Computer Supported Cooperative Work Applications for the Design of Buildings based on an integrated Building Model Management

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption und prototypische Umsetzung von Techniken des Computer Supported Cooperative Work (CSCW) im Rahmen einer integrierten objektorientierten und dynamischen Bauwerksmodellverwaltung zur Unterstützung der Bauwerksplanung. Die Planung von Bauwerken ist durch einen hohen Grad an Arbeitsteiligkeit, aber auch durch eine schwache Strukturierung der ablaufenden Prozesse gekennzeichnet. Besonders durch den Unikatcharakter des Planungsgegenstands \'Bauwerk\' ergeben sich signifikante Unterschiede zum Entwurf anderer, durch Serienfertigung produzierter Industriegüter. Zunehmend wird die Planung von Bauwerken in Virtual Enterprises ausgeführt, die sich durch eine dynamische Organisationsstruktur, geographische Verteilung der Partner, schwer normierbare Informationsflüsse und eine häufig stark heterogene informationstechnische Infrastruktur auszeichnen. Zur rechnerinternen Repräsent! ation des Planungsgegenstands haben sich objektorientierte Bauwerksmodelle bewährt. Aufgrund der Veränderlichkeit der Bauwerke und deren rechnerinterner Repräsentation im Laufe des Bauwerkslebenszyklus ist eine dynamische Anpassung der Modelle unumgänglich. Derartige in Form von Taxonomien dargestellte dynamische Bauwerksmodellstrukturen können gemeinsam mit den in Instanzform vorliegenden konkreten Projektinformationen in entsprechenden Modellverwaltungssystemen (MVS) gehandhabt werden. Dabei wird aufgrund der Spezialisierung und Arbeitsteilung im Planungsprozess von einer inhaltlich verknüpften Partialmodellstruktur, die räumlich verteilt sein kann, ausgegangen. Die vorgeschlagenen Methoden zur Koordinierung der Teamarbeit in der Bauwerksplanung beruhen auf der Nutzung von CSCW–Techniken für \'Gemeinsame Informationsräume\' und \'Workgroup Computing\', die im Kontext der als Integrationsbasis fungierenden Modellverwaltungssysteme umgesetzt werden. Dazu werden die zur d! ynamischen Bauwerksmodellierung erforderlichen Metaebenenfunk! tionalitäten sowie Ansätze zur Implementierung von Modellverwaltungskernen systematisiert. Ebenso werden notwendige Basistechniken für die Realisierung von MVS untersucht und eine Architektur zur rollenspezifischen Präsentation dynamischer Modellinhalte vorgestellt. Da klassische Schichtenmodelle nicht auf die Verhältnisse in Virtual Enterprises angewendet werden können, wird eine physische Systemarchitektur mit einem zentralen Projektserver, Domänenservern und Domänenclients vorgestellt. Ebenso werden Techniken zur Sicherung des autorisierten Zugriffs sowie des Dokumentencharakters beschrieben. Zur Unterstützung der asynchronen Phasen der Kooperation wird der gemeinsame Informationsraum durch Mappingtechniken zur Propagation und Notifikation von Änderungsdaten bezüglich relevanter Modellinformationen ergänzt. Zur Unterstützung synchroner Phasen werden Techniken zur Schaffung eines gemeinsamen Kontexts durch relaxierte WYSIWIS–Präsentationen auf Basis der Modellinformationen! verbunden mit Telepresence–Techniken vorgestellt. Weiterhin werden Methoden zur Sicherung der Group–Awareness für alle Kooperationsphasen betrachtet.The thesis covers the conceptual design and the prototypical realisation of Computer Supported Cooperative Work (CSCW)– techniques within the scope of an integrated, object-oriented, dynamic model management system for the support of building planning activities. The planning of buildings is characterised by a high degree of collaboration but by a weak structuring of the processes, too. Significant differences between the design of buildings and industrial goods produced by series production are implied by the uniqueness of a building. Increasingly, the planning of buildings is accomplished by Virtual Enterprises. These are characterised by a dynamic organisation structure, geographic dispersion of the involved planning experts, information flows, which are hard to standardise, and a frequently very heterogeneous information-technology infrastructure. Object oriented building models have proven to be a suitable base for! the binary representation of planning subject information. Due to the changeability of both building structures and their binary representation during the building life cycle, a dynamical adaptation of the models is indispensable. Dynamic building models, which are represented by taxonomic information, can be handled together with actual project information, which is stored in taxonomy instances within an appropriate model management system. Due to the specialisation and the division of labour in the planning process, a semantic linked but spatial distributed partial model structure is applied. The recommended methods for the coordination of teamwork in the planning process are based on the application of CSCW-techniques for \'Shared Information Spaces\' and \'Workgroup Computing\' in the context of model management systems acting as an foundation for planning information integration. The required meta level functionalities for dynamic building modelling and appropriate! implementation approaches for modelling kernels are systemat! ised. The necessary base techniques for the realisation of model management systems are explored. An architecture for the role specific presentation of dynamic model content is introduced, too. Due to the inadequacy of conventional multi-tier models for an application in Virtual Enterprises, an appropriate physical system architecture with a central project server, domain servers and domain clients is introduced. The thesis covers techniques, which ensure the authorised access to information and the authenticity of planning documents, too. For an adequate support of the asynchronous phases of collaboration, the Shared Information Space is supplied with mapping mechanisms for the propagation and user notification of changes in the relevant planning information. Synchronous collaboration can be performed by means of relaxed WYSIWIS-presentations connected with telepresence mechanisms in order to create a shared context for the planners. Furthermore, methods for the provis! ion of group-awareness for all co-operation phases are treated

