Wissensbasierte Tragwerksplanung im Ingenieurholzbau mit ICAD

Der Entwurf einfacher Konstruktionen stellt für den Tragwerksplaner zumeist eine Routineaufgabe dar. Üblicherweise werden Statik, Zeichnungen sowie Elementelisten separat voneinander erstellt. Das Programmsystem ICAD bietet die Möglichkeit, diese Arbeiten in einer Bearbeitungsstufe durchzuführen. Die Programmierung der Bemessung, Darstellung und Auswertung von Bauteilen wird mit dem Editor Emacs vorgenommen, die grafische Umsetzung des compilierten Quelltextes erfolgt im ICAD-Browser. Innerhalb dieser Benutzeroberfläche steht eine Reihe von Werkzeugen für die Eingabe und Visualisierung von Daten zur Verfügung. Betrachtet man die zu bearbeitenden Bauteile und Anschlüsse als bekannte Konstruktionen des Ingenieurholzbaus, für die es eine festgelegte Anzahl von Abmessungen und Kennwerten gibt, so läßt sich jede dieser Konstruktionen als eigenständiger Modul programmieren. Der Tragwerksplaner ist somit in der Lage, aus einem Katalog an Bauteilen und Anschlüssen die Gesamtkonstruktion zusammenzustellen. Allgemeingültige Kennwerte, Berechnungsverfahren und häufig verwendete Unterprogramme stehen modular als Wissensbasis zur Verfügung und werden von den einzelnen Tragelementen bedarfsgerecht eingebunden. Eine weitere Möglichkeit der wissensbasierten Tragwerksplanung stellt die sogenannte Multi-Criteria-Analyse dar. Bei diesem Verfahren nimmt das Programm selbständig eine Entscheidungsfindung für eine oder mehrere günstige Konstruktionslösungen vor. Dazu sind lediglich Wichtungen verschiedener Randbedingungen durch den Anwender erforderlich

Einsatz wissensbasierter Komponenten in CASE-Werkzeugen : Ergebnisse einer empirischen Untersuchung

Trotz kontinuierlicher Bemühungen um eine Automation der Software-Entwicklung, die mit dem Aufkommen des Computer Aided Software Engineering (CASE) einen vorläufigen Höhepunkt erreicht hat, ist die Qualität der marktgängigen CASE-Werkzeuge derzeit nicht zufriedenstellend zu beurteilen. Ein zunehmend häufig diskutierter Ansatz zur Verbesserung dieser Situation ist der Einsatz von wissensbasierten Systemen (WES) - als integrierter Bestandteil von CASE-Werkzeugen oder als eigenständige Systeme -, die den Software-Entwickler auf einer höheren Ebene unterstützen können als dies mit Hilfe konventioneller Technologien möglich ist

Perspektiven zur Kombination von automatischem Animationsdesign und planbasierter Hilfe

Aktuelle Themen auf dem Gebiet der intelligenten Benutzerschnittstellen behandeln derzeit die automatische Planung multimodaler Präsentationen. Hierbei stand bisher im wesentlichen die koordinierte Generierung von Text und Graphik im Vordergrund. In Zukunft wird hier aufgrund der Komplexität der zu präsentierenden Information zunehmend auch die Einbeziehung realistischer animierter 3D-Graphiken gefordert sein. Einen anderen wichtigen Forschungsschwerpunkt bildet der Einsatz graphischer Ausgabekomponenten für planbasierte Hilfesysteme. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel zunächst einen Überblick über den derzeitigen Stand der Forschung in diesen beiden Bereichen zu geben, als auch neue Anforderungen an die automatische Animationsgenerierung und an Systeme zur planbasierten graphischen Hilfe zu formulieren. Anschließend wollen wir, basierend auf Ergebnissen und Erfahrungen aus WIP und PLUS, Perspektiven für eine mögliche Weiterentwicklung und Integration von Techniken der Animationsplanung und graphischen Hilfe präsentieren

