den durch das Expertensystem erzeugten Daten. Zu beiden Informationen kann in einer Erklärungskomponente die Herkunft der Daten abgerufen werden. Beim Faktenwissen ist dies die Quelle der Daten (in der Regel ein Buch, Paper, Skript etc.), bei den durch das Expertensystem erzeugten Daten sind dies die angewandten Regeln.With this doctoral thesis an information system was created, which makes available aerospace data, considered to be necessary for studies, work, science and education. The information is easily accessible and delivered in a very comfortable way for the different user groups. In addition to the storage of pure "fact knowledge" (that forms the relational database) which consists mainly of numerical data, "expert knowledge" is integrated into the information system. This expert knowledge is used for detecting gaps in the "fact knowledge" and for filling these gaps by application of rules. Applying the "expert knowledge" to the stored facts validates the existing "fact knowledge". The "fact knowledge" is stored in a Relational Database which is accessed by a commercial Client/Server RDBMS. The Database Server may be accessed directly over LAN connections or via TCP/IP. In addition database connections via WWW are possible by using a CGI interface. The rule base consists of formulae, tables, graphs and results of simulations. The system simulates the problem solving techniques of human experts. Therefore rules of thumb and estimations relying on years of experience, existing knowledge or mere intuition were integrated. As a result of a database query the user receives a set of data for a specific object (launcher, stage,engine etc.). This set includes all the information retrieved from the "fact knowledge" as well as data created by the expert system. For both information types an explanatory component giving the origin of the data can be consulted. In the case of "facts" that is the source (mainly a book, paper, etc.) in the case of data generated by the expert system this would mean the rules that were applied

KREMLAS: Entwicklung einer kreativen evolutionären Entwurfsmethode für Layoutprobleme in Architektur und Städtebau

Die im vorliegenden Buch dokumentierten Untersuchungen befassen sich mit der Entwicklung von Methoden zur algorithmischen Lösung von Layoutaufgaben im architektonischen Kontext. Layout bezeichnet hier die gestalterisch und funktional sinnvolle Anordnung räumlicher Elemente, z.B. von Parzellen, Gebäuden, Räumen auf bestimmten Maßstabsebenen. Die vorliegenden Untersuchungen sind im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsprojekts entstanden

Programmiersprachen und Rechenkonzepte

Seit 1984 veranstaltet die GI-Fachgruppe "Programmiersprachen und Rechenkonzepte" regelmäßig im Frühjahr einen Workshop im Physikzentrum Bad Honnef. Das Treffen dient in erster Linie dem gegenseitigen Kennenlernen, dem Erfahrungsaustausch, der Diskussion und der Vertiefung gegenseitiger Kontakte. In diesem Forum werden Vorträge und Demonstrationen sowohl bereits abgeschlossener als auch noch laufender Arbeiten vorgestellt, unter anderem (aber nicht ausschließlich) zu Themen wie - Sprachen, Sprachparadigmen - Korrektheit von Entwurf und Implementierung - Werkzeuge - Software-/Hardware-Architekturen - Spezifikation, Entwurf - Validierung, Verifikation - Implementierung, Integration - Sicherheit (Safety und Security) - eingebettete Systeme - hardware-nahe Programmierung. In diesem Technischen Bericht sind einige der präsentierten Arbeiten zusammen gestellt