Datenkonversion für den Datenaustausch in verteilten Fertigungslenkungssystemen:
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|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Paderborn
HNI
2001
|
| Series: | HNI-Verlagsschriftenreihe
98 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Datenkonversion für den Datenaustausch in verteilten Fertigungslenkungssystemen
Autor: Peng, Li
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis i
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis vii
Tabellenverzeichnis ix
Definitionsverzeichnis xi
Abkürzungsverzeichnis xiii
Symbolverzeichnis xv
1 Einleitung 1
2 Erstellung eines Datenkonverters für den Datenaustausch in verteilten
Fertigungslenkungssy stemen 3
2.1 Problemstellung 3
2.1.1 Datenaustausch in verteilten Fertigungslenkungssystemen 3
2.1.1.1 Grundlagen 3
2.1.1.2 Problem beim Datenaustausch und die möglichen Lösungen 4
2.1.2 Datenkonversion 6
2.1.2.1 Begriffdefinition 6
2.1.2.2 Architektur des Datenkonverters 7
2.1.2.3 Modellierungsheuristiken 8
2.2 Anforderungen 10
2.2.1 Anforderungen an die allgemeine Darstellungsform 10
2.2.1.1 Die Arten von Datendarstellungen 10
2.2.1.2 Anforderungen an die Struktur der Darstellungsform 11
2.2.1.3 Anforderungen an die Repräsentierungsfähigkeit der
Darstellungsform 12
2.2.1.3.1 Datentypen in Fertigungslenkungssystemen 12
2.2.1.3.2 Standarddarstellungen 13
2.2.2 Anforderungen an die Definitionen von Transformationsfunktionen 14
2.2.3 Anforderungen an die Modellierung der Datenkonversionssysteme 15
2.2.4 Anforderungen an die Modellierung der Regelsysteme 16
3 Stand der Technik 19
3.1 Ansätze zur Modellierung der Daten in Fertigungslenkungssystemen 19
3.1.1 Semantische Datenmodelle 20
3.1.1.1 Entity-Relationship-Modell 20
3.1.1.2 Andere semantische Datenmodelle 23
3.1.2 Relationen- und Netzwerkmodelle 25
3.1.3 Objektorientierte Modelle 26
3.1.3.1 Ansätze aus OOA D 27
3.1.3.2 Ansätze aus Anwendungsbereichen 30
3.1.4 Darstellungsform für Daten in den Datenkonversionen 32
3.2 Ansätze zur Beschreibung der Funktionen für Datenkonversionen 33
3.2.1 Konversion von Maßeinheiten 33
3.2.2 Konversion hierarchischer Daten 34
3.2.3 Konversion zeitlicher Daten 35
ii Inhaltsverzeichnis
3.2.4 EDIFACT-Konverter 35
3.3 Ansätze zur Modellierung der Datenkonversionssysteme 36
3.3.1 Ansätze aus dem Bereich der strukturierten Systemanalyse 36
3.3.2 SA/SADT 37
3.3.3 Vorgangskettendiagramme 37
3.3.4 Aktivitätsdiagramme 38
3.3.5 Ansätze aus dem Bereich der Petri-Netze 39
3.4 Ansätze zur Beschreibung von Regeln und Regelsystemen 40
3.4.1 Ansätze für die Beschreibung von Regeln 40
3.4.1.1 Ansätze für die Klassifikation von Regeln 40
3.4.1.2 Spezifikation von Regeln und Klassifikation von
Regelkomponenten 41
3.4.2 Ansätze zur Modellierung von Regelsystemen 42
3.4.2.1 Ansätze aus der datenorientierten Methodologie 43
3.4.2.2 Ansätze aus der funktionsorientierten Methodologie 46
3.4.2.2.1 Klassifikation der Methoden aus der
funktionsorientierten Methodologie 46
3.4.2.2.2 Ansätze aus den nichtzustandsbezogenen
Spezifikationsmethoden 46
3.4.2.2.2.1 Entscheidungsbasierte Spezifikationen 46
3.4.2.2.2.2 Sprachbasierte Spezifikationen 47
3.4.2.2.3 Ansätze aus den zustandsbezogenen
Spezifikationsmethoden 47
