Verwaltung und Verarbeitung merkmalbasierter Informationen: vom Metamodell zur technologischen Realisierung

  • Managing and processing property based information : a metamodel and its technological realization

Mertens, Martin; Epple, Ulrich (Thesis advisor)

Als Ms. gedr.. - Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2012)
Doktorarbeit

In: Fortschrittberichte VDI : Reihe 8, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik 1207
Seite(n)/Artikel-Nr.: XI, 164 S. : Ill., graph. Darst.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Kurzfassung

Auf Merkmalen basierende Informationen spielen in der Planungs-, Beschaffungs- und Betriebsphase technischer Anlagen eine wichtige Rolle. Als Merkmale werden klassifizierbare Eigenschaften zu beschreibender Systeme gesehen, deren Ausprägung in einfacher und standardisierbarer Weise angegeben werden kann. Während Merkmale für rechnergestützte Spezifikationen einen formalen Charakter besitzen müssen, sind sie selbst auch Begriffe, die zur zwischenmenschlichen Kommunikation dienen. Diese ambivalente Rolle gilt es bei der Modellierung und Verwaltung merkmalbasierter Informationen zu berücksichtigen. Eine weitere Herausforderung besteht darin, merkmalbasierte Informationen so zu verwalten, dass sie im gesamten Lebenszyklus einsetzbar und referenzierbar sind. Eine wichtige Frage dabei ist, welche Semantik formal modelliert werden kann und welches Wissen nach wie vor in der Hand des Menschen verbleibt, der mit Merkmalen operiert. Dafür wird in dieser Arbeit ein Metamodell entwickelt, das in der Lage ist, auf Merkmalen basierende Informationen in durchgängiger und gewerkeübergreifender Weise zu verwalten. Eine elementare Eigenschaft dieses Modells ist es, zwischen den reinen Beschreibungen merkmalbasierter Informationen und deren Verwendung zu trennen. Beschreibungen von Merkmalen werden durch so genannte Merkmaltypen repräsentiert, Beschreibungen der Objekte, die mit Hilfe von Merkmalen spezifiziert werden sollen, durch so genannte Merkmalträgertypen. Dabei ist eine Besonderheit, dass ein Merkmaltyp, bevor er einem Trägertyp zugeordnet werden darf, einen Sachbezug benötigt. Die Semantik des Merkmals muss also konkret am speziellen Trägertyp erklärt werden, wird aber rein informell hinterlegt - etwa durch entsprechende semantische Attribute, die nur durch einen Menschen verstanden werden, der dieses Modell nutzt. Andere Mechanismen - etwa die Mehrfachvererbung von Merkmalen in Hierarchien von Trägertypen - können explizit modellseitig verwaltet und verwendet werden. Die Verwendung der auf diese Art und Weise aufgebauten Beschreibungen erfolgt durch sich darauf beziehende Modellobjekte, die als Merkmalaussagen bezeichnet werden. Solche Aussagen folgen ebenfalls einem Modell, in dem unter anderem ihre Intention (beispielsweise Zusicherung, Anforderung, Messung, Festlegung), ihre zeitliche Gültigkeit und weitere verwaltende Informationen hinterlegt sind. In verschiedenen Phasen des Lebenszyklus können so von unterschiedlichen Personenkreisen und Gewerken Aussagen im Modell erzeugt werden, die sich in einheitlicher Form auf die verwalteten Merkmalschreibungen beziehen. So können beispielsweise herstellerseitige Zusicherungen, planungsseitige Anforderungen und betriebsseitige Ist-Zustände in Form von Merkmalaussagen bestimmte Trägertypen und ihre Merkmale referenzieren. Mit diesem von Merkmalaussagen erzeugten einheitlichen Bezug ist auch die Basis für automatisierte Operationen auf Merkmalaussagen gelegt. Diese Operationen werden zusätzlich durch die Tatsache ermöglicht, dass Merkmalaussagen sich stets auf einen bestimmten Wertebereich eines Merkmals beziehen, und zwar unabhängig von der Intention der Aussage. Auf diese Weise können die Wertebereiche der Aussagen untereinander geordnet und miteinander verglichen werden. Zum Beispiel kann so automatisiert geprüft werden, ob ein zugesicherter Wertebereich innerhalb eines angeforderten liegt. Das Metamodell ist so aufgebaut, dass es auf Metaebene abgeschlossen werden kann. Damit werden Merkmaltypen der Modellebene zu Trägertypen der Metaebene und können dort mit denselben Mechanismen verwaltet werden. Auch Merkmalaussagen und ihre Klassifikation können auf diese Weise modelliert werden. Um dieses Metamodell in ein operatives Merkmalsystem zu überführen, wird ein auf mehreren Schichten basierendes technologisches Konzept entwickelt. Basis des Konzepts ist eine verteilte Objektverwaltung, die die verschiedenen Modellelemente als lebendige und möglicherweise weltweit verteilte Objekte vorhält. Durch verschiedene, darauf aufbauende Schichten kann die gesamte für die Merkmalverwaltung und -verarbeitung notwendige Logik in Form von Diensten abgebildet werden. Auf diese Dienste können schließlich verschiedene Nutzerrollen und damit verbundene Anwendungen zugreifen.

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