GI — 20. Jahrestagung II

Die Computerunterstützung hat für die Managementtätigkeit ebenso wie für die ausführenden Aufgaben in den Funktionsbereichen heute eine Bedeutung erlangt, die sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Betriebsgeschehens macht. Rechnergestützte Informations-, Planungs- und Steuerungssysteme sind aus den Unternehmen nicht mehr wegzudenken.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Entwicklung interaktiver, PC-gestützter, benutzerorientierter Simulationsmodelle“ wurden unter anderem Simulationsmodelle zur Analyse, Planung und Steuerung integrierter produktionslogistischer Teilsysteme entwickelt.

Die Schwachstellen der herkömmlichen PPS-Systeme lagen u.a. darin, daß die kurzfristigen Planungs- und Steuerungsfunktionen nur unzureichend unterstützt wurden [3, 9]. Dies führte in den letzten Jahren zur Entwicklung eigenständiger Lösungen, sog. „elektronischer“ oder „grafischer Leitstände“, für die Fertigungssteuerung. Bekannte Systeme sind etwa der CIM-Leitstand, FI/2, infor-CIM-Leitstandsystem und L1 [4, 10]. Der letztgenannte basiert auf innovativen Konzepten, die in einem von der DFG geförderten Projekt1) erarbeitet wurden und teilweise auch in andere Leitstandsysteme Eingang gefunden haben.

Wesentliche Aspekte für die Neugestaltung von Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen als Bestandteil des Computer Integrated Manufacturing (CIM) ergeben sich vor allem durch Dezentralisierungstendenzen in der Fertigung, die zu der Bildung kleinerer, weitgehend autonomer Fertigungsbereiche führen. Durch die erhöhten dispositiven Freiräume innerhalb solcher Bereiche steigt die Bedeutung der kurzfristigen Fertigungssteuerung immer stärker an. Auch der zunehmende Anteil flexibel automatisierter Systeme, wie flexible Fertigungszellen und -systeme, führt zu einem Handlungsbedarf bezüglich der Entwicklung geeigneter Planungs- und Steuerungsansätze [1].

Obwohl die hier zu präsentierenden Expertensysteme (XPS) bzw. wissensbasierten Systeme (WBS) keine oder nur entfernte Vorbilder haben, ist die Hauptstoßrichtung des Projektes nicht, einzelne WBS zu entwickeln. Vielmehr verfolgen wir drei Anliegen: 1.Demonstration moderner Zugangssysteme, die dem — möglicherweise nicht völlig professionellen — Benutzer erlauben, mit den immer komplexer werdenden betrieblichen Anwendungssystemen umzugehen (vgl. Mertens, P., Zugangssysteme als Weg zur Beherrschung komplexer DV-Anwendungen, in diesem Band).2.Anreicherung konventioneller großer betriebswirtschaftlicher Anwendungssoftware um wissensbasierte Elemente. Insbesondere im Bereich der Produktionsplanung und -Steuerung wird die betriebliche Praxis von Großrechner-PPS-Systemen geprägt, deren Einführung größtenteils gewaltige Anstrengungen und hohe Investitionen erfordert hat. Trotz mancher methodischer Schwächen, die in der Literatur hinlänglich diskutiert werden, verbieten sich daher in diesem Bereich revolutionäre Schritte in Richtung auf rein wissensbasierte PPS-Systeme, die ihre Leistungsfähigkeit bislang allenfalls unter Laborbedingungen demonstrieren konnten. Vielmehr bietet sich gerade bei Standard-Modularprogrammen zur Produktionsplanung und -Steuerung ein evolutionäres Vorgehen an, indem die klassischen DV-Systeme durch WBS unterstützt werden.3.Entwicklung des Prototyps eines großen WBS, das aus miteinander kooperierenden Systemen mittlerer Größe besteht. Durch diese Modularisierung soll ein Ausweg aus der Schwierigkeit gesucht werden, daß sehr umfangreiche monolithische XPS zu komplex werden und nicht mehr beherrschbar sind, wie z. B. die Erfahrungen mit dem bekannten Konfigurationssystem XCON zeigen. Ein solches pragmatisches Vorgehen wird durch die einschlägigen Literatur, in der die beiden Extreme großer WBS und konnek-tionistischer Ansätze dominieren, bislang kaum abgedeckt.

Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Interaktive betriebswirtschaftliche Informations- und Steuerungssysteme“ (vgl. Kurbel/Mertens/Scheer, 1989) wird am Betriebswirtschaftlichen Institut der Universität Stuttgart das Projekt Organisationsdatenbank/Organisationsinformationssystem (ODB/OIS) seit Anfang 1988 geplant und abgewickelt. Die DFG hat das Projekt im April 1990 um zwei weitere Jahre verlängert.

Den Kern eines Ansatzes zur Entwicklung von CIM-Informations- und Kommunikationssystemen (CIM-IKS) sollte ein unternehmensweites, gesamtheitliches CIM-EKS-Modell bilden, welches zum ersten mit ingenieurmäßigen Methoden entwickelt wird, zum zweiten verschiedensten Betrachtungsrichtungen genügt und zum dritten alle Phasen der Entwicklung unterstützt.

Der folgende Beitrag beschreibt Ergebnisse eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsprojekts. Ziel des Vorhabens war die Unterstützung des Projektmanagements bei Projekten, die durch einen evolutionären Entwicklungsverlauf gekennzeichnet sind und die nicht nach einem klassischen Phasenmodell ablaufen können.