3.4.2.3 Ansätze aus der objektorientierten Methodologie 49
4 Zielsetzung 53
4.1 Entwicklung einer allgemeinen Darstellungsform für verschiedene Datentypen 53
4.2 Definition von Funktionen 53
4.3 Modellierung der Datenkonversionssysteme 53
4.4 Modellierung der Regelsysteme 54
5 DatenkonVersionssysteme für den Datenaustausch in verteilten
Fertigungslenkungssystemen 55
5.1 Eine allgemeine Darstellungsform für verschiedene Datentypen 56
5.1.1 Konstruktoren zur Beschreibung verschiedener Datentypen 56
5.1.1.1 Knoten zur Beschreibung elementarer Datentypen 56
5.1.1.2 Konstruktoren zur Beschreibung von Aggregattypen 56
5.1.1.3 Konstruktor zur Beschreibung von hierarchischen
Strukturen für Supertyp-/Subtyp-Beziehungen 58
5.1.1.4 Konstruktor zur Beschreibung von Mengentypen 59
5.1.1.5 Konstruktor zur Beschreibung von alternativen
Darstellungen eines Attributs 60
5.1.2 Formale Spezifikation der Darstellungsform 60
5.2 Funktionen zur Datenkonversion 64
5.2.1 Klassifikation zur Datenkonversion 64
5.2.1.1 Konversion elementarer Maßeinheiten 64
5.2.1.2 Einfache Konversion , 64
5.2.1.3 Strukturelle Rekomposition 64
5.2.1.3.1 Datenrestrukturierung 65
5.2.1.3.2 Datenreformatierung 65
Inhaltsverzeichnis iii
5.2.2 Definitionen der Funktionen zur Datenkonversion 65
5.2.2.1 Fundamentale Operationen 65
5.2.2.2 Datenrestrukturierung 66
5.2.2.2.1 Strategie für Datenrestrukturierungen 67
5.2.2.2.2 Restrukturierung von H-Konstruktoren 66
5.2.2.2.3 Konversion zwischen H-Konstruktoren und
R-Konstruktoren 72
5.2.2.2.4 Rekonstruktion von R-Konstruktoren 72
5.2.2.2.5 Restrukturierung komplexer Strukturen 72
5.2.2.3 Datenreformatierung 75
5.2.2.3.1 Reformatierung elementarer Attribute 75
5.2.2.3.1.1 Datenformat elementarer Attribute 75
5.2.2.3.1.2 Funktion zur Reformatierung elementarer
Attribute 75
5.2.2.3.2 Reformatierung zusammengesetzter Attribute 76
5.2.2.3.2.1 Datenformat zusammengesetzter Attribute.... 76
5.2.2.3.2.2 Funktionen zur Reformatierung
zusammengesetzter Attribute 76
5.2.2.3.3 Reformatierung strukturierter Datenformate 77
5.2.2.4 Komplexe Datenkonversionen 79
5.2.2.5 Klassenbezogene Konversionen 80
5.2.2.5.1 Veränderungen von Attributen einer Superklasse 81
5.2.2.5.2 Veränderungen von Superklassen 81
5.3 Modellierung der Datenkonversionssysteme 82
5.3.1 Modellierung der Datenkonversionssysteme mit CPNs 82
5.3.1.1 Die Struktur des Modells 82
5.3.1.2 Netzdeklaration 83
5.3.1.2.1 Definition von Farbmengen 83
5.3.1.2.2 Deklaration von Funktionen 85
5.3.1.2.3 Deklaration von Variablen 86
5.3.1.2.4 Deklaration von Konstanten 86
5.3.2 Schaltregeln für Transformationen 87
5.3.3 Ausführungen von Transformationen in CPNs 88
5.3.3.1 Fakt-Transitionen 88
5.3.3.2 Nebenläufige Transformationen 90
5.3.3.3 Hierarchische Verfeinerung von Transformationen 92
5.3.3.4 Transitionen für bedingte Anweisungen, Fallunterscheidungen
und Schleifen 95
5.4 Verbindungsorientierte Dienstleistungen 96
6 Regelsysteme für Datenkonversionen 99
6.1 Darstellung von Regeln 99
6.1.1 Die Struktur der Regeln 99
6.1.2 Spezifizierungen und Klassifikation der Komponenten der Regeln 99
6.1.2.1 Ereignisse 99
6.1.2.1.1 Spezifizierung von Ereignissen 99
6.1.2.1.2 Klassifikation von Ereignissen 100
6.1.2.1.2.1 Elementare Ereignisse 100