Application framework für die Entwicklung interaktiver Anwendungen mit multisensorischen Benutzungsschnittstellen: Ansätze einer prototypischen Realisierung von Rechnersystemen für die Produktion

"Mit dem vorliegendem Konzept wird versucht, einen Beitrag zum Problembereich der objektorientierten Softwareentwicklung für werkstattorientierte Softwaresysteme zu leisten. Ausgangspunkt dieser Arbeit sind konzeptionelle Überlegungen zur erfahrungsorientierten Gestaltung von Rechnersystemen für die Produktion (vgl. Bruns 1993, Bruns/Heimbucher/Müller 1993). Im Rahmen dieser Forschung werden Anforderungen an werkstattorientierte Softwaresysteme entwickelt. Ziel des Ansatzes ist die Reduzierung rechnervermittelter zugunsten sinnlicher Wahrnehmung mit dem zentralen Aspekt der Werkstatt als Orientierungsrahmen. Im Verlaufe der Arbeiten wurde sehr schnell klar, daß die praktische Umsetzung unserer Konzeption in Form von Prototypen notwendig sein würde. Nur so kann die Möglichkeit bestehen, neue Konzepte von benutzergerechten Systemen am Produkt begreifbar zur Diskussion zu stellen und so auch Nicht-Informatikern/-innen zugänglich zu machen. Die vorliegende Darstellung beleuchtet schwerpunktmäßig software-technische Aspekte und soll als Ausgangspunkt für weitergehende Forschungen dienen." (Autorenreferat

Entwurf und Implementierung effizienter Objektsysteme für funktionale und imperative Programmiersprachen am Beispiel von Lisp

Bisherige Objektsysteme funktionaler und imperativer Programmiersprachen weisen eine Lücke auf. Aus der funktionalen Tradition wurde das ausdrucksstärkste Objektsystem CLOS entwickelt, das insbesondere durch sein Metaobjektprotokoll hervorsticht, dessen Performanz aber zu wünschen übrig läßt. Auf der anderen Seite zeichnet sich C++ als besonders effizient aus, unterstützt aber zentrale Konzepte objektorientierter Programmierung wie Spezialisieren und Generalisieren von Objektklassen nur unzureichend, was abgeschwächt auch für Java gilt. In dieser Arbeit wird am Beispiel von Lisp gezeigt, wie man effiziente Objektsysteme unter Berücksichtigung des Verursacherprinzips so entwirft und implementiert, daß einfache Konstrukte keinen Overhead durch die Präsenz aufwendiger Konzepte, wie des Metaobjektprotokolls oder des Redefinierens von Klassen, mittragen müssen. Entgegen bisherigen Annahmen wird hier erstmals nachgewiesen, daß diese Konzepte auch ohne Quellcodeinterpretation bzw. -kompilation zur Laufzeit realisiert und somit auch in traditionellen, compiler-orientierten Programmiersprachen, wie Ada, Pascal, Eiffel, C++ und natürlich Java, unterstützt werden können.Up to now a gap is evident in object systems of functional and procedural programming languages. The most expressive object system developed in the family of functional languages is CLOS with its outstanding metaobject protocol. Its performance, however, does not meet the users' needs. In the family of procedural languages the most efficient object system developed is C++. But its support of central concepts of object-oriented programming, such as specialization and generalization of object classes, is not sufficient. This also applies in some degree for Java. Using Lisp as an example this thesis shows how efficient object systems can be designed and implemented so that simple constructs have no overhead because of the presence of complex concepts such as the metaobject protocol or the redefinition of classes. In contrast to former assumptions, this thesis proofs for the first time that the above mentioned concepts can be realized without embedding an interpreter or an incremental compiler in the run-time environment. Therefore, they can also be supported in traditional compileroriented programming languages such as Ada, Pascal, Eiffel, C++, and Java