Der folgende Beitrag resultiert aus einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Forschungsschwerpunktes ‘Interaktive betriebswirtschaftliche Informationsund Steuerungssysteme’ geförderten Projektes. Ziel dieses Projektes war die Strukturanalyse von Planungsmodellen. Die hier beschriebenen Ergebnisse decken sich weitgehend mit dem Projektziel: es sollte die Möglichkeit eröffnet werden, im Rahmen von Planungsmodellen auf interaktive Weise die sogenannte reduzierte Gleichung einer Modellvariablen zu ermitteln. Dieses Verfahren ist anhand von Beispielen im folgenden beschrieben. Der zweite Teil des Forschungsprojektes zielt darauf ab, sogenannte interaktive Kausalkettenanalysen auf der Grundlage bestimmter Planungsmodelle vorzunehmen. Der vorliegende Beitrag beschreibt nur einen Teil dieses Projektes: es werden sukzessive Kausalkettenanalysen behandelt. Dies ist ein Verfahren, bei welchem der Benutzer im Dialog festzulegen hat, welche Folge von Variablenbeziehungen eines Modelies untersucht werden sollen.

Vor dem Hintergrund neuer informationstechnischer Möglichkeiten wird die Weiterentwicklung von Kosteninformationssystemen durch die verstärkte Einbindung von primär betriebswirtschaftlich planerischen Funktionen (PPS) sowie der primär technischen Funktionen (CAD/CAM) im Rahmen einer CIM-Konzeption diskutiert, wobei sich folgende Schwerpunkte abzeichnen: 1.Der Aufbau einer zeitnahen Kostensteuerung und -kontrolle durch eine Integration der Betriebsdatenerfassung als wichtigstes Informationssystem für die Bereitstellung von Istdaten.2.Die Bereitstellung von Kosteninformationen beim Produktentwurf. Hier nutzt man die bereits vorhandene Systematik der Kostenrechnung und ermöglicht einen interaktiven, durch Kosteninformationen unterstützten Konstruktionsprozeß im Sinne einer konstruktionsbegleitenden Kalkulation [1].

Qualitativ hochwertige verteilte Systeme können nur dann effizient entwikkelt werden, wenn die dynamischen Systemaspekte bereits bei der Anforderungsanalyse möglichst vollständig und korrekt erfaßt werden. Dieser Artikel beschreibt Konzepte des Methoden- und Tool-Pakets INCOME, das eine umfassende Modellierung dynamischer Systemaspekte erlaubt. Darüber hinaus unterstützt INCOME die Analyse und Simulation der erstellten Modelle. Um dem Entwickler eine möglichst umfassende Unterstützung anbieten zu können, sind die INCOME-Tools in die CASE* Umgebung von ORACLE integriert. Ein typisches Einsatzgebiet für eine derartige Unterstützung ist die Produktionsautomatisierung, in der für die Systementwicklung sowohl dynamische Aspekte als auch Datenbankaspekte von Bedeutung sind.

Das vorliegende Konzept einer syntaxorientierten Software-Entwicklungsdatenbank entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „Interaktive Entwurfsmethode zur computergestützten Herstellung betriebswirtschaftlicher Anwendungssoftware“, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter dem Kennzeichen Pr 93/3 gefördert wurde.

Verwaltungsinformatik ist mehr als die Wissenschaft von der Entwicklung und Implementation administrativer computergestützter Informationssysteme. Verwaltungsinformatik zielt auf den Synergieeffekt durch die Verschmelzung der gewachsen Verwaltungskultur mit der Sprach- und Denkwelt der Informatik. Das Fachgespräch versucht das Selbstverständnis und die Perspektiven dieser Fachinformatik zu skizzieren.

Zu den Erfahrungen der Bundesverwaltung möchte ich die wichtigsten Beispiele gleich voranschicken. In der Bundesverwaltung sind derzeit 55.000 Bildschirmarbeitsplätze eingerichtet. Nahezu drei Viertel der zugehörigen IT-Systeme (73%) sind innerhalb der letzten drei Jahre installiert worden. Diese zeitgemäße und umfassende Ausstattung war nur möglich, weil es gelungen ist, die notwendige Akzeptanz zu erzeugen. Hier liegt der bisher wichtigste Beitrag der noch jungen Disziplin Verwaltungsinformatik.

„Informatik auf dem Weg zum Anwender“— gleichgültig, ob dieses Tagungsmotto mehr als Programm oder mehr als Tatsachenbeschreibung zu verstehen ist, es legt nahe, auf einer derartigen Tagung nach dem Grundverständnis von Informatik und ihren Anwendungen zu fragen. In einem „Fachgespräch Verwaltungsinformatik“drängt sich darüber hinaus die Frage auf, inwieweit die Informatik allein und inwieweit sie vermittelt durch Anwendungsdisziplinen den Weg zum Anwender beschreitet bzw. beschreiten soll.

Im vielstimmigen Konzert der Anwendungsinformatiken ist die Verwaltungsinformatik gegenwärtig eine schwache Stimme, die vor allem von der Wirtschaftsinformatik übertönt wird.

Was ist Verwaltungsinformatik? — Eine anwendungsspezifische Informatik, eine formale Methode der Organisationsplanung, ein kritischer Begleiter der Verwaltungspraxis? — Mag sein.

Die Wirtschaftsbereiche werden in die drei Sektoren Land- und Forstwirtschaft, warenproduzierendes Gewerbe und den sehr vielschichtig strukturierten Dienstleistungssektor untergliedert. Zum Dienstleistungssektor zählen so unterschiedliche Branchen wie Handel, Verkehr, priv. Dienstleistungen (z.B. Banken, Versicherungen), Wissenschaft, Beherbergungsgewerbe, Gesundheitswesen und öffentliche Verwaltung.