6.1.2.1.2.2 Komplexe Ereignisse 100
6.1.2.2 Bedingungen 101
iv Inhaltsverzeichnis
6.1.2.3 Aktionen 101
6.1.3 Spezifizierung von Regeln 102
6.2 Modellierung der Regelsysteme 102
6.2.1 Modell der Regelsysteme 102
6.2.2 Beschreibung der Zustände 103
6.2.2.1 Definition von Zuständen 103
6.2.2.2 Eigenschaften der Zustände 103
6.2.2.2.1 Hierarchische Verfeinerung von Zuständen 103
6.2.2.2.2 Orthogonalität von Zuständen 104
6.2.3 Beschreibung von Regelsystemen 104
6.2.3.1 Graphische Darstellung von Regelsystemen 104
6.2.3.2 Eigenschaften von Regelsystemen 105
6.2.3.2.1 Hierarchische Transitionen für die
hierarchische Verfeinerung von Zuständen 105
6.2.3.2.2 Nebenläufige Transitionen in einem AND-Zustand 106
6.2.3.2.3 Sequentielle Transitionen in einem OR-Zustand 107
6.2.3.2.4 Exklusive Transitionen in einem OR-Zustand 108
6.2.3.2.5 Nichtdeterministische Transitionen 109
6.2.3.2.6 Schleifen-Transitionen 109
6.3 Beziehungen zwischen den Regelsystemen und den Datenkonversionssystemen.... 110
6.3.1 Ableitung der Datenkonversionssysteme aus Regelsystemen 110
6.3.2 Kontrolle über Transformationsfunktionen 112
6.3.2.1 Darstellung von Kontrollregeln 113
6.3.2.2 Kontrollregeln in den Datenkonversionssystemen 113
6.4 Verbindungsorientierte Regeln 115
7 Konversion zeitlicher Daten 119
7.1 Die Darstellungen der Zeitdaten in verteilten Fertigungslenkungssystemen 119
7.1.1 Zeitmodelle in verteilten Fertigungslenkungssystemen 119
7.1.2 Formate für Zeitdaten 119
7.1.2.1 Lokale Repräsentationen von Zeitdaten 119
7.1.2.2 Die numerischen Repräsentationen der Zeitdaten in ISO 8601 120
7.1.2.2.1 Datum-Formate 120
7.1.2.2.2 Uhrzeit-Formate 120
7.1.2.2.3 Verbindende Datum/Uhrzeit-Formate 120
7.1.2.2.4 Zeitperiode-Formate 120
7.2 Zeitliche Datentypen 120
7.3 Darstellung der Zeitmodelle 121
7.4 Differenzen von Zeitmodellen 124
7.5 Konversion der Zeitmodelle 125
7.5.1 Vorverlegung und Verschiebung der Zeitmodelle 125
7.5.2 Vergröberung und Verfeinerung der Zeitmodelle 125
7.5.2.1 Vergröberung einer Zeiteinheit 125
7.5.2.2 Verfeinerung einer Zeiteinheit 126
7.5.3 Restrukturierung der Zeitmodelle 127
7.5.3.1 Restrukturierung verschiedener Standarddarstellungen 127
7.5.3.2 Transformierung der Standarddarstellungen zu
unvollständigen Zeitmodellen 130
7.5.3.3 Zusammenfassung: Restrukturierungsweisen
zwischen verschiedenen Zeitmodellen 130
Inhaltsverzeichnis v
7.5.4 Reformatierung der Zeitmodelle 132
8 Anwendungsbeispiel 135
8.1 Terminplanung 135
8.1.1 Modell für Terminplanung 135
8.1.2 Terminplanungsverfahren 135
8.1.2.1 Vorwärtsterminierung 136
8.1.2.2 Rückwärtsterminierung 136
8.2 Konversioneines Terminplans 138
9 Zusammenfassung und Ausblick 143
10 Literaturverzeichnis 145
Anhang 163
A. 1 Implementierung des Datenkonversionsverfahrens
A. 1.1 Programm zur Auswahl des Basisattributs bei der Restrukturierung
(Funktion: select) 163
A.l .2 Programm zur Transformierung einer hierarchischen Struktur in
nichthierarchische Strukturen (Funktion: split) 163
A. 1.3 Programm zur Konstruktion der neuen hierarchischen Struktur
für das Zielsystem (Funktion: access) 164
A.l .4 Programm zur Umschreibung des Wertebereichs der MetaStruktur
(Funktion: rewrite) 165
A. 1.5 Programm zur Entfernung der Komponentenattribute aus dem
Datenformat des Quellsystems (Funktion: delete) 165