Abschlußbericht des Arbeitspaketes PROD

In dieser Studie wird eine Übersicht über konventionelle Produktmodelle im Bereich des Maschinenbaus gegeben. Es werden Datenstrukturierungs- und speicherungsaspekte diskutiert. Die Erkenntnisse sollen eine Grundlage für die Erstellung eines integrierten wissensbasierten Produktmodelles werden

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

Entwicklung eines wissensbasierten Systems zur wirtschaftlichen und ökologischen Bewertung der Minimalmengenschmierung bei der Planung flexibler Fertigungssysteme

Mit steigender Relevanz ökologischer Nachhaltigkeit erfahren ressourceneffiziente Produkte und Prozesse eine stetig steigende Nachfrage. Der Bereich der Metallbearbeitung bietet zahlreiche Ansätze zur Hebung von Effizienzpotenzialen. In diesem Kontext gewinnt die bereits seit Mitte der Neunzigerjahre erforschte Minimalmengenschmierung zunehmend an Bedeutung. Manager und Fabrikplaner stehen der vergleichsweise neuen Technologie allerdings skeptisch gegenüber – zu unberechenbar sind die fallspezifische Umsetzbarkeit sowie ihre ökologischen und monetären Vorteile angesichts der derzeitigen Faktenlage. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Problemstellung aufgegriffen. Am Beispiel der spanenden Fertigung in der Automobilindustrie wurde eine Methode entwickelt, um den Einsatz der Minimalmengenschmierung ökologisch und wirtschaftlich zu bewerten und seine Umsetzbarkeit zu beurteilen

Akquisition und Repräsentation von technischem Wissen für Planungsaufgaben im Bereich der Fertigungstechnik

Im Bereich der Fertigungstechnik kann eine Fülle von Planungsaufgaben identifiziert werden, die für eine Bearbeitung mit Methoden der KI geeignet erscheinen. Das Projekt ARC-TEC am DFKI wendet die KADS-Methode zur systematischen Entwicklung von Expertensystemen an und erstellt Tools für alle Phasen dieser Entwicklung. Die Brauchbarkeit der entwickelten Methoden und Tools wird am Beispiel der Erstellung von Arbeitsplänen für die Drehbearbeitung demonstriert. Besonderes Augenmerk gilt dabei der expliziten Repräsentation des konkreten Expertenwissens und der Bearbeitung des gegebenen Problems in einer der Vorgehensweise des Experten möglichst naheliegenden Weise.In the area of production engineering many planning tasks can be found which seem well-suited to be tackled using AI-methodologies. The ARC-TEC project of the DFKI uses the model based KADS approach for a systematic development of expert systems and provides tools to support the different phases of this development. The generation of work plans for manufacturing by turning is used as an example to demonstrate the applicability of the different tools and methodologies. Special focus is upon the explicit representation of the concrete experts knowledge and the problem solving strategy which closely follows the way an expert solves the problem

STATE-OF-THE-ART PROZESSORIENTIERTER KRANKENHAUSINFORMATIONSSYSTEME

Die Informationstechnologie gewinnt im Krankenhaus zunehmend strategische Bedeutung. Die dem Beitrag zugrunde liegende Studie analysiert die wesentlichen Erfolgsfaktoren eines zukunftsorientierten Krankenhausinformationssystems für Deutschland. Im Hinblick auf das eingeführte diagnosebezogene Fallpauschalensystem sind das im Rahmen der Prozessorientierung die Unterstützung der Einführung und Nutzung von klinischen Pfaden insbesondere durch Workflow Management Systeme sowie die automatisierte Verwendung von Expertenwissen im Rahmen von Experten- und Wissensbasierten Systemen. Im Zuge der knapper werdenden Ressourcen beim medizinischen Personal (Ärzte und Pflege) in Krankenhäusern werden die Analysekriterien ausgewählt und erläutert und in der Folge auf die am Markt befindlichen Krankenhausinformationssysteme angewandt. Abschließend werden die Ergebnisse zusammenfassend bewertet

Implementierung eines wissensbasierten Informationssystems in die industrielle Prozessumgebung

von Volker HunekePaderborn, Univ., Diss., 200