Der Schwerpunkt dieses Artikels befaßt sich mit den Problemstellungen, die der Einsatz und die Aktualisierung eines wissensbasierten Systems zur Benutzerberatung im Dienstleistungsbetrieb „Universitätsrechenzentrum“ aufwirft. Damit der Entwicklungstand des Systems richtig eingeordnet werden kann und die im Einsatz und der Wartung des Systems aufgetretenen Problemstellungen nachvollzogen werden können, wird ein kurzer Abriß der mit dem Einsatz des Benutzerführungssystems verbundenen Zielsetzungen gegeben. Desweiteren wird die funktionale Architektur des Systems erläutert. Die beim Einsatz des Systems gewonnenen Erfahrungen werden dann anhand einer Betrachtung der Zielerfüllung ausgeführt.Darüberhinaus wird noch auf die Wartung des Systems allgemein und im speziellen auf die organisatorischen Aspekte der Wartung innerhalb der betrieblichen Alltagsorganisation des Rechenzentrums und die damit verbundene Problematik eingegangen. In diesem Rahmen wird dann die Praktikabilität einer Wartungsorganisation in Form des scheduled-maintenance bewertet.In einem abschließenden Ausblick wird eine geplante Systemneukonzeption skizziert.

Gegenstand des strategischen Managements ist die Diffusion der Vision bzw. des Leitbilds einer Unternehmung in alle operationalen und funktionalen Bereiche einer Unternehmung. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der verstärkten Berücksichtigung der Individuen und Gruppen innerhalb einer Unternehmung hinsichtlich ihrer zentralen Rolle beim Unternehmenserfolg [HAX88, S. 129]. Ziel des strategischen Managements ist die ganzheitliche Betrachtung der Wertvorstellungen des Unternehmens, der Fähigkeiten der Mitarbeiter und der administrativen Systeme, die die strategische und operationale Entscheidungsfindung auf allen Hierarchieebenen in allen Bereichen der Unternehmung begünstigt.

Die WGZ-Bank (Westdeutsche Genossenschafts-Zentralbank eG) ist das regionale Spitzeninstitut für 553 Volksbanken, Raiffeisenbanken und Spar- und Darlehns-kassen im Rheinland und in Westfalen. Das Bilanzvolumen dieser Bankengruppe beträgt insgesamt rd. 136 Mrd. DM.

Medical database2) security aims, generally speaking, at high availability, accuracy, integrity and consistency of stored data, as well as atmedical professional secrecy and confidentiality (oath of Hippokrates), andprivacy as the individuals constitutional right of ‘informational self-determination’ [Co74, Bvg83], in particular to determine and to effectively supervise the collection, maintenance, use, dissemination, and deletion of their data.

In diesem Beitrag wird ausgehend von den Sicherheitsanforderungen des PADKOM-Projektes am Deutschen Herzzentrum Berlin exemplarisch die Modellierung eines differenzierten Zugriffskontrollmechanismusses dargestellt und der Einsatz krypto graphischer Verfahren beschrieben, die in Kombination mit dem Zugriffskontrollmechanismus einen optimalen Schutz der Patientendaten gewährleisten und eine authentisierbare Bearbeitung der Patientendaten ermöglichen.

Daß der Umfang der Informationsverarbeitung in Klinikuminformationssystemen weiter zunimmt, dürfte unbestritten sein. Als ein Beispiel hierfür sei die vom Sachverständigenrat für die konzertierte Aktion im Gesundheitswesen geforderte und mittlerweile im Gesundheitsreformgesetz ebenfalls formulierte Notwendigkeit der Qualitätssicherung in der stationären Versorgung genannt ([Sachverständigenrat für die konzertierte Aktion im Gesundheitswesen (1989)]). Diese Zunahme trifft besonders für die Datenverarbeitung im rechnergestützten Teil solcher Klinikuminformationssyteme zu. Genannt sei hierfür als Beispiel die Notwendigkeit, Informationsdienste weiter auszubauen und etwa molekularbiologische Datenbanken zur Verfügung zu stellen ([DELISI (1988)], [SIEMENS (1989)]). Nicht zuletzt wegen der zunehmenden Verfügbarkeit von dedizierten Systemen für bestimmte klinische Aufgaben und von Arbeitsplatzsystemen (vgl. [WIEDERSPOHN (1989)]) gilt für die Rahmenplanung des rechnergestützten Teils von Klinikuminformationssystemen, daß sie soweit wie möglich dezentral und soweit wie nötig zentral ausgerichtet sein soll (vgl. z.B. [HAUX, TURANEK, SELBMANN (1989)]), um damit die in den einzelnen Kliniken und Instituten eines Klinikums teilweise sehr unterschiedliche Informationsverarbeitung sowohl für die Patientenversorgung als auch für die Forschung bestmöglich zu unterstützen.

Eine objektorientierte Architektur eines Klinikkommunikationssystems (KKS) ermöglicht nicht nur mittelfristig die Beschleunigung des Softwareentwicklungsprozesses, sondern auch die Modellierung des Anwendungsfeldes. Die Modellierung Medizinischer Welten in Objekten erzwingt ein tieferes Verständnis des Systems Krankenhaus, das unabdingbar ist für ein homogenes, nicht in einzelne „Anwendungsinsein“ zerfallendes KKS. Die Definition von Objekten legt eine normierte Sprache der Nachrichten zwischen ihnen nahe. Als Instrumente einer Modellierung kommen objektorientierte Tools wie MACAPP und C++ für den Apple Macintosh in Betracht.

