Table Of ContentInformatik-Fachberichte 171
Herausgegeben von W. Brauer
im Auftrag der Gesellschaft fOr Informatik (GI)
H. Lutterbach (Hrsg.)
Non-Standard Datenbanken
fOr Anwendungen
der Graphischen
Datenverarbeitung
GI-Fachgesprach
Dortmund, 21.1 22. Marz 1988
Proceedings
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo
Herausgeber
H. Lutterbach
mbp Software & Systems GmbH
SemerteichstraBe 47-49, 4600 Dortmund 1
CR Subject Classifications (1987): H.2.1-2, H.2.4, H.2.8
ISBN-13: 978-3-540-19175-9 e-ISBN-13: 978-3-642-73608-7
001: 10.1 007/978-3-642-73608-7
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Sle 1St grundsatzllch vergutungspfllchtlg Zuwlderhandlungen unterllegen den Strafbestlm
mungen des Urheberrechtsgesetzes
© by Spnnger-Verlag Berlm Heidelberg 1988
2145/3140-543210
Vorwort
Das Fachgesprach "Non-Standard Datenbanken fOr Anwendungen der graphi
schen Datenverarbeitung" ist vom FachausschuB 4.1 der Gesellschaft fOr Infor
matik initiiert worden.
Viele der Anforderungen an moderne Graphik-Systeme erfordern Datenstruk
turen, die sich aufgrund ihrer Komplexitat und der Leistungsanforderungen kaum
noch effizient auf klassische Datenbanksysteme abbilden lassen. Die intensiven
Forschungsarbeiten fOr diesen Anwendungsbereich gewinnen zunehmend
Bedeutung fOr die Anwender und Entwickler graphischer Systeme.
Ziel des Fachgespraches ist es insbesondere, dem Erfahrungsaustausch zwi
schen der Forschung und den Anwendern neuer Datenbanktechnologien zu
dienen und Ober den Entwickungsstand zu berichten.
Ich mochte an dieser Stelle allen denjenigen danken, die zum Zustandekommen
dieses Fachgespraches beigetragen haben. Insbesondere gilt mein Dank fOr
seine intensive organisatorische UnterstOtzung Herrn Winfried Risken.
Dortmund, im Marz 1988 Herbert Lutterbach
Programmkomitee
H. Lutterbach. Dortmund (Vorsitz)
Dr. Dadam. Heidelberg
Dr. Eigner. Karlsruhe
Prof. Dr. Encarnacao. Darmstadt
Dr. Fischer. MClnchen
Prof. Dr. Krause. Berlin
Prof. Dr. Lockemann. Karlsruhe
Prof. Dr. Neuhold. Darmstadt
Prof. Dr. Pappi. MClnchen
Prof. Dr. Radig. MClnchen
Prof. Dr. Schlageter. Hagen
F6rderer
Fa. mbp Software & Systems GmbH. Dortmund
Inhaltsverzeichnis
Anforderungen und Probleme der Modellierung von Non-Standard
DBMS aus der Sicht der CAD-Anwendung
Martin Eigner, Karlsruhe ......................................... .
Spatial Access Methods based on Dynamic Hashing
B. Seeger, H.-P. Kriegel, Bremen .................................. 22
Modellierung und Darstellung graphischer Datenstrukturen in PRODAT
D. Kohler, Th. Batz, P. Baumann, Darmstadt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37
Integration von CAD/CAE/CAM/CIM Anwendungen durch hybrid
verteilte Datenbanken am Beispiel von CA TIA und DB2
H.-J. Dziekan, E. Grill, W. Weingartner, Munchen .................... 56
Verwaltungsorganisation im CAE-Bereich mit Hilfe technischer
Datenbanken
U. Helmbrecht, U. Bohnke, Munchen ............................... 72
EDAPLEX, an Object-Oriented Extension of DAPLEX for
Engineering Applications
A. Kemper, H. Stehle, Karlsruhe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87
Using an NF 2 Data Base System for Modeling of CIM-Data
M. Durr. M. Huck, A. Kemper, M. Wallrath, Karlsruhe ................. 105
Datenmodelle fUr VLSI-Entwurfsdatenbanken
P. Klahold, W. Wilkes, Hagen; M. Ungerer, Darmstadt ................. 137
Der Einsatz von Prolog-Werkzeugen fur Geo-Datenbanken
H.-J. Appelrath, H. Lorek, Oldenburg ............................... 147
Konzepte zur Suche geometrisch ahnlicher Bauteile
S. Heep, H.-P. Kriegel, Bremen; R. Schneider, Wurzburg;
B. Seeger. Bremen .............................................. 166
l\nfoJ:dertmqen UDd Pl:cblane dar Model.lierunq von KlN-STAND1\RD DBMS
aus dar sicht dar CAD-AnwendI.mg
Dr.-Ing. Martin Eigner, Karlsruhe
1. Einleitunq
Die Konstruktion uni Fertigurgsplanurg befaJ3t sich mit
technischen Objekten, die van Menschen ZUl'li:ichst erdacht, geplant uni
spater in der Fertigurq auch hergestellt werden.
Urn eine Verstan:ligurq Uber diese Objekte, die nach jeweils einer
Konstruktionsphase durch einen dem jeweiligen Konkretisienll'XJsgrad der
l.Osun;Jsf:in:lun;J aDJepa,8ten Infonnationsbestani repriisentiert werden, zu
enroglichen, werden sie auf einem allgeJ\'ein zugfulglichen Medium
beschrieben un::i festgehalten. I:a es sich bei diesen Darstellurgen um
Abbildungen eines Originals harrlelt, spricht man auch von technischen
Model.len.
Es ist Uhlich, von einem technischen Objekt verschiedene
nicht notwendigerweise funktional ZllSall1IlIeI1herrle Madelle anzu
fertigen, die durch folgerrle Darstellurgsfonnen repriisentiert werden:
- verbal (z.B.: Sti.i.cklisten)
- real (z.B.: ma,Bstibliche Verkleinerungen im Anlagenbau)
- nathernatisch (z.B.: Fahrzeugersatzsysteme)
un::i vor allen
- graphisch (z.B.: Diagranune, technische Zeichnungen) •
Gerade der technischen Zeichnung konmt als Konununika
tionshilfsmittel im Konstruktions- un::i Fertigurqsplanurgsproze,B eine
besorxlere Rolle zu. Nicht olme Grurrl wird sie auch als Sprache des
Ingenieurs bezeiclmet.
Keine dieser I:arstellurgsfonnen ist aber in der rage,
das technische Objekt mit all seinen dreidimensionalen geometrisc:hen,
konstruktiven, technologischen, funktionalen un::i organisatorischen
Infonnationsmen;Jen ein::ieutig zu beschreiben.
Der Ubergang von bisherigen Konstruktionsverfahren zu
CAD bedeutet, daJ3 von diesen technischen Objekten rechnerinterne
Model.le bzw. rechnerinterne Darstellungen erzeugt werden. Voraussetzung
dafUr war, daJ3 der Computer als erstes Infonnatiol1SIOOdium die Fahlgkeit
besitzt, technische Objekte vollstarrