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Taschenbuch der Informatik: Band III: Anwendungen und spezielle Systeme der Nachrichtenverarbeitung PDF

478 Pages·1974·24.95 MB·German
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Taschenbuch der InforIllatik Dritte neubearbeitete Auflage des Taschenbuches der Nachrichtenverarbeitung In drei Bänden Unter Mitwirkung zahlreicher Fachleute herausgegeben von K. Steinbuch W. Weber Redaktion T. Heinemann Bandm Anwendungen und spezielle Systeme der Nachrichtenverarbeitung Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork 1974 Dr.-Ing. Karl Steinbuch Dr.-Ing. Wolfgang Weber o. Professor an der UnIvenItAt o. Professor an der Ruhr·Unlversitit Karlsruhe Bochum Dipl.-Ing. Traute Heinemann Fachhochschule RheinIaud-Pfaiz. Abtellung Trler Fachriohtung Elektrotechnik Trier Mit 302 Abbildungen ISBN-13:978-3-642-65589-0 e-ISBN-13:978-3-642-65588-3 DOI: 10.1007/978-3-642-65588-3 Das Werk ist urheberrecbtllch geschützt. Di. dadurch begrilndeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendw>g, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ilmlichem Wege und der Speicherung In Datenverarbeitungsanlagen bleibeo, auch bei nur auszugsweIser Verwertung, vorbehalten. Bei VervielWtigungen für gewerbliche Zwecke ist gemäß § 54 UrhG eine Vergütung an den Verlag zu zahlen, deren Höhe mit dem Verlag ZU vereinbaren ist. IC by Springer-Verlag, Berlln· Heidelberg 1967, 1971, 1974. Softcover reprint of the harde"",r 3rd edltion 1974 Lib1'ary of Congrese Catalog Card Number 73-80607 Die Wiedergabe von Gebrauchenamen, Handelsnamen, WarenbezeIchnungen usw. In diesem Buche berechtigt auch ohne besondere Keunzeichnung nicht zu der Annahme, daß solch. Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-<>-tzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gesamth. ..t ellung: Unlversititsdruckerel H. St1lrtz AG, W1lrzbur, Vorwort Seit der letzten Auflage des von K. Sleinbuck herausgegebenen Taschenbuchs der Nachrichtenverarbeitung im Jahre 1967 war eine Überarbeitung dieses Werkes wiederum dringend notwendig geworden, um die dynamische Entwicklung dieses Gebietes in einem "Zeitschnitt" einzufangen. Autoren, Herausgeber und Verlage solcher Werke leiden wie diese selbst natürlich unter dem Zwang, ein in Bewegung befindliches Gebiet immer nur in gewissen Zeitabständen darstellen zu können, zumal bei der Drucklegung manche Beiträge schon wieder ergänznngsbedürftig sind, aus verlegerischen und organisa torischen Gründen jedoch die Festlegung. eines rechtzeitigen Abgabetermines erforderlich ist, gerade bei einem derart umfangreichen Unternehmen mit dieser großen Anzahl VOn Einzelautoren. Nach wie vor war das Ziel bei der Gestaltung dieses Nachfolgers des Taschen buchs der Nachrichtenverarbeitung, ein Nachschlagewerk für die Grundlagen und die Technik der Nachrichtenverarbeitung zu schaffen, das dem Ingenieur, System analytiker, Organisationsfachmann, Informatiker, Mathematiker und Physiker eine rasche Übersicht schafft, die wichtigsten Tatsachen unmittelbar darstellt und für spezielle Fragen Quellenhinweise gibt. In dieser Hinsicht ist der Charakter des ursprünglichen Werkes gewahrt ge blieben. Gänzlich