Information in der Medizin ist vielfach multimedial. Erst die integrative Zusammenfassung von Bildern in unterschiedlichen Modalitäten, Signalen, Daten und Texten ergibt einen qualifizierten Befund oder hilft bei der Therapie. In der modernen Kommunikationstechnik ISDN (Integrated Services Digital Networks) heißt diese Zusammenfassung „Diensteintegration“, die mit einer durchgängig digitalen Übertragungstechnik ermöglicht wird. Dieser Beitrag zeigt nun insbesondere auf, in welcher Weise ISDN-Ideen mit multimedialen Ansprüchen in der Medizin in Verbindung zu bringen ist.

Es wird ein entscheidungs- und planungsunterstützendes System für Operationen im Hüftgelenkbereich vorgestellt. Die Schwerpunkte liegen dabei auf dem Gebiet der Prothesenimplantationen und der Umstellungsosteotomien. Im ersten Fall wird der Oberschenkelkopf (Femurkopf) und Teile der Gelenkpfanne (Acetabulum) entfernt und durch eine Endoprothese, bestehend aus Prothesenschaft und Prothesenpfanne, ersetzt. Bei einer Osteotomie wird ein — meist keilförmiges — Stück des Femurs entfernt, um nach Zusammenfügung der verbleibenden Teile eine verbesserte, weniger schmerzhafte, Stellung des Femurkopfes zum Acetabulum zu erzielen. Diese Operationen sollen am Bildschirm interaktiv simuliert werden.

Mit wachsender Komplexität wissensbasierter Systeme (WBS) wird die Forderung nach verläßlicher Evaluation zu einem wesentlichen Aspekt einer Systementwicklung mit klinisch applikativem Anspruch. Am Beispiel eines WBS für die Motilitätsinterpretation der linken Ventrikelkontur wird ein Lösungsansatz mit Hilfe eines Softwarephantoms vorgestellt.

Gleichgewichtsstörungen stellen bei einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen insbesondere im Bereich des Hirnstammes und des Kleinhirns ein hartnäckiges therapeutisches Problem in der neurologischen Rehabilitation dar. In der physikalischen Therapie (Krankengymnastik) von Ataxien bei Hirnstamm-, Kleinhirn- und extrapyramidalmotorischen Schädigungen werden — im wesentlichen empirisch — folgende Ansätze verfolgt: 1.1.1Verminderung oder Verunsicherung der afferenten Information aus dem Bein- und Körperbereich durch eine Reduktion der Stand- bzw. Sitzfläche, Kipp-, Schaukel- und Labilisierungseinrichtungen unterschiedlicher Art.1.1.2Verstärkung der proprioceptiven Bewegungsteuerung durch Druck und Zug auf Gelenke, Gewichtszugabe (z.B. beim Besteck).1.1.3Förderung einer bewußten Körperhaltungs- und Bewegungswahrnehmung, z.B. über eine verstärkte optische Kontrolle.1.1.4Manuelles Setzen von Halte- und Bewegungswiderständen, von der bloßen Körperstammstabilisierung bis zu kontrolliert geführten Bewegungsabläufen reichend.1.1.5Vorgestellte Widerstände. allein können bereits zu einer gezielteren Bewegung führen.

Erfahrungen mit der Praxis der Systementwicklung und -nutzung in unterschiedlichen Arbeitsbereichen haben eine außerordentliche Vielfalt in den Anwendungsformen von Computertechniken gezeigt und auf die ungleiche Betroffenheit erwerbstätiger Frauen vom Compütereinsatz verwiesen. Anstatt diese Vielfalt im Einzelnen nachzuzeichnen, fragt dieser Beitrag nach den Bedingungen für die Diskussion frauenspezifischer Interessen in der Informatik und deren Wahrnehmung in der Praxis der Systementwicklung.

In bildungspolitischen Begründungen erfährt die informationstechnische Bildung einen sehr hohen Stellenwert. So leitet z.B. die Kultusministerkonferenz (KMK) ihre Bestandsaufnahme über die Aktivitäten der Länder zur informationstechnischen Bildung folgendermaßen ein:

„In allen Ländern ist anerkannt, daß die Vermittlung einer informationstechnischen Bildung zum Auftrag der Schule gehört. Die Einbeziehung der neuen Informations- und Kommunikationstechniken in das Schulwesen ist im Zuge ihrer wachsenden Bedeutung und dynamischen Entwicklung zu einer wichtigen Aufgabe aller Länder geworden. Dabei steht das Bil-dungswesen in einem Verhältnis enger Wechselwirkung mit der Berufs- und Arbeitswelt, der Wirtschaft und der Wissenschaft“ (KMK 1986, S. 1).

Die Informatik als akademische Ausbildung und hochqualifizierter Beruf hat erst eine relativ kurze Geschichte. Für die Frauen erscheint sie schon recht bewegt, auch was die prophezeiten Aussichten für sie in diesem Neuland anbelangt. Diese Aussichten verbanden sich insbesondere mit Hoffnungen auf eine größere Offenheit eines Faches, in dem „Normierungen von gestern“ weniger wirksam sind, und das den Aufbruch in die postindustrielle Gesellschaft vorantreibt (Janshen 1986). Auch die Tatsache, daß Frauen im Gegensatz zu den Verhältnissen im 19. Jahrhundert von Anfang an Zugang zu dem neu eingerichteten Studiengang hatten und nicht erst mit Verspätung ein von Männern etabliertes Fachgebiet betreten durften, gab Anlaß zu Perspektiven einer weiblichen Mitgestaltung des Berufsbildes (Roloff 1989). Die verfügbaren Daten über Informatikerinnen in Studium und Beruf zeigen jedoch das bekannte Muster der Frauenbeteiligung und Frauenbenachteiligung in einem technischen Fachgebiet, wenn auch mit einigen neuen Schattierungen und Entwicklungslinien.

