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    5.  Oekonomische  Aspekte zum Einsatz eines Expertensystems 
        fuer die technische Produktionsvorbereitung

    Der  Einsatz der Mikroelektronik in den Bereichen der  Ferti
    gung  und ihrer Vorbereitung,  welcher verbunden ist mit  der 
    dezentralen Anwendung der Rechentechnik und den daraus resul
    tierenden  Vorzuegen  der engen Bindung an den  unmittelbaren 
    Prozesz  bzw.  Arbeitsplatz,  ermoeglicht in der  technischen 
    Produktionsvorbereitung  die in den bisherigen  Ausfuehrungen 
    bereits dargelegten Vorteile.
     Fuer die Prozesse der Informationsverarbeitung ergeben  sich 
    folgende Vorzuege :

    - die  wirtschaftliche Aufbereitung  und Vorverarbeitung  von 
      Daten mit lokalen Kontroll- und Eingriffsmoeglichkeiten
    - eine durch programmierungstechnische Mittel zu realisieren-
      de  hohe Systemsicherheit und relative Unabhaengigkeit  bei
      Systemausstiegen
    - verwaltungsaufwendige Arbeiten sind bei dezentraler Verar
      beitung mit Hilfe von Mikrorechnern bei gleichzeitiger Un-
      terstuetzung durch Groszrechner loesbar.