neu ist jedoch die begriffliche Gliederung des Gesamtstoffes und die Aufnahme neuer Themenkomplexe und damit die Beteiligung zusätzlicher Autoren für Einzelbeiträge, wobei eine Reihe früherer Beiträge aus Gründen der Beschränkung auf einen vernünftigen Umfang fortgelassen oder gekürzt werden mußten. Neu hinzugekommen sind insbesondere größere Abschnitte über die Program mierung und über die Anwendung von EDV-Systemen. Die Herausgeber sind dabei von dem Wunsch ausgegangen, durch eine hierarchi sche Stoffeinteilung eine möglichst große Übersichtlichkeit für den Benutzer zu erreichen, wie sie bei dieser Stoffülle durch ein einfaches NebeneinandersteIlen des nur grob vorsortierten Stoffes nicht zu erreichen gewesen wäre. So ergibt sich eine erste Information über die inhaltliche Gliederung der drei Bände des Taschenbuchs der Informatik aus der auf S. XVI abgedruckten Übersicht. Die in der zweiten Auflage des Taschenbuchs der Nachrichtenverarbeitung erschienenen Beiträge wurden, soweit sie vom Themenkomplex her hier wieder mit gleichen oder ähnlichen Titeln aufgenommen werden konnten, von den Verfassern fast generell wesentlich ergänzt oder neu geschrieben. Ihnen und in gleicher Weise auch den neu hinzugetretenen Autoren sei hier herzlich gedankt für die für alle Beteiligten diffizile und Geduld erfordernde Ge meinschaftsarbeit, die dann gelohnt hat, wenn dieses Werk allen unseren Fach kollegen, Studenten, Ingenieuren und Wissenschaftlern eine nützliche Hilfe für ihre Arbeit ist. VI Vorwort zu Band III An den Schluß unseres Vorwortes möchten wir den Dank an unsere Redakteurin und an Verlag und Druckerei stellen. Die redaktionelle Arbeit wurde von Frau Dipl.-Ing. T. Heinemann in mehrfachem Durchgang mit Sorgfalt und terminlicher Promptheit bewältigt. Dem Springer-Verlag sei für die saubere und einwandfreie Herstellung der Bücher besonders gedankt. K. Steinbuch W. Weber Vorwort zu Band 111 Der abschließende Teil III des "Taschenbuch der Informatik" enthält eine Auswabi der wichtigsten Anwendungen von EDV-Systemen. Zunächst wird hier nach den drei großen Hauptanwendungsgruppen Kommerzielle Datenverarbeitung Technisch-wissenschaftliche Datenverarbeitung Prozeßdatenverarbeitung unterschieden. In diese drei gliedernden Oberbegriffe sind dann einerseits so wesent liche Teilkomplexe wie z. B. maschinelle Dokumentation, rechnergesteuerte Ver mittlungstechnik, TeiInehmer-Rechner-Systeme und Datenfernverarbeitung, ande rerseits spezielle Anwendungen wie z. B. industrielle und numerische Steuerungen, Verkehrssteuerungen und digitale Filter, Zeichenerkennung, Spracherkennung, Sprachverarbeitung, synthetische Sprache und Lehrautomaten eingeordnet. Mit einem abschließenden Kapitel über "Nachrichtenverarbeitung im Menschen" ist dann die Grenze der technischen Informatik erreicht und gleichzeitig ein Hin weis auf die übergreifende Wirksamkeit informationstechnischer Begriffsbildungen gegeben. Karlsruhe und Bochum K. Steinhuch W. Weber im Frühjahr 1974 Mitarbeiterverzeichnis Endres, Wemer, Prof. Dr. rer. nat., Fernmeldetechnisches Zentralamt, Darmstadt Ertel, Martin, Dipl.-Ing., i.H. Siemens AG, ZFE FL SYST, München 70 Fe1dmann, Hans-Helmut, Dr.