Wenn die Fachgruppe „Frauenarbeit und Informatik“ in diesem Jahr erstmals ein Fachgespräch auf einer Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik veranstaltet, so ist dies Ergebnis einer Entwicklung, in der Frauen sich zunehmend ihrer eigenen Geschichte in der Informatik bewußt werden. Ich möchte beginnen mit einem kurzen historischen Rückblick und danach einige Perspektiven für eine Zukunft der Frauen in der Informatik entwickeln.

Der Entwurf von Algorithmen wird häufig als eine Form des Problemlösens bezeichnet. Einige Lehrbücher des Programmierens führen das Wort „Problemlösen“ im Titel, um anzuzeigen, daß sie dem Weg von einer Problemstellung zum Algorithmus mehr Bedeutung beimessen als seiner Implementation mit den Mitteln einer Programmiersprache.2

Die Zeiten, in denen der Benutzer zwischen ein oder zwei Anwendungsprogrammen eines 64K Rechners zu wählen hatte, sind vorüber. Heutige Systeme sind „integriert“. Für beinahe alle vorstellbaren Probleme liegen Lösungen bereit, eine verwirrende Vielfalt unterschiedlichster Werkzeuge wartet darauf, benutzt zu werden. Diese Feststellung gilt für viele Bereiche der Computernutzung, für die Bereiche Programmiersprachen und -Umgebungen ist sie offensichtlich. Die Zahl der primitiven Funktionen, Objekte, Variablen, usw. in Sprachen wie Commonlisp oder SmallTalk geht in die Hunderte oder Tausende; alles elementare Wissenseinheiten (Chunks), die der Programmierer lernen und schließlich beherrschen muß.

Fortgeschrittene, „intelligente“ Lernsysteme sollen sich flexibel und adaptiv verhalten. Aus anwenderorientierter Sicht heißt flexibel, daß in einer konkreten Dialogsituation eine breite Palette unterschiedlicher Aktionsmöglichkeiten seitens des Systems und des Benutzers gegeben ist. Hierzu gehören zum Beispiel der wahlfreie Zugriff auf verschiedene Informationselemente, mehrere Varianten der Stoffpräsentation oder spezifische Interaktionsformen zur Einübung, Anwendung und Überprüfung des Gelernten. Adaptiv bedeutet, daß die Dialogführung an den Lernenden angepaßt wird. Man fordert, daß sich das System an dessen Vorkenntnissen, bisherigem Dialogverhalten, seinen Zielsetzungen und sonstigen Bedürfnissen und Wünschen orientiert.

TRICON (Triangle Construction) ist ein intelligentes tutorielles System zur Untertützung von Dreieckskonstruktionsaufgaben, das im Rahmen des GIT-Projektes (Geometry and Intelligent Tutoring) am Institut für Didaktik der Mathematik an der Universität Gießen entwickelt wird. Ziele des Projektes sind die Entwicklung und Erprobung von Lernumgebungen mit intelligenten Komponenten für den Geometrieunterricht in der Sekundarstufe I.

Textrechnungen bereiten Schülern — aber auch Lehrern — immer wieder Schwierigkeiten. Schüler bekunden oft Mühe, die situativen Gegebenheiten, welche in mathematischen Aufgabentexten dargestellt werden, in entsprechende semantische Repräsentationen überzuführen, und Lehrer wissen bei Verstehensproblemen oft keinen besseren Rat, als das mehrmalige Durchlesen des Aufgabentextes zu empfehlen. Mangelnde Kompetenz im Bereich des formalen mathematischen Operierens ist nur selten die primäre Ursache für die auftretenden Schwierigkeiten (Cummins, Kintsch, Reusser & Weimer 1988). Die Crux liegt meist darin, dass es dem Schüler schwerfällt, eine geeignete mentale Situationsvorstellung für eine im Aufgabentext beschriebene Handlungs- oder Prozessstruktur zu finden, d.h. ein aufgabenadäquates kognitives Situationsmodell zu konstruieren und damit die Aufgabe zu verstehen. HERON ist der Prototyp eines adaptiven tutoriellen Systems, das Schüler zum Verstehen und Lösen semantisch komplexer Text- oder Sachrechnungen anleitet, indem es Lösungsstrategien und Repräsentationshilfen anbietet, welche zuerst den Aufbau einer mentalen semantischen Struktur des im Aufgabentext beschriebenen Sachverhaltes unterstützen und anschliessend deren Überführung in eine Gleichung ermöglichen.

Zur Anpassung an den Kenntnisstand des Lernenden benötigen Intelligente Lernsysteme ein hohes Maß an Flexibilität bzgl. der Präsentation der Lerninhalte und der Interaktion zwischen Benutzer und System. Am Beispiel des Systems DiBi-MR werden Dimensionen, Probleme und mögliche Lösungen für diese Anforderung speziell im Hinblick auf die Benutzeroberfläche diskutiert. Im Vordergrund stehen dabei die Repräsentation und die Präsentation des Gegenstandsbereiches, die Strukturierung des Dialogs durch Varianten des Mikrowelt-Paradigmas und Möglichkeiten der Steuerung der Verarbeitung durch externe Module, z.B. zur Diagnose und Modellierung des Lernprozesses beim Schüler.

