Expertensysteme für die Konfiguration: Architektur und Implementierung ; eine Analyse bestehender Konzepte und neue Lösungsvorschläge anhand von Aufgabenstellungen der Praxis
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation und Aufgabenstellung 1
1.1.1 Bedeutung der Konfiguration 1
1.1.2 Wissenschaftliche Zielsetzung 1
1.1.3 Thematische Schwerpunkte und Vorgehensweise 2
1.2 Vorstellung der Fallstudien 3
1.2.1 XCON 3
1.2.2 VT 5
1.2.3 PROFI 6
1.3 Expertensysteme — eine Charakterisierung 10
1.3.1 Was ist ein Expertensystem 11
1.3.2 Möglichkeiten und Grenzen von Expertensystemen 11
1.3.3 Konsequenzen für die Entwicklung und den Einsatz 13
2 Problematik der Konfiguration 15
2.1 Übersicht 15
2.2 Konstruktion und Konfiguration 15
2.2.1 Konstruktion 15
2.2.2 Konstruktionsprototypen und Konstruktionsklassifizierung 16
2.2.3 Konfiguration 17
2.3 Fallstudie: Anforderungen an den Aufzugskonfigurator PROFI 21
2.3.1 Interessengruppen und ihre Ansprüche 21
2.3.2 Anforderungen an die Systemarchitektur 22
3 Architekturkonzept 25
3.1 Übersicht 25
3.2 Task-Struktur und Problemlösungsmethoden 25
3.2.1 Die Task-Struktur 25
3.2.2 Starke und schwache Problemlösungsmethoden 27
3.2.3 Generische Tasks und verwandte Konzepte 28
3.2.4 Unsere eigene Interpretation der Task-Struktur 32
3.3 Problemlösungsmethoden für die Konfiguration 33
3.3.1 PCM-Methode 34
3.3.2 Vorschlagen-und-Verbessern 36
3.3.3 Dekomposition 37
3.3.4 Fallvergleichendes Konstruieren 38
3.3.5 Lösungsmethoden für Constraint-Satisfaction-Probleme 39
3.3.6 Eine Übersicht weiterer Problemlösungsmethoden 43
3.4 Fallbeispiel: Die Architektur von VT 44
3.4.1 Systemorganisation 44
3.4.2 Problemlösungsmethoden 44
3.4.3 Diskussion 46
3.5 Fallbeispiel: Die Architektur von XCON 47
3.5.1 Anforderungen an die Architektur 47
3.5.2 Systemorganisation 48
3.5.3 Problemlösungsmethoden 48
3.5.4 Diskussion 49
3.6 Fallstudie: PROFI-Architekturkonzept 50
3.6.1 Übersicht 50
3.6.2 Systemorganisation 50
3.6.3 Problemlösung im Rückblick 55
3.6.4 PROFI-Schichtenmodell: Das Task-Gebäude 57
3.6.5 Task-Struktur 59
3.6.6 Problemlösungsmethoden 61
3.6.7 Inferenzoperatoren und Funktionen 63
3.6.8 Diskussion 64
3.7 Zusammenfassung: Eine generische Task für die Anlagenkonfiguration 66
Repräsentation und Organisation von Wissen 69
4.1 Übersicht 69
4.2 Wissen in Konstruktionsprototypen 70
4.2.1 Wissenskategorien 71
4.2.2 Schema für die Konstruktionsbeschreibung 71
4.2.3 Wissen über die Anforderungen 74
4.2.4 Konfigurationswissen 75
4.2.5 Wissen über die Grenzen des Konstruktionsprototyps 80
4.2.6 Pragmatische Constraints 81
4.2.7 Diskussion: Konstruktionsprototypen und generische Tasks 82
4.3 Wissen in Datenbanksystemen 84
4.3.1 Faktenwissen in relationalen Datenbanksystemen 84
4.3.2 Objektorientierte, aktive und deduktive Datenbanksysteme .... 87
4.3.3 Beispiele neuer Datenbanksysteme 90
4.3.4 Einfluss auf Konfigurationssysteme 92
4.4 Fallbeispiel zur Wissensrepräsentation: SALT und VT 96
4.4.1 Übersicht 96
4.4.2 Wissenselemente in VT 97
4.4.3 Technische Fakten in der Datenbasis 100
4.4.4 Diskussion 100
4.5 Fallbeispiel zur Wissensorganisation: RIME 101
4.5.1 Übersicht 101
4.5.2 Organisation der Regelbasen und Programmierrichtlinien 101
4.5.3 Bewertung 102
4.6 Vollständige Fallstudie: Wissen im PROFI-System 102
4.6.1 Schalenmodell der Wissensbasen 102
4.6.2 Der Kern 104
4.6.3 Das Aufzugsmodell 106
4.6.4 Wissen über die Anforderungen 114
4.6.5 Konfigurationswissen in Regelbasen 115
4.6.6 Fakten in der Komponentendatenbank 120
4.6.7 Wissen über die Systemgrenzen 122
4.6.8 Diskussion 122
5 Benutzerschnittstelle 129
5.1 Übersicht 129
5.2 Allgemeine Überlegungen zur Benutzerschnittstelle von
Expertensystemen 129
5.2.1 Bedeutung und Problematik der Benutzerschnittstelle 129
5.2.2 Richtlinien für den Entwurf der Benutzerschnittstelle 131
5.3 Lösungsansätze für die Konfiguration 132
5.3.1 Wichtige Funktionen der Benutzerschnittstelle 132
5.3.2 Die Benutzerschnittstelle als eigenständiges Subsystem 133
5.3.3 Bemerkungen zur Separierung der Benutzerschnittstelle 134
5.4 Erklärungskomponente 135
5.4.1 Aspekte der Erklärung 135
5.4.2 Einfache Erklärungskomponenten: Der Ansatz von Wick/Slagle 138
5.4.3 Erklärungskomponente und Task-Struktur 140
5.4.4 Fallbeispiel zur Erklärungskomponente: SALT und VT 143
5.4.5 Diskussion der verschiedenen Erklärungskomponenten 144
5.5 Vollständige Fallstudie: Die PROFI-Benutzerschnittstelle 145
5.5.1 Die Interaktion Endbenutzer - System 145
5.5.2 Architektur des Subsystems „Benutzerschnittstelle 148
5.5.3 Die Oberfläche von PROFI 153
5.5.4 Hilfe und Konsistenzsicherung 155
5.5.5 Regelbasis der Benutzerschnittstelle 156
5.5.6 Präsentation und Erklärung der Konfigurationsergebnisse 157
5.5.7 Diskussion 160
Schlussfolgerungen und offene Fragen 165
6.1 Übersicht 165
6.2 Die wichtigsten Ergebnisse 165
6.2.1 Grundlagen 165
6.2.2 Architekturkonzept 166
6.2.3 Wissen 168
6.2.4 Benutzerschnittstelle 170
6.3 Schlussfolgerungen für die Entwicklung 172
6.3.1 Entwicklungsprozess 173
6.3.2 Entwicklungswerkzeuge 177
6.4 Vergleich mit der KADS-Methodologie 180
6.4.1 Grundsätzliche Unterschiede 180
6.4.2 Darstellung des Expertenwissens 180
6.4.3 Entwicklungsprozess 182
6.4.4 Hilfsmittel für die Entwicklung 184
6.4.5 Abschliessende Bewertung 186
6.5 Anwendung der Theorie 186
6.5.1 Der Einfluss der Theorie auf die Entwicklung von PROFI 186
6.5.2 Die Anwendung unserer Ergebnisse im CIE/OP-Projekt 187
6.6 Offene Fragen und weitere Arbeiten 190
Anhang A: PROFI-Basisdaten und Anlagenstückliste 199
Anhang B: Beispiele aus dem Aufzugsmodell von PROFI 203
Anhang C: Beispiele zur Benutzeroberfläche von PROFI 209
Anhang D: Regel- und Programmbeispiele aus PROFI 217
Anhang E: Die Task-Struktur des Dispo-Konfigurators 225
Literaturverzeichnis 229
Glossar 239
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