    Die Notwendigkeit der Nutzung dieser Moeglichkeiten fuer  die 
    Produktionsvorbereitung  ergibt sich aus der ansteigenden In-
    novationsrate  und den steigenden Anspruechen an die  wissen
    schaftlich-technischen  Leistungen von Forschung,  Projektie
    rung,  Technologie  und Konstruktion sowie den wachsenden In-
    formationsmengen, die in den Bereichen der technischen Vorbe
    reitung zu verarbeiten sind, um eine Produktionssteigerung zu 
    erreichen und die Komplexitaet des Reproduktionsprozesses  zu 
    beherrschen.
     Im  Rahmen von Arbeiten zur Weiterentwicklung  von  Systemen 
    der  vorgestellten  Art  sind  kontinuierlich  Untersuchungen 
    anzustellen,  wie die rechentechnischen Arbeiten mit der vor
    handenen Kapazitaet rationeller geloest werden koennen,  z.B. 
    durch  die  Vorbereitung  des  Einsatzes  leistungsfaehigerer 
    Hardware.
     Einige wesentliche Gedanken zur Einschaetzung der Effektivi-
    taet der Daten- bzw. Wissensbankarbeit werden in Anlehnung an 
    /44/ in der Folge fixiert.
     Als  Prinzip bei der Anwendung von Daten- und Wissensbankar
    beit hat zu gelten,  dasz Aufwendungen und Kosten durch  ent
    sprechenden  Verbesserungen (Effekte) in der Leitung und Pro
    zeszfuehrung  mindestens  ausgeglichen  werden  muessen.  Ein 
    bisher nicht ausreichend erkanntes Problem der  Nutzeffekter
    mittlung  bei  der Anwendung von Softwaresystemen ist in  der 
    nicht  immer  rationellen  Vorbereitung  zu  sehen.  Zentrale 
    Orientierungen  in  Verbindung mit  weitgehend  einheitlichen 
    Loesungsansaetzen fuer Anwendungen von Softwaresystemen  sind 
    ungleich  zweckmaesziger als betriebsindividuelle  Loesungen.
    Die  Nachnutzungsmoeglichkeiten wirtschaftszweigeinheitlicher 
    Loesungen  zu erschlieszen ist  zweifelsfrei eine noch  nicht 
    restlos  ausgeschoepfte Quelle oekonomischen Nutzens des  Be-
    triebes von Softwaresystemen,  welche bei konsequenter Anwen
    dung  den Nutzen solcher Systeme allgemein im Nachhinein  be
    traechtlich  erhoehen wuerde.  Aus diesem Grunde sind  solche 
    Projekte,  die der Erfassung und Publizierung von Softwaresy
    stemen  zum Zwecke der sinnvollen Nachnutzung dienen,  zu un
    terstuetzen.
     Es soll deshalb an dieser Stelle unterstrichen werden,  dasz 
    das  Konzept  der hier vorgestellten Vorgehensweise zur  Ent
    wicklung eines Expertensystems mit Informationscharakter fuer 
    die  technische Produktionsvorbereitung  durchaus  Allgemein
    gueltigkeit  besitzt und somit einen Beitrag zur Aufwandssen
    kung bei aehnlich gelagerten Aufgaben leisten soll.
     Die Entscheidung fuer die Anwendung des Expertensystems fin-
    det ihre Begruendung in den oekonomischen Nutzenswirkungen im 
    Prozesz der Produktionsvorbereitung. Allgemein und ungeachtet 
    der  Spezifik  unterschiedlicher  Organisationsformen  laeszt 
    sich  der Nutzen als die Differenz des Basiszustandes mit dem 
    Sollzustand definieren.
     Die  Resultate der produktionsvorbereitenden Prozesse beein
    flussen direkt und indirekt die Leistungs- und  Aufwandskenn
    ziffern des Reproduktionsprozesses. Da die indirekten Wirkun
    gen  ueberwiegen,  ergeben sich neben den Schwierigkeiten der 
    Quantifizierung  auch Probleme der Zuordnung von  Nutzenswir-
    kungen zu den verursachenden Faktoren.
     Neben  den  Wirkungen im Arbeitsprozesz des Nutzers  und  im 
    Reproduktionsprozesz  des Betriebes ist als dritte  Kategorie 
    der anwenderseitigen Effekte der volkswirtschaftliche  Nutzen 
    des  Einsatzes von Softwaresystemen zur Arbeit mit Daten- und 
    Wissensbanken  zu beruecksichtigen.  Er tritt als  Folge  der 
    Kopplung  von Kombinats- und Territorialdatenfonds im  volks
    wirtschaftlichen Maszstab auf und schlaegt sich in den volks
    wirtschaftlichen  Ergebnis- und  Aufwandskennziffern  nieder. 
    Insbesondere aus der Ueberwindung der Mehrgleisigkeit in ver-
    schiedenen  volkswirtschaftlichen Bereichen  koennen  Effekte 
    erwartet  werden,  die in ihrer potentiellen Groesze die Wir
    kungen fuer die einzelnen Anwender uebertreffen werden.
     Aus der Tatsache heraus,  dasz das vorgestellte  Expertensy
    stem komplexer Natur ist, d.h.dasz es sowohl CAD,CAP als auch 
    teilweise CAM unterstuetzen kann,  entstehen Probleme der Zu-
    ordnung von Nutzenswirkungen, die es nicht als gerechtfertigt 
    erscheinen lassen, Effekte vollstaendig einer der Komponenten 
    (z.B.CAP) zuzuordnen. Aus Praktikabilitaetsgruenden (Anteils
    zuweisungen  mueszten  aus  gegenwaertiger  Sicht  weitgehend 
    willkuerlich  erfolgen) ist daher eine gewisse Unschaerfe  in 
    Kauf zu nehmen.
     Zur Einschaetzung der Leistungsfaehigkeit eines  Expertensy
    stems als Grundlage gezielter Aktivitaeten zur Leistungsstei-
    gerung und des Vergleiches verschiedener Expertensysteme eig-
    nen sich die folgenden Kennziffergruppen :

    - Kennziffern,  die die Geschwindigkeit der Verarbeitung ei-
      ner charakteristischen Systemnutzung ausdruecken :
      * Durchsatz
      * Durchsatzrate
    - Kennziffer,die das Zeitverhalten des Systems charakterisiert:
      * Antwortzeit

    - Kennziffern, die den Dialogservice beurteilen :
      * Unterstuetzung der Wissensspeicherung
      * Art der Ein- und Ausgabe bei der Nutzung

    Die  Wissenbasen von Expertensystemen als  hoch  organisierte 
    Form der Daten- und Wissensspeicherung versprechen gegenueber 
    der problemabhaengigen Speicherung in konventionellen Dateien
    groeszere Rationalisierungseffekte bei der weiteren  Entwick-
    lung automatisierter Informationsverarbeitungsprozesse in der 
    technischen  Vorbereitung der Produktion.  Ihre prinzipiellen 
    Vorteile,  wie  Verminderung der Redundanz von  Informationen 
    oder  hoehere Qualitaet der Daten koennen aber  im  konkreten 
    Fall  von  nur geringer Relevanz oder auch  ueberhaupt  nicht 
    gegeben  sein.  Als Ergebnis dieser Ueberlegungen ist in  An-
    lehnung an  /44/  im Folgenden eine Systematisierung von Nut
    zenswirkungen  fuer die Anwendung von wissensbasierenden  In
    formationssystemen zusammengestellt :

