Aus den

Gutachten zur Dissertation

Basis, Steuerung und kooperierende Zustandsgraphen

Prof. Dr. sc. techn. Heinz Stahn

Nach einer kurzen, aber sehr treffenden Charakterisierung des Standes im Bereich Computer Integrated Manufacturing stellt sich der Kandidat das Ziel, den Zusammenhang zwischen Basis und Steuerung am Beispiel des Entwurfs und der Implementation eines flexiblen Fertigungssystems darzustellen. Die Struktur der gesteuerten Basis bestimmt die Struktur der Steuerung. Setzte sich dieser Grundsatz bisher mehr oder weniger, letztlich aber nur intuitiv durch, ist die vorgelegte Arbeit zweifellos ein Beitrag, sich von diesem "Intuitionismus" zu trennen und ihn durch analytische und deduktive, ingenieurtechnische Methoden und Verfahren zu ersetzen.

Dabei ist es dem Kandidaten durch eine ausdrucksreiche Sprache gelungen, das vorliegende Problem sauber analytisch darzustellen und richtige Schlußfolgerungen zu ziehen. Problematisch ist aber, daß er dabei das notwendige und verfügbare theoretische Handwerkszeug eines Informatikers nicht immer konsequent einsetzt und sich etwas zu stark auf seine ausdrucksstarke Sprache verläßt. Dazu nachfolgend Beispiele.

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Von vorzüglicher Qualität ist dagegen die produktionstechnische Analyse der gesteuerten Basis des flexiblen Produktionssystems FMS 2500 und des zugehörigen Steuerungssystems FMCS 2500. Sie umfaßt 21 Seiten der 93 Textseiten der vorgelegten Arbeit. An der konkreten Analyse hat der Kandidat im Rahmen des Projektteams einen großen schöpferischen Anteil. Beispielhaft soll hier nur die Analyse des Transports (Abschnitt 4.4.) genannt werden. Der Beitrag des Kandidaten wäre an dieser Stelle sogar direkt ökonomisch nachweisbar durch die Einsparung überflüssiger Transporte von und zu Zwischenpuffern im FMS 2500.

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Zusammenfassung

Die vorgelegte Arbeit beinhaltet ein national und international relevantes Problem, das umfangreich von großen Projektkollektiven bearbeitet wird. Der Kandidat beweist mit seiner in guter sprachlicher Form verfaßten und mit relevantem Literaturnachweis versehenen Arbeit, daß er als Informatiker im CAM-Bereich einen guten Platz hat.

Prof. Dr. sc. techn. D. Balzer

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Als wesentlich erscheinen mir folgende eigenständigen Beiträge des Autors zur Theorie und Praxis der Fertigungssteuerung:

1. Entwurf von Steuerungssystemen mit Rückführung. Für die Bestimmung der Steuerungshandlungen wird sowohl das Modell des zu steuernden Prozesses als auch sein aktueller Zustand berücksichtigt.
2. Entwicklung einer Methodik zur Analyse des zu steuernden Prozesses (der zu steuernden Basis).

Die Anwendung dieses neuen Zugangs führt zwangsläufig zu einer hierarchischen Steuerungsstruktur, die aus der zu steuernden Basis abgeleitet werden kann. Eine solche Erkenntnis ist bei der Steuerung kontinuierlicher Systeme bereits bekannt, so daß die Behauptung des Autors, es existieren bisher keine internationalen Veröffentlichungen, nicht den Tatsachen entspricht.

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Die Analyse des zu steuernden Prozesses, in der Arbeit als Basisanalyse bezeichnet, bildet einen zentralen Punkt der Arbeit. Viele der hier verwendeten Begriffe und Methoden müßten auf ihre Anwendbarkeit für die Steuerung kontinuierlicher Prozesse untersucht werden und umgekehrt. Dabei besteht zweifellos eine reale Möglichkeit, eine einheitliche Steuerungstheorie zu entwickeln. Vom Standpunkt einer allgemeinen Theorie der Prozeßsteuerung scheinen mir besonders folgende Gedanken in der Arbeit als wesentlich:

1. Die Basisautomatisierung wird dem Basisprozeß zugeordnet.
2. Die Operanden des Basisprozesses sind sowohl stofflich-energetischer als auch informationeller Natur. Dadurch wird der Einheit von Stoff, Energie und Information Rechnung getragen.
3. Der Steuerungs- und Basisprozeß wird einheitlich als eine Struktur auf Operationen aufgefaßt.
4. Die Basisanalyse wird als ein iterativer und rekursiver Prozeß betrachtet. Eine Iteration erfolgt zwischen Basisprozeßanalyse, Basissystemanalyse und Basisoperandenanalyse. Durch eine Rekursion erfolgt eine schrittweise Verfeinerung bzw. Detaillierung der Basisprozesse im Sinne einer Top-Down-Analyse. Dadurch wird eine hierarchische Darstellung der Basis erreicht mit mehreren Teilelementen auf jeder Hierarchieebene.

Als Operanden eines Steuerungsprozesses werden Entitäten eingeführt, die Elemente eines Modells der Basis sind. Eine wichtige Frage ist die Genauigkeit eines solchen Modells. In der Arbeit wird eine "hinreichende Genauigkeit" gefordert. Diese Aussage ist allerdings zu allgemein.