Für ein computergestütztes Lehrprogramm zur physikalischen Bewegungsüberlagerung wurde ein Diagnosesystem entwickelt. Es ermöglicht die automatische Diagnose von korrektem und fehlerhaftem Wissen, das ein Lerner beim Lösen physikalischer Probleme zeigt. Zu jeder Problemstellung generiert das System sowohl die richtige Lösung, als auch falsche Lösungen, die auf möglichen Fehlvorstellungen des Lerners über den physikalischen Sachverhalt beruhen. Durch den Vergleich dieser Lösungen mit dem Lösungsergebnis des Lerners schließt das System auf das jeweilige Konzeptwissen des Lerners.

Ausgehend von der Idee, das in Expertensystemen explizit repräsentierte Wissen, mittels einer Tutoringkomponente an Lerner weiter zu vermitteln, wird das in dieser Hinsicht bekannteste System, GUIDON [Clancey 87], kritisch analysiert. Es werden Probleme identifiziert, die sich auf eine fehlende, epistemologisch begründete Repräsentation des Wissens zurückführen lassen. Konkurierend dazu wird die KADS-Methodik [Wielinga, Breuker 86] vorgestellt. Sie führt den Begriff der „konzeptuellen Modelle“ ein. Es wird diskutiert, in wieweit die oben erwähnten Probleme damit lösbar sind.

Lernsysteme gliedern sich in ablauforientierte Systeme des computerunterstützten Unterrichts (CUU-Systeme) und in intelligente Lernsysteme (IL-Systeme). CUU-Systeme basieren auf den verhaltenspsychologisch orientierten Ansätzen der Unterrichtsbetrachtung (Instructional Technology); IL-Systeme sind aus den wissens- und kognitionspsychologischen Forschungsaktivitäten und der Künstlichen Intelligenz herausgewachsen.

Es wird berichtet über neuartige hypermedia-basierte Konzepte, die im Rahmen des Projektes Nestor von Digital Equipment und den Universitäten Karlsruhe, Freiburg und Kaiserslautern entwickelt werden. Projektziel ist eine prototypische Lehrer-/Lernerumgebung auf vernetzten multimedialen Workstations. Die hier diskutierten Konzepte gestatten die Kombination von Hypermedia mit einfach zu handhabenden Techniken des ‘Instructional Design’ und intelligenter Lernsysteme. Wichtige Grundprinzipien sind ‘Wiederverwendbarkeit’ und ‘klare Trennung von Didaktik und Lerninhalten’.

Hypertext-basierte Lernsysteme finden zunehmend Verbreitung für die Erstellung rechnerunterstützter Lernsysteme und ermöglichen es, behaviouristisch geprägtes Lernen mit herkömmlichen Lernsystemen [Gunz 87, Lelo 87, Weng 87] zu überwinden. Sie erlauben ein entdeckendes Lernen, das durch seine Freiheit vielen Lernenden entgegenkommt.Einige Nachteile reiner hypertext-basierter Lernsysteme sollen durch das Konzept des Hyper-tutorials vermieden werden. Entwickelt wurde dieses Konzept in der laufenden Arbeit für ein intelligentes Lernsystem zur Unterstützung der Einarbeitung in komplexe CA-Werkzeuge, die auf leistungsfähigen Arbeitsplatzrechnern verfügbar sind [LaSe 89].Kern ist eine nach Hypertext-Prinzipien realisierte Datenbank (zu erlernendes Wissen), in der elementare Wissenseinheiten [Lesg 88] eingeordnet und über vielfältige Relationen miteinander verbunden sind. Für den Zugriff durch den Lernenden bzw. die Darbietung für den Lernenden stehen verschiedene Teilkomponenten des Gesamtsystems zur Verfügung, die Benutzeranfragen, -antworten und auswerten und ein Curriculum anbieten.

Elektromyographie dient zur Diagnose von Läsionen des peripheren Nervensystems. Das diagnostische Wissen in der Elektromyographie wurde so modelliert, daß es für einen Intelligenten Tutor geeignet ist. Besondere Anforderungen ergeben sich, weil ein Intelligenter Tutor dem Lernenden folgen, mit ihm diskutieren und ihm erklären können muß.Um das Diagnosemanagement auf höherem Niveau abstrakt durchführen, dem Lernenden leichter folgen und um die Strategie erklären zu können, wurde ein kognitives Problemslösungsmodell benutzt.Ein funktionales Modell des peripheren Nervensystems und seiner Umgebung wurde gewählt, sodaß Schlußfolgern mit tiefem Wissen möglich ist, was für gute Erklärungen und zur Verbesserung der diagnostischen Qualität nötig ist.Die ablauffähige Implementierung der beiden Modelle als Expertensystemdemonstrator mit Erklärungskomponente erlaubte den in der Lehre tätigen Experten eine Beurteilung der Qualität des Wissens zum Problemlösen und der Erklärungen, die mit diesem Wissen gegeben werden können.

Nach einer Entwicklungszeit von über vier Jahren ging im März 1988 ein neues Informationssystem für die Mitgliederbestandsführung des ADAC (ADAM) in Produktion. Neben der notwendigen technischen Modernisierung wurden durch neue Funktionen der Adreß-, Vertrags- und Inkassoverarbeitung die Voraussetzungen für eine verstärkt mitgliederorientierte und rationelle Bestandsführung geschaffen. Das neue System unterstützt alternative Mitgliedschaftsmodelle sowie die Dezentralisierung von Aufgaben in die Geschäftsstellen und stellt Managementinformationen für Planung und Disposition bereit.