    1. Anwenderseitige Effekte

    a) Effekte im Arbeitsprozesz des Nutzers
       - Erhoehung der Qualitaet der Prozeszresultate
       - Vergroeszerung der Menge der Prozeszresultate je Zeit-
         einheit
       - Einsparung von Arbeitszeit
       - Einsparung sonstiger Aufwaende

    b) Effekte im Reproduktionsprozesz
       - Steigerung der industriellen Warenproduktion
       - Gewinnzuwachs
       - Verbesserung des Betriebsergebnisses
       - Erhoehung  der Arbeitsproduktivitaet und Einsparung  von
         Arbeitskraeften
       - Reduzierung des Bestandes an Grund- und Umlaufmitteln

    2. Datenverarbeitungsprozeszseitige Effekte

    a) Effekt im Prozesz der Wissenserfassung und -ausgabe
       - Einsparung von Datenerfassungspersonal

    b) Effekte im Prozesz der Wissensspeicherung
       - Reduzierung des Speicherraumes auf externen Speicher-
         medien
       - Verringerung des Verwaltungsaufwandes

    3. Projektierungsprozeszseitige Effekte

    a) Effekte im Prozesz der Implementierung des Expertensystems
       - Verkuerzung der reinen Systementwicklungszeit durch Nut-
         zung des Konzeptes zur Vorgehensweise bei der Entwicklung

    b) Effekte im Prozesz der Wissensverarbeitung
       - erhoehter Systemdurchsatz
       - verbessertes Systemverhalten

    Fuer das entwickelte Auskunftssystem TEAS lassen sich folgen-
    de Effekte quantitativ nachweisen /18/:

     - Reduzierung  der Zeitanteile fuer die Informationssuche in 
       der technologischen Produktionsvorbereitung um ca. 60-70 %
     - Reduzierung der Korrekturzeiten der gewuenschten  Informa-
       tionen um ca. 70 %
     - Wegfall  der Schreibarbeiten fuer gefundene Informationen, 
       d.h.  weitere Einsparung von Arbeitszeitanteilen in  einer 
       Hoehe von ca. 5 % der Gesamtarbeitszeit (geschaetzt).

    Es  ist abzusehen,  dasz sich diese Werte mit dem Einsatz des 
    Expertensystems noch weiter erhoehen werden.  
     Nicht  zu  unterschaetzen ist der  qualitative  Sprung  beim 
    Uebergang vom konventionellen zum intelligenten informations-
    verarbeitenden System.  Eine Entlastung von Routinetaetigkei
    ten  durch ein Expertensystem ermoeglicht z.B.  dem Technolo
    gen,  sich  intensiver seinen eigentlichen  Planungsaufgaben, 
    wie  z.B.  Ueberpruefung der Vorgabezeiten,  Erstellen  neuer 
    Zeittabellen oder Beratung der Konstruktion zuzuwenden.  Dies 
    bewirkt letztlich eine qualitative  Verbesserung der Informa
    tionen  der Fertigungsunterlagen,  die Reduzierung  von  Aus
    schusz- und Nacharbeitskosten und damit letztendlich wiederum 
    eine Steigerung der Arbeitsproduktivitaet.
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    6. Zusammenfassung und Ausblick

    Die  weitere Entwicklung und der Einsatz von  CAD-,  CAP- und 
    CAM-Systemen  bis  hin zum CIM-Betrieb ist eng mit dem  Fort-
    schritt der Mikroelektronik,  d.h.  mit leistungsfaehiger Re-
    chentechnik,  speicherprogrammierbaren Steuerungssystemen so-
    wie Industrierobotertechnik einschlieszlich den  dazugehoeri-
    gen Sensoren verbunden. Damit kommt der Qualitaet der Softwa-
    re, also der Programme zur Beherrschung der gesamten Systeme, 
    auszerordentlich grosze Bedeutung zu /45/.
     Die vorliegende Arbeit versucht diesem Anliegen gerecht wer-
    den. Es wird, aufbauend auf Erkenntnissen eines umfangreichen 
    Literaturstudiums ueber entsprechende Automatisierungsprozes-
    se,  die Entwicklung eines Expertensystems vorgestellt,  wel-
    ches  als ein Hilfsmittel fuer die technische Produktionsvor-
    bereitung zu betrachten ist.
     In  Bezug auf die Realisierung des Prototyps des Expertensy
    stems wird die allgemeingueltige  Softwareentwicklungstechno-
    logie angewandt. Das Hauptaugenmerk liegt auf den Phasen Ana-
    lyse, Spezifizierung und Entwurf.
     Eine  kurze mathematische Modellierung stellt die  Grundlage 
    fuer die Entwicklung eines funktionalen Bausteinkonzeptes des 
    Expertensystems dar.
     Folgende  wesentliche Bestandteile werden fuer das Gesamtsy-
    stem herausgearbeitet :
     