Wichtig erscheint mir die Erkenntnis des Autors, daß bei der Basisanalyse sowohl eine Dekomposition als auch eine Komposition von Basiselementen notwendig ist, um eine effektive Steuerung zu erreichen. Nähere Einzelheiten zu Kompositionsmethoden fehlen allerdings (neben einem allgemeinen Hinweis auf die Gruppentechnologie).

Die Steuerung wird in der Dissertation im Ergebnis der Basisanalyse synthesiert. Ein Steuerungsprozeß wird einem Operator zugeordnet, dessen Operationen er zu steuern hat. Ein solches Herangehen erachte ich als sehr sinnvoll. Als unzureichend muß die Behandlung von Optimierungsaufgaben auf den oberen Steuerungsebenen eingeschätzt werden.

Eine sehr interessante Betrachtungsweise ist die Beschreibung der Steuerungsprozesse mit Entitäten, wobei die Entität die Dualität von Operand und Prozeß repräsentiert. Das wurde durch eine Zuordnung von Zustandsgraphen in Entitäten erreicht. Hier zeigt sich übrigens, daß der Steuerungsprozeß als eine Nachbildung bzw. informationelle Kopie der Basisprozesse behandelt werden kann.

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Dr. sc. techn. Martin Engelien

Die Dissertation von Herrn Doetzkies ist anhaltend aktuellen Themen der Informatik gewidmet:

• der Problemanalyse von Software-Entwicklungen im allgemeinen;
• der Problemanalyse für CAM-Software im speziellen;
• der rechnergestützten Implementation in der Zustandsgrapheninterpreter-Technologie (kurz: ZGI-Technologie)

In allen drei Themenbereichen legt Herr Doetzkies mit seiner Dissertation Ergebnisse vor, die einen wertvollen Beitrag zur Qualifikation des jeweiligen Bereiches darstellen und in ihrer Gesamtheit ohne Zweifel dissertationswürdig sind.

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Während ich Herrn Doetzkies' wesentlichsten Beitrag in der Qualifikation der ZGI-Technologie sehe, hat er in der Dissertation den überwiegenden Platz der CAM-Problemanalyse eingeräumt. Obwohl ich mir persönlich eine inverse Schwerpunktgestaltung gewünscht hätte, akzeptiere ich die vorgelegte in folgendem Zusammenhang:

• Sein Beitrag zur ZGI-Technologie liegt mit dem ZGI SIRIUS und der entsprechenden Entwicklungsumgebung vor [...] und ist schließlich mit dem in der Literatur zur Dissertation aufgeführten Anwenderhandbuch zu SIRIUS auch dokumentiert. Offen bleibt damit eine abstrakt aufbereitete Implementation des ZGI SIRIUS und eine methodisch-didaktische Einführung in die Anwendung der ZGI-Technologie.
• Sein Beitrag zur Qualifikation der CAM-Problemanalyse sollte volkswirtschaftlich schwerer ins Gewicht fallen als der zur ZGI-Technologie, auch wenn mit diesem Beitrag noch keine befriedigende Darstellung erreicht ist. Die letzte verfügbare Darstellung der CAMARS-Technologie im gleichnamigen Buch datiert inhaltlich aus dem Jahre 1987. In der Zwischenzeit hat sie jedoch mit den CAMARS-Lösungen der Jahre 1987 bis 89 eine höhere und in der Praxis weiter bestärkte Qualität erhalten und hat der Bedarf an einem entsprechenden Technologie-Transfer mit entsprechenden Trägern deutlich zugenommen.

Zur Bewertung des Beitrages von Herrn Doetzkies zur CAM-Problemanalyse möchte ich zwei generelle Seiten hervorheben. Einerseits ist er die beste mir derzeit bekannte aktuelle und durchgehende Darstellung der Grundideen einer in der Systemtheorie fußenden objektorientierten Vorgehensweise zur CAM-Analyse. Die Darstellung ist in weiten Teilen flüssig, auch wenn ich fürchte, daß dem Nicht-CAMARS-Leser an einigen Stellen die Sinnerschließung mangels Hintergrundinformationen erschwert ist. Andererseits ist die vorgelegte Dissertation zur CAM-Analyse zu wenig formalisiert, zu essay-haft, zu inkonsistent und sicher nicht geeignet, als selbständiges Etwas einen Technologie-Transfer zu ermöglichen.

Es stellt sich die Frage: Ist eine voll formalisierte und konsistente Darstellung heute und überhaupt möglich. Ich meine, wir können uns einer solchen Zielvorstellung nähern und Herr Doetzkies hätte ihr nach meiner Einschätzung noch näher kommen können, aber eine solche Analyse wird stets nichtformalisierbare kreative und auf Erfahrung basierende Züge behalten. Das ist auch die Meinung international führender Autoren, wie z.B. DEMARCO. In Analogie zum Zitat von DEMARCO zur Definition der Obszönität durch eine Obersten Richter der USA muß man sagen: Wir können gute Analyse nicht strikt definieren. Wir können einiges aufzählen, was zu ihr gehört und was nicht zu ihr gehört, und wenn wir eine konkrete Analyse sehen, können wir sagen, ob sie gut oder schlecht ist.

In diesem Lichte ist der Beitrag von Herrn Doetzkies als gut zu werten.

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