A.l .6 Programm zur Erweiterung der Komponentenattribute im
Datenformat des Quellsystems (Funktion: add) 166
A. 1.7 Programm zur Permutation von Komponentenattributen im
Datenformat des Quellsystems (Funktion: permute) 166
A. 1.8 Programm zur Verkettung von Komponentenattributen im
Datenformat des Quellsystems (Funktion: catenate) 166
A.2 Programm zur Konversion eines Terminplans 167
Abbildungsverzeichnis vii
Abbildungsverzeichnis
Bild 2.1: Datenaustausch zwischen verschiedenen Komponenten eines
Fertigungslenkungssystems 4
Bild 2.2: Datenaustausch zwischen Komponenten eines Fertigungslenkungssystems
und Datenkonverter 6
Bild 2.3: Die Architektur des Datenkonverters 8
Bild 3.1: Struktur eines Entitytyps im ERC+ 22
Bild 3.2: Struktur einer EDIFACT-Übertragungsdatei 24
Bild 3.3: Modellierung der EDIFACT-Dateien mit SHM 25
Bild 3.4: Schablone von Objektdefinitionen in MMS 32
Bild 3.5: Klassifikation von Regeln anhand [MaOd95] 40
Bild 3.6: Klassifikation von Ereignissen 42
Bild 3.7: Struktur des ER-R-Diagramms 44
Bild 3.8: Struktur des BIER-Modells 45
Bild 3.9: Struktur des ELH-Modells 45
Bild 3.10: Struktur vom Ereignisschema 50
Bild 5.1: Client-Server-Architektur 55
Bild 5.2: B-Knoten beschreiben elementare Datentypen 56
Bild 5.3: P-Konstruktor zur Beschreibung des Aggregattyps „Datum 57
Bild 5.4: Struktur des Aggregattyps „Bearbeitungsplan 58
Bild 5.5: H-Konstruktor zur Beschreibung der hierarchischen Datenstruktur des
Gregorianischen Kalender 59
Bild 5.6: G-Konstruktor zur Beschreibung des Mengentyps „Fabrikkalender 60
Bild 5.7: U-Konstruktor zur Beschreibung der alternativen
Darstellungen einer „Schicht 60
Bild 5.8: Struktur des Faktortransformationsknotens 62
Bild 5.9: Struktur des Faktorknotens 63
Bild 5.10: H-Konstruktor zur Darstellung einer hierarchischen Struktur 67
Bild 5.11: MetaStruktur für die Restrukturierung 71
Bild 5.12: Die hierarchische Struktur von H:(Jahr, Woche, W-Tag) 71
Bild 5.13: Transformation einer H(H)-Struktur 73
Bild 5.14: Transformation einer H(U)-Struktur 74
Bild 5.15: Transformation strukturierter Datenformate 79
Bild 5.16: Klassenhierarchie eines verteilten
Fertigungslenkungssystems (aus [Holt98]) 81
Bild 5.17: Struktur für die Klassenhierarchie eines verteilten
Fertigungslenkungssystems (aus [Holt98]) 81
Bild 5.18: Das Modell eines Datenkonversionssystems 87
Bild 5.19: Undurchführbare Transformation 89
Bild 5.20: Einschränkung von Attributwerten 89
Bild 5.21: Datentransformationsnetz mit Fakt-Transitionen 90
Bild 5.22: fork undjoin Konstrukte 91
Bild 5.23: Nebenläufige Transformationen 92
Bild 5.24: CPN zur Beschreibung eines Datenkonversionssystems
viii Abbildungsverzeichnis
(primäre Seite: Konver#l) 94
Bild 5.25: Seite Reform#2 zur Beschreibung einer Transformation 95
Bild 5.26: Weg-Zeit-Diagramm 97
Bild 6.1: Hierarchische Verfeinerungen von Zuständen 104
Bild 6.2: Orthogonalität von Zuständen 104
Bild 6.3: Das Regelsystem für eine Datenkonversion 105
Bild 6.4: Hierarchische Transition für die hierarchische Verfeinerung des Zustandes 105
Bild 6.5: Nebenläufige Transitionen in einem AND-Zustand 106
Bild 6.6: Sequentielle Transitionen in einem OR-Zustand 107
Bild 6.7: Exklusive Transitionen in einem OR-Zustand 109