               - Dialogkomponente
               - Wissensbasis
               - Dateipflegekomponente
               - Komponente fuer den Programmaufbau
               - Komponente fuer die Programmabarbeitung
               - Komponente zur Manipulation der 
                 Programmabarbeitung.

    Die  Informationssuche fuer die technologische  Fertigungsbe
    legerstellung  stellt das Hauptanwendungsgebiet fuer das  Ex-
    pertensystem dar.
     Die in der Wissensbasis zusammengefaszte Menge von Wissen in 
    Form von Fakten und Relationen wird auf ein einheitliches Re-
    praesentationsschema zurueckgefuehrt. Dabei wird auf die Moeg-
    lichkeit der Mehrfachindizierung von Daten zurueckgegriffen.
     Das Expertensystem nimmt ueber die ihm eigenen  Schnittstel-
    len Kontakt zu einem CAD/CAM-System auf.  Es muessen drei Ar-
    ten  von  Informationen,  die  zum System  flieszen  beachtet 
    werden :
     
               - die jeweilige rechnerinterne Darstellung
               - die Aktualisierung der Wissensbasis und
               - die vom Nutzer eingegebene Information
                 zum Problem.

    Dem Nutzer werden vom Expertensystem Loesungsvorschlaege  zum 
    jeweiligen Problem unterbreitet.
     Basierend  auf  den Erkenntnissen dieser Konzipierung  sowie 
    vor  allem  aus Gruenden der Verfuegbarkeit wurde  ein  funk-
    tionstuechtiges Softwaresystem auf einem  8-bit-Mikrocomputer 
    unter  einem relationalen Datenbanksystem entwickelt.  Dieses 
    Informations- und  Auskunftssystem  erfuellt  sowohl  in  der 
    technischen Produktionsvorbereitung als auch in der Forschung 
    und Lehre anfallende Rechercheaufgaben, ohne dasz bereits die 
    bei der Konzipierung des Expertensystems aufgefuehrten Metho
    den der kuenstlichen Intelligenz zum Einsatz kommen. Das Aus-
    kunftssystem ist damit als ein wichtiges Hilfsmittel zur end-
    gueltigen  Umsetzung der in dieser Arbeit vorgestellten theo
    retischen  Konzeption zum  funktionswirksamen  Expertensystem 
    fuer  die  technische Produktionsvorbereitung zu  betrachten. 
    Zum Einsatz von Softwaresystemen der vorgestellten Art werden 
    einige oekonomische Aspekte diskutiert.
     Die vollstaendige Anwendung und Umsetzung der durch das Aus-
    kunftssystem bereitgestellten Hilfsmittel zur Entwicklung von 
    Expertensystemen ist eine Aufgabe, die es in naher Zukunft zu 
    bewaeltigen gilt. Die vorliegende Arbeit soll dazu als Grund
    lage dienen.
     Die Notwendigkeit der Entwicklung von Loesungen der hier vor-
    gestellten  Art sollen einige,  der Fachliteratur entnommene, 
    ausblickende Feststellungen unterstreichen.
     Aus der Dynamik unserer Volkswirtschaft sowie aus den Forde-
    rungen, die der internationale Markt stellt, ergeben sich un-
    erbittlich  die  steigenden Anforderungen an  die  Industrie, 
    staendig neue Produkte zu entwickeln und zu produzieren /66/.
    Die internationalen Entwicklungen zur Loesung dieser Probleme 
    zeigt deutlich in Richtung automatisierten Betrieb. In diesem 
    Betrieb  sind die Komponenten des  Haupt- und  Hilfsprozesses 
    durch  ein Kommunikationsnetz mit einer  Produktionssteuerung 
    verbunden.  Die  Produktionssteuerung organisiert die Systeme 