-Ing., Neu-Isenburg Fleischer, Dietrich, Dipl.-Ing., Berlin Frank, Helmar G., Prof. Dr. phil., Direktor des Instituts für Kybernetik GmbH und des FEOLL-Instituts für Kybernetische Pädagogik, Paderhorn Futh, Hont, Dipl.-Kfm., Wuppertal Giloi, Wolfg ang, Prof. Dr.-Ing., Fachbereich Angewandte Mathematik und Infor matik 11 der Universität des Saarlandes, Saarbrücken Ka2:mierczak, Helmut, Dr.-Ing., Dipl.-Phys., Direktor des Forschungsinstituts für Informationsverarbeitung und Mustererkennung, Karlsruhe Küpfmüller, Karl, Prof. Dr.-Ing. E.h., Darmstadt Kussl, Volkmar, Dipl.-Ing., i.H. BBC/ZAF, Mannheirn Noack, Wolfg ang, Dipl.-Ing., Wiesbaden Oettinger, Anthony G., Prof. Dr., The Computation-Laboratory of Harvard Univer- sity, Cambridge/Mass. PIetschacher, Bemd, Dipl.-Math., Mannheim Reget, Walter, Dipl.-Ing., LH. Siemens AG, Fs TA Üb, München Schmitt, Alfted, Prof. Dr., Institut für Informatik, Universität, Karlsruhe Simon, Wilhe1m, Prof. Dr.-Ing., Berlin Sytbe, Max, Dr. rer. nat., Institut für Informationsverarbeitung in Technik und Biologie der Fraunhofer-Gesellschaft, Karlsruhe Steffens, Franz, Prof. Dr., Universität Mannheim, Lehrstuhl für allgemeine Betriebs- wirtschaftslehre, Organisation und Informationssysteme, Mannheim Stnlle, Peter, i. H. IBM Deutschland, Stuttgart Vollmeyer, Wemer, Dr.-Ing., LH. Siemens AG, ZT ZFE FL, München 70 Waibe1, Bruno, Dipl.-Ing., i. H. Siemens AG, ESTE, Karlsruhe Weigl, Wemer, Dipl.-Ing., Ingenieurbüro für Datenverarbeitung und Programmie rnng, Bad Hersfeld Wimmer, Walter, Dipl.-Ing., LH. Siemens AG. D, Sg SVT, München Inhaltsverzeichnis 10. Kommerzielle Datenverarbeitung 10.1 Grundbegriffe des Einsatzes von EDV-Anlagen. Von H. Fulh, Wuppertal 10.1.1 Voraussetzungen für den Einsatz von EDV-Systemen . 10.1.1.1 Organisatorische und personelle Voraussetzungen. 10.1.1.2 Technische und wirtschaftliche Voraussetzungen. 2 10.1.2 Problemanalyse . . . . . . . . . . . . . . . 2 10.1.2.1 Aufnahme und Darstellung des Ist-Zustandes 2 10.1.2.2 Kritische Beurteilung des Ist-Zustandes. 4 10.1.2.3 Formulierungen und Ziele. . . . . . . . . 4 10.1.3 Entwurf des EDV-Gesamtsystems. . . . . . . 5 10.1.4 Entwicklung und Einfiihrung eines EDV-Teilsystems . 5 10.1.4.1 Projektplanung . . . . . . . . . 5 10.1.4.2 Entwicklung der Datenflußpläne . . 7 10.1.4.3 Ausarbeitung der Detailorganisation 7 10.1.4.4 Programmierung. . . . . . . . 9 10.1.4.5 Übernahme auf die EDV-Anlage. . 11 10.1.4.6 Abschlußarbeiten . . . . . . . . 12 10.2 Datenverarbeitung für kommerzielle Aufgaben. Von P. Stulle, Stuttgart. 12 10.2.0 Einleitende Betrachtung . . . 12 10.2.1 Verwaltung . . . . . . . . . 13 10.2.2 Einkauf und Lagerverwaltung . 14 10.2.3 Vertrieb . 18 10.2.4 Produktion . . . . . . 18 10.2.5 Technik . . . . . . . 20 10.2.6 Forschung, Meßtechnik. 25 10.2.7 Personalwesen . . . . 29 10.2.8 Bildung I Ausbildung. . 29 10.2.9 Kommunalverwaltung . 33 10.2.10 Kreditinstitute und Versicherungen 34 Literatur • . . • . • . . . . . . _ . . • 35 10.3 Maschinelle Dokumentation. Von D. Fleischer, Berlin 35 10.3.1 Gegenstand und Aufgaben. Grundbegriffe. . . 35 10.3.2 Dokumentationsdaten. Eigenschaften, Organisatioo und Erfassung 38 10.3.3 Indexierungssprachen im Dokumentationssystem . 