Annual Report 1999 / Department for Computer Science

Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1999.Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1999

HTML, Java, ActiveX : Strukturen und Zusammenhänge

Das World Wide Web (WWW) ist als Hypermedia-System konzipiert; es stellt textuelle, graphische und auditive Informationen sowie Interaktionsmöglichkeiten auf WWW-Seiten zur Verfügung, auf die über graphische Benutzeroberflächen, sogenannte WWW-Browser, zugegriffen wird. Die Bereitstellung der Hypermedia- und Interaktionsfunktionalitäten im Browser erfolgt mit HTML, Java, JavaScript, AvtiveX oder Kombinationen dieser Werkzeuge. Die Auszeichungssprache HTML (Hypertext Markup Language) kennzeichnet die Struktureigenschaften eines WWW-Dokumentes sowie darin enthaltene Verweise auf andere Dokumente im WWW. Aufgrund ihrer Fähigkeiten, die erweiterten Kommunikations- und Hypermediafunktionalitäten von CGI, JavaScript, Java und ActiveX zu integrieren, werden HTML-Umgebungen zukünftig verstärkt als Organisationszentren für WWW-Projekte fungieren. Java als Alternative oder Supplement zu HTML im WWW ist der hochaktuelle Nebenschauplatz einer objektorientierten Programmiersprache, die zur Entwicklung beliebiger Software eingesetzt werden kann. ActiveX überträgt Microsofts OLE-Modell auf das Internet und ermöglicht die verteilte Datenhaltung und Interoperabilität zwischen Applikationen auf unterschiedlichen Rechnerplattformen. Das vorliegende Arbeitspapier stellt die genannten Gestaltungswerkzeuge mit ihrer Struktur, Funktionsweise und gegenseitigen Anknüpfungspunkten vor

Sprachen für parallele objektorientierte Programmierung

In letzter Zeit wurden eine ganze Reihe von objektorientierten Sprachen zur parallelen Programmierung entworfen und implementiert. Einige dieser Sprachen werden hier einander gegenübergestellt. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt einerseits auf den bereitgestellten Konzepten zur Bewältigung der Komplexität, die sich durch die Parallelisierung ergibt, und andererseits auf der Flexibilisierung von Synchronisation und Kommunikation zur Optimierung der Parallelisierbarkeit von Programmausführungen

Hypermedia als Simulationswerkzeug

"Die vorliegende Dokumentation "Hypermedia als Simulationswerkzeug in der beruflichen Bildung" ist das Ergebnis einer Vorstudie, die 1992 im Rahmen der Schulbegleitenden Forschung des Bremischen Senators für Bildung und Wissenschaft an der Universität Bremen durchgeführt wurde. Ziel dieser Studie ist es, einen ersten Überblick über neuartige Simulationskonzepte und -möglichkeiten zu gewinnen und in diesem Kontext die Frage nach der didaktischen Reichweite von Modellbildungen und Simulation in der beruflichen Bildung zu erörtern. Dabei soll skizziert werden, welche Qualifizierungs- und Gestaltungsmöglichkeiten darin angelegt sind. Rechnergestützte Simulationswerkzeuge gewinnen eine zunehmende Bedeutung und Verbreitung in der industriellen Planung, Fertigung und Instandhaltung. Sie tangieren in zunehmenden Maße auch die Facharbeit, insbesondere im Arbeitsumfeld von rechnergestützten Fertigungssystemen. Modellbildung und Simulation ist deshalb von erheblicher Reichweite für die berufliche Bildung, weil sie u. E. den Umgang mit Computern und deren Einsatzspektrum in Technik und Bildung gravierend verändern wird. Diese Studie ist eine Zusammenfassung verschiedener theoretischer Vorarbeiten zur Entwicklung von Hypermedia - gestützten Simulationswerkzeugen für den Einsatz in der beruflichen Bildung. Im ersten Teil wird die Problemstellung und die Zielsetzung des Vorhabens erörtert. Darauf folgt eine Darstellung der Forschungsmethoden und zentralen Untersuchungshypothesen sowie eine Erörterung des methodischen Stellenwerts der Prototypenentwicklung von Lern-Software. Anschließend wird die Bedeutung der computergestützten Simulation skizziert sowie zentrale Forschungsfragen bezüglich der didaktischen Reichweite von Modellbildung und Simulation herausgearbeitet. Nach der Erörterung begrifflicher Grundlagen zur Simulationstechnik folgt ein Überblick über Hypermedia als neue Basistechnologie zur Entwicklung von modularen und leicht erweiterbaren Simulationswerkzeugen. Zum Schluß sollen konzeptionelle Überlegungen zur Entwicklung eines Simulationsbaukastens die zukünftigen Forschungsaktivitäten andeuten." (Autorenreferat