Es wird ein evolutionäres Projektmodell beschrieben, das auf einem erweiterten Multiprojekt-Ansatz sowie dem Prozeßmodell „PO/PT“ von Siemens basiert. Wesentliche Elemente sind nicht-disjunkte Teilprojekte, evolutionäre Subzielfindung, neue Anforderungen an das Know-how-Profil der Projektbeteiligten und kurze Reaktionszeiten auf die projektbezogene Umweltdynamik, d.h. den Umstand instabiler Baselines berücksichtigt.

Die Entwicklung von Softwaresystemen findet in einem zyklischen, kooperativen Designprozeß statt. Eine Orientierung auf die während eines Projektes stattfindenden Lernprozesse im Zusammenhang mit einer objektorientierten Modellierung des Anwendungsbereiches trägt dazu bei, adäquatere Softwaresysteme zu konstruieren. Die Anwendung objektorientierter Techniken bei der Analyse von Arbeitsgebieten und bei der Konstruktion von Softwarewerkzeugen kann die Wiederverwendbarkeit von Softwarekomponenten steigern.

Projektmanagement in der Softwareentwicklung wird in der Literatur (z.B. <4>, <7>, <8>) häufig auf die organisatorischen oder administrativen Aspekte reduziert. Es wird versucht, die Verwaltung der Ressourcen (Zeit, Hilfsmittel, Personal) durch Methoden und Hilfsmittel hinsichtlich Planung und Steuerung effizienter zu gestalten. Meine Erfahrung aus der Praxis zeigt, daß die Überbetonung dieser Art des Projektmanagements in der Softwareentwicklung eher hinderlich denn effizienzsteigernd ist.

The key to doing better estimations of a software project is metrics. The metrics discussed are measures to estimate the duration of periods within the development phases of a software system.HEWLETT-PACKARD practices metrics on a worldwide basis by definition of global, measurable goals which can be reduced into detailed actions. Goals are set by top management and directly impact every single project development.The metrics discussed in this paper are calculations by using collected project data and models. Continuously increasing the productivity in HP’s software development process is the main objective. This leads to more efficient development and high quality software systems.

Das Schätzen von Software-Projekten soll eine realistische Aussage von Entwicklungszeit und Entwicklungskosten liefern. Beide Faktoren stehen in einer direkten Abhängigkeit voneinander.

Landschaftsdaten werden in vielen Bereichen der Vermessung, der Raum- und Versorgungsplanung und des Umweltschutzes benötigt. Auf Rechnern betriebene Geo-Informations-Systeme (GIS) sollen die Erfassung, Verwaltung, Aufbereitung und Verarbeitung von Landschaftsdaten in diesen Anwendungsbereichen unterstützen. Allzu oft werden Rechner aber lediglich zur Datenspeicherung und zum Zeichnen eingesetzt; von den Anwendern dringend gewünschte, mächtige Operationen werden von GIS oft noch nicht angeboten. So werden beispielsweise Landschaftsdaten meist durch manuelle Digitalisierung gezeichneter (also analoger) Landkarten mittels Digitalisiertablett erfaßt. Die Datenverwaltung erfolgt entweder über GIS-eigene Dateistrukturen oder über kommerziell erhältliche Datenbanksysteme. Damit verfügen GIS in der Regel entweder nicht über Datenbankmechanismen im vollen Umfang, wie etwa Recovery oder Synchronisation von Transaktionen, oder der räumlich orientierte Zugriff auf die Daten wird nicht genügend effizient unterstützt.

Wir präsentieren einen algorithmischen Rahmen für hierarchisches Floorplanning mit integrierter globaler Verdrahtung. Hierbei erweitern wir bewährte hierarchische Lösungsstrategien und stimmen sie in einem homogenen Rahmen aufeinander ab. Die Basis des Verfahrens bildet der Cut-tree, der eine rekursive Zerteilungsstruktur des auszulegenden Schaltkreises beschreibt. Sowohl der Floorplan als auch die globale Verdrahtung werden mittels effizienter Baumdurchläufe durch den Cut-tree konstruiert. Zur Lösung von Teilproblemen verwenden wir mächtige Optimierungsmethoden wie Matching, ganzzahlige Programmierung und Netzwerkfluß. Mithilfe der Integration der globalen Verdrahtung in das Floorplanning basieren die Optimierungen nicht mehr auf ungenauen Netzlängenabschätzungen, sondern auf dem genauen Verlauf der Netze. Auf diese Weise lassen sich neben der Fläche auch andere Kostenkriterien, z.B. Timing-Aspekte, während des Floorplannings genau berücksichtigen. Der Rahmen erweist sich in dem Sinne als besonders robust, als Lösungsalgorithmen für die Teilprobleme leicht erweiterbar oder austauschbar sind, ohne daß die allgemeine Lösungsstrategie verändert werden muß.