    fuer die Planung,  Lenkung und Sicherung der Produktion sowie 
    der uebergreifenden Lager- und Transportaufgaben.  Sie  faszt 
    die  Ergebnisse der rechnerunterstuetzten technischen  Vorbe-
    reitung  zusammen  und leitet das Zusammenwirken  der  Ferti
    gungssteuerung  /33/.  Diese Aussagen belegen die immense Be-
    deutung  der schnellen Einfuehrung und Integration von  Soft
    waresystemen nicht zuletzt in der technischen Produktionsvor
    bereitung.
     Der  Umfang des Einsatzes von Expertensystemen im  automati
    sierten  Betrieb  der Zukunft ist sicher  aus  gegenwaertiger 
    Sicht  noch nicht klar abzugrenzen.  Die weitere  stuermische 
    Entwicklung,  vor allem der Computertechnik,  wird dazu  bei-
    tragen, dasz solche Systeme schon in naher Zukunft verbreitet 
    ihren Einsatz in CIM-Moduln finden werden.
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          Technik. Gesetzblatt der DDR, Teil I,Nr.23, Berlin 1975
    /122/  -  Anwenderdokumentation BELWA/TT, V 1.1, VEB Berliner
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    /123/* -  Anwenderdokumentation   Kopplung des Buerocomputers
          A 5120/30 mit dem MRS K1630, IH Zwickau 1985
    /124/* -  Anwenderdokumentation Technologisches Auskunftssys-
          tem TEAS, IH Zwickau 1986
    /125/  -  Anwenderinformation  zur Rationalisierung der tech-
          nologischen Vorbereitung - Programmsystem RATIBERT, VEB 
          Zahnradwerk Pritzwalk
    /126/  -  Anwenderunterlagen  RTV vom Entwicklerkollektiv des 
          VEB DV-Zentrum Magdeburg und des VEB WZMK "7.Oktober"
    /127/  -  RATIBERT -  Ein Programmsystem zur Rationalisierung 
          im Bereich Technik. Prospekt zur MMM 1978
    /128/  -  RATIBERT -  Ein Programmsystem zur Rationalisierung 
          im   Bereich  Technologie.  Anwenderdokumentation,  VEB 
          Leitzentrum fuer Anwendungsforschung der VVB Maschinel-
          les Rechnen Berlin, Betriebsteil Schwerin
    /129/  -  Rechnergestuetzte Systeme im betrieblichem   Repro-
          duktionsprozesz als entscheidende Grundlage der komple
          xen Automatisierung.  VEB Carl-Zeiss-Jena, Sonderinfor-
          mation fuer leitende Kader 14/1985
    /130/  -  Qualitaet von Software. TGL 36800

    Die  mit   *   gekennzeicheten Arbeiten entstanden unter  Be-
    treuung bzw. Mitarbeit des Verfassers.
    Verzeichnis der Abbildungen

    2.1.1. Sinnvolle Konfigurationsvariante eines Arbeitsplatzes
           in der Fertigungsvorbereitung

    2.2.1. Diagramm der Problemloesungsfaehigkeiten
    2.2.2. Aufbau von Expertenwissen
    2.2.3. Anordnung der Hauptbestandteile eines Expertensystems

    3.2.1. Arbeitsweise eines Expertensystems
    3.2.2. Systemmodell, allgemein

    3.3.1. Gesamtsystem nach dem Bausteinprinzip

    3.6.1. Schnittstellen des Expertensystems
    3.6.2. Mehrebenen-Modell mit moeglicher Einbindung in ein 
           CAD/CAM - System

    3.7.1. Dialograhmenprogramm

    4.2.1. Abstraktion der Auskunftsfunktion
    4.2.2. TEAS - Grundmodell
    4.2.3. Interaktivsystem
    4.2.4. TEAS - Systemzustandsgraph
    4.2.5. Allgemeine Darstellung des Systemablaufes

    4.4.1. Stationaer-graphische Darstellung10 VDN$="A:TEST.DBF"
20 OPEN "R",#1,VDN$,1
30 FIELD #1,1 AS KZ$
35 FOR I%=1 TO 520
40 GET #1,I%
45 PRINT "KZ$   (";I%;") = 