43 10.3.4 Speicherorganisatioo und Rechercheverfahren . . . . 50 10.3.5 Maschinelle Inhaltserschließung . . . . . . . . . . 56 10.3.6 Eigenschaften betriebsfähiger Dokumentationssysteme 61 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 10.4 Aufbau und Organisation von Datenbanken. Von B. Pletschacher, Mann heim, undF. Stettens, Mannheim . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 10.4.1 Grundziige einer Datenbankkonzeption . . . . . . . . . . . .. 67 10.4.1.1 Das Verhältnis zwischen Dateien und Anwendungen im Rahmen der konventionellen Datenverarbeitung. . • . . . . . . . . 67 Inhaltsverzeichnis IX 10.4.1.2 Datenbanksysteme als Bindeglied zwischen Dateien und An- wendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 70 10.4.1.3 Abgrenzung zu Datenbanken für Dokumentationssysteme . 70 10.4.2 Die Komponenten eines Datenbanksystems 71 10.4.2.1 Die Prograrnmbeschreibung . 71 10.4.2.2 Die Datenbankbeschreibung . . 73 10.4.2.3 Die Programmiersprachen. . . 78 10.4.3 Der Betrieb eines Datenbanksystems 80 10.4.3.1 Änderung des Anwendungsprofils 80 10.4.3.2 Die Gewährleistung der Datensicherheit . 81 10.4.3.3 Die Gewährleistung der Geheimhaltung von Daten. 82 10.4.3.4 Die Steuerung eines Datenbanksystems. . . . . . 83 10.4.4 Die Konsequenzen der Datenbankkonzeption für die Anwendungen 84 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 11. Technisch-wissenschaftliche Datenverarbeitung 11.1 Datenverarbeitung zur Berechnung und Konstruktion. Von H.-H. Feld- mann, Neu-Isenburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86 11.1.1 Analyse des Konstruktionsprozesses . . . . . . . . . . . .. 86 11.1.2 Methoden und Geräte zur Datenverarbeitung in der Konstruktion 89 11.1.2.1 Dialog-und Stapelverarbeitung . 89 11.1.2.2 Geometrische Datenverarbeitung ............ 90 11.1.2·3 Bildschirmgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 93 11.1.3 Anwendung der Datenverarbeitung in Entwicklung und Konstruk- tion . . . . . . . . . . . . . . . 94 11.1.3.1 Mascbinen-und Anlagenbau . . . . . . . . . . . . . 94 11.1.3.2 Entwicklung elektrischer Anlagen . . . . . . . . . . 98 11.1.4 Entwicklungstendenzen der rechnergestützten Konstruktion. 102 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 102 t 1.2 Teilnehmer-Rechensysteme. Von A. Schmitt, Karlsruhe 104 11.2.1 Zielsetzungen der Teilnehmer-Rechensysteme 104 11.2.2 Aufbau von Teilnehmer-Rechensystemen 106 11.2.3 Kommandosprache. . . . . . . . . . . . 108 11.2.4 Der Supervisor . . . . . . . . . . . . . 11 0 11.2.5 Maßnahmen zur Erhöhung der Arbeitsleistung eines Teilnehmer- Rechensystems . . . . . . . . . . . . 113 11.2.5.1 Zeitanalyse . . . . . . . . . . . . 113 11.2.5.2 Wartezeit aus der Sicht des Benutzers 114 11.2.5.3 Hardware-Maßnahmen. . . . . . . 115 11.2.6 Betriebsbereitschaft und Betriebssicherheit 116 11.2.7 Typische Anwendungen. 117 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 12. Prozeßdatenverarbeitung 12.1 Automatische Prozeßsteuerung. Von M. Syrbe, Karlsruhe 121 12.1.1 Einführung, Abgrenzung von Begriffen 121 12.1.2 Gerätebaugruppen 123 12.1.2.1 Regler ....... . 123 12.1.2.2 Schaltwerk . . . . . . 123 12.1.2.3 Führungsgrößenrechner . 123 12.1.2.4 Prograrnmgeber . . . . 124 12.1.2.5 Prozeßleitrechner, Prozeßrechner 124 x Inhaltsverzeichnis 12.1.3 Programmierungsbausteine • . . • . 125 12.1.3.1 Prozeßsignaleingabe, Pulteingabe 125 12.1.3.2 Normierung. . . . . . . . . . 125 12.1.3.3 Plausibilitätskontrolle, Glättung, Redundanzreduktion 125 12.1.3.4 Datenlisten . . . . . . 126 12.1.3.5 Regelung. . . . . . . 126 12.1.3.6 Überwachung, Schaltung 127 12.1.3.7 Meldung . . . . . . . 127 12.1.3.8 Sonstige Funktionen . . 127 12.1.3.9 Prozeßsignaiausgabe, Pultausgabe 127 12.1.4 Aufgaben und Lösungskonzepte . . . 127 12.1.4.1 Automatische Prozeßsteuerung mit festem Programm 128 12.1.4.2 Automatische Prozeßsteuerung mit Auswahl aus einer Summe fester Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 12.1.4.3 Automatische Prozeßsteuerung mit Prozeßmodell . . . . . . 133 12.1.4.4 Automatische Prozeßsteuerung mit Such-oder Lernverfahren . 136 Literatur . • . . . . . . . . . . . . . . 137 12.2 Maschinensteuerung. Von W. Simon, Berlin 138 12.2.1 Einführung. . . . . . . . . . . . 138 12.2.2 Werkzeugmaschinen als integrierte Teile datenverarbeitender Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 12.2.3 Die innere Datenverarbeitung und ihre Geräte . . . . . 146 12.2.4 Die äußere Datenverarbeitung und ihre Geräte. . . . . 155 12.2.5 Spezielle Programmiersprachen in der Fertigungstechnik 157 12.2.6 Zusammenfassung 158 Literatur • • • • • • . • • . . . . • . . . . . . . . . . 160 12.3 Numerische Steuerungen von Zeichenautomaten. Von W. Weigl, Bad Hersfeld . . . . . . . . • . . . . . . • . . . . . . 161 12.3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 12.3.2 Abgrenzung gegen benachbarte Gebiete, insbesondere gegen andere numerisch gesteuerte Arbeitsmaschinen . . . . . . . . . . .. 162 12.3.3 Zeichenautomaten als Glieder von Datenverarbeitungssystemen . 163 12.3.4 Mechanischer Aufbau und Steuerung von Zeichenautomaten . 165 12.3.4.1 Plotter . : . . . . . . . . . . . . • 165 12.3.4.2 Programmgesteuerte Zeichenmaschinen. 168 12.3.5 Programmierung von Zeichenautomaten 172 Literatur . . . . . . . • • . . . . • . . . . 174 12.4 Verkehrssteuerung. Von W. Wimme1', München. 175 12.4.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . 1 75 12.4.2 Erfahrungen mit eingesetzten Anlagen 176 12.4.3 Gerätetechnik . . 177 12.4.4 Programmierung 179 12.4.5 Ausblick . . . . 181 Literatur . . . . . . . 183 12.5 Industrielle Steuerungstechnik. Von V. Kuss!, Mannheim 183 12.5.1 Bedeutung und Abgrenzung . 183 12.5.2 Steuerungs-Algorithmen 184 12.5.3 Folgesteuerungen . . . . . 184 12.5.4 Parallelsteuerungen . . . . 189 12.5.5 Steuerungen mit Datenträgern. 189 12.5.6 Steuerung von Fördereinrichtungen 190 12.5.7 Steuerung von Registriereinrichtungen 192 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . 194

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Seit der letzten Auflage des von K. Sleinbuck herausgegebenen Taschenbuchs der Nachrichtenverarbeitung im Jahre 1967 war eine Überarbeitung dieses Werkes wiederum dringend notwendig geworden, um die dynamische Entwicklung dieses Gebietes in einem "Zeitschnitt" einzufangen. Autoren, Herausgeber und
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