Wir betrachten das folgende Problem: Gegeben ist ein Netzwerk, d.h. ein gerichteter Graph G, eine positive ganzzahlige Kapazität für jede Kante in G und zwei ausgezeichnete Knoten in G, die Quelle s und die Senke t. Das Ziel ist, möglichst viel Fluß durch das Netzwerk von s nach t zu transportieren, wobei der Fluß über eine Kante die Kapazität der Kante nicht überschreiten kann und an jedem Knoten außer s und t Flußerhaltung herrschen muß („Fluß hinein = Fluß heraus“). Konkret stelle man sich s als ein Ölfeld, t als eine Großstadt und das Netzwerk als ein System von Rohrleitungen vor, das die Stadt mit Öl versorgen soll. Wir müssen den Ölfluß über jede Rohrleitung so regulieren, daß die Ölmenge, die die Stadt insgesamt erreicht, maximiert wird.

Modellierungen zur Lösung anwendungsrelevanter Probleme in Informatik, Mathematik, Physik oder Operations Research führen häufig auf schwierige kombinatorische Optimierungsprobleme. Zwar ist nicht in allen Fällen die Berechnung von optimalen Lösungen erforderlich, fast immer ist man aber an guten unteren oder oberen Schranken für den Wert einer Optimallösung interessiert. Gesucht sind also Optimallösungen oder gute zulässige Lösungen versehen mit einer Gütegarantie. Ziel dieses Vortrags ist es, den gegenwärtig erfolgreichsten Ansatz sowohl zur exakten Lösung schwieriger kombinatorischer Optimierungsprobleme als auch zur Bestimmung unterer Schranken vorzustellen. (Ohne Beschränkung der Allgemeinheit betrachten wir kombinatorische Probleme als Minimierungsprobleme.) Es sei hier angemerkt, daß wir in der Darstellung bisweilen unpräzise sein müssen und nur die prinzipiellen Ideen diskutieren können. Eine exakte Darstellung würde über den Rahmen dieses Vortrags hinausgehen. Wir verweisen an geeigneten Stellen auf weiterführende Literatur.

Ein systolisches Netz [14] ist ein besonders reguläres Prozessorennetzwerk, das große Datenmengen durch parallele Eingabe, Berechnung und Ausgabe bewältigen kann. Anwendungsbereiche sind Bild-und Signalverarbeitung, Textverarbeitung, Meteorologie, Medizin, Numerik und andere. Systolische Netze eignen sich besonders zur Realisierung in VLSI-Chips, die auf engstem Raum (z.B. in Satelliten) komplizierte und daten-intensive Funktionen übernehmen.

We show that the well-known unfold/fold transformation strategy also is fruitful for the (formal) derivation of correct pointer algorithms. The key that allows this extension is the algebra of partial maps which allows convenient description and manipulation of pointer structures at the functional level.

In der heutigen technologisch innovativen Zeit werden die Produktentwicklungszyklen immer kürzer, um auf dem schnellebigen Markt standhalten zu können. Die Produktoptimierung und -individualisierung steht im Mittelpunkt dieses Ablaufs. Ein Schritt in diese Richtung ist die verstärkte Verknüpfung der einzelnen Unternehmensbereiche, die an der Produktentwicklung beteiligt sind, und die Intensivierung der interdisziplinären Arbeit. Insbesondere an den Nahtstellen kann die Animation und Simulation innovativ und kreativ eingreifen. In dem Diskussionsansatz werden Einsatzmöglichkeiten anhand einiger Beispiele aufgezeigt, sowie die technischen Aspekte besprochen, die bei einer sinnvollen Integration berücksichtigt werden sollten.

Die physikalisch korrekte Simulation komplexer Bewegungsabläufe ist nicht nur für die Ingenieurwissenschaften, sondern auch für die Computer-Animation von bedeutendem Interesse. Der Animateur kann durch Simulationen viel Zeit für den Detail-Entwurf der Bewegungen einsparen. Außerdem können so sehr natürlich wirkende Animationen erzielt werden. In dieser Arbeit wird diskutiert, wie man vorgehen sollte, um einen Simulator für dynamische Massenpunktsysteme auch für die Computer-Animation nutzbar zu machen. Wichtig ist dabei, wie eine benutzerfreundliche Systemarchitektur erzielt werden und wie die Modellierung der zu simulierenden 3D-Welten erfolgen kann.

Natürlich wirkende Computeranimationen können unter anderem dadurch erhalten werden, daß reale Objekte digitalisiert und anschließend interaktiv oder durch die Simulation von Gesetzen der Mechanik animiert werden. Es geht also darum, eine strukturierte Stützpunktmenge effizient zu manipulieren. In diesem Beitrag wird gezeigt, daß sich Delaunay-Triangulierungen recht gut für diese Aufgabe eignen. Es werden Verfahren zur dynamischen Mitführung sowie zur Keyframe-Interpolation von Stützpunktmengen und korrespondierenden Objekten skizziert, die durch die der Delaunay-Triangulierung zugrundeliegende Umkreisheuristik zu den erwarteten natürlichen Formveränderungen führen.

The research of realism in computer animation has been largely developped in the last years, but the represention of natural phenomena is often very complicated. In fact the necessity of an automatic control of animation has been imposed: from a description of actors (graphical representations and rules), of environment and of type of animation, the system must create appropriate animation.

Intelligent animation evolved from the traditional art of animation obsessed with the “illusion of life” (cf. Thomas and Johnston, 1984) via computer graphics. Indeed, as some of the most successful computer graphics animators stated, computer animation resulted from the application of traditional animation techniques to initially 2D and later 3D computer-supported animation (cf. Kitching, 1973; Burtnyk and Wein, 1977; Booth and MacKay, 1982; Sturman, 1984, Lassetter, 1987). For as long as the computer was used only as a tool, but not as a new medium for thinking or as a medium with its own characteristics, the issue was that of mimicking animation techniques.