Bild 6.8: Nichtdeterministische Transitionen 109
Bild 6.9: Schleife-Transition 110
Bild 6.10: Ableitung eines CPNs aus dem entsprechenden Regelsystem 111
Bild 6.11: Ableitung sequentieller Transformationen im CPN aus den
sequentiellen, geordneten Zuständen im Regelsystem 111
Bild 6.12: Ableitung nebenläufiger Transformationen im CPN aus den Subzuständen
in einem AND-Zustand im Regelsystem 112
Bild 6.13: Ableitung eines hierarchischen CPNs aus dem mehrstufigen
Zustand im Regelsystem 112
Bild 6.14: Konnektoren in Kontrollregeln 113
Bild 6.15: Die graphische Darstellung von Kontrollregeln 113
Bild 6.16: Kontrollregel für IF-THEN-ELSE-Anweisung 114
Bild 6.17: Kontrollregel für CASE-Anweisung 114
Bild 6.18: Kontrollregel für Zähl schleif. 115
Bild 6.19: Kontrollregel für bedingte Schleife 115
Bild 6.20: Automat für Clients 116
Bild 6.21: Automat für Server 116
Bild 6.22: Automat für Client-Server-Systeme 117
Bild 7.1: Die Struktur eines Schichtenkalenders 123
Bild 7.2: Das Regelsystem einer Restrukturierung 127
Bild 7.3: CPN für die Restrukturierung 130
Bild 8.1: Modell für Terminplanung (aus [Dang97b]) 135
Bild 8.2: Beispiel für einen Netzplan (aus [Dang97b]) 137
Tabellenverzeichnis ix
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Ansätze zur Modellierung der Daten in Fertigungslenkungssystemen 19
Tabelle 2: Überblick über die Konversionsverfahren 33
Tabelle 3: Modellformen für Datenkonversionssysteme 36
Tabelle 4: Notation der Daten-Zusammensetzung (aus [WaMe85]) 37
Tabelle 5: Methoden zur Spezifizierung der Regelsysteme 43
Tabelle 6: Ein Bearbeitungsplan 57
Tabelle 7: Beschreibungsschema für Faktortransformationsknoten (aus [Schn96]) 62
Tabelle 8: Beschreibungsschema für Faktorknoten (aus [Schn96]) 63
Tabelle 9: char-int-Tabelle 76
Tabelle 10: Operationen verschiedener Datentypen 121
Tabelle 11: Ein Datum-Schichten-Modell 123
Tabelle 12: Ereignisnummernbericht 137
Tabelle 13: Vorgangsnummernbericht 138
Tabelle 14: Ereignisnummernbericht (nach der Konversion) 140
Tabelle 15: Vorgangsnummernbericht (nach der Konversion) 141
Definitionsverzeichnis xi
Definitionsverzeichnis
Definition 2.1: Fertigungslenkung, Fertigungslenkungssystem 3
Definition 2.2: Verteiltes Fertigungslenkungssystem 3
Definition 2.3: Datenaustausch 3
Definition 2.4: Datenkonverter, Quellsystem, Zielsystem 6
Definition 2.5: Transformation von Daten 6
Definition 2.6: Datenkonversion 6
Definition 2.7: Datenformat, Datenstruktur 11
Definition 2.8: Kontinuierliches Zeitmodell 13
Definition 2.9: Diskretes Zeitmodell 13
Definition 2.10: Vollständiges Zeitmodell 13
Definition 2.11: Unvollständiges Zeitmodell 13
Definition 2.12: Transformationsfunktion 14
Definition 2.13: Äquivalente Elemente 14
Definition 2.14: Datenkonversionssystem 15
Definition 2.15: Regel 16
Definition 2.16: Regelsystem 16
Definition 5.1: Elementare Attribute, zusammengesetzte Attribute und
Komponentenattribute 61
Definition 5.2: Datenrestrukturierung 65
Definition 5.3: Datenreformatierung 65
Definition 5.4: Ähnliche Konstruktoren 66
Definition 5.5: Äquivalente Attribute, Basisattribute 68
Definition 6.1: Zustand 103
Definition 7.1: Zeitpunkt 121
Definition 7.2: Zeitperiode 121
Definition 7.3: Zeitintervall 121
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