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

478 Pages·1974·24.95 MB·German

by  H. Futh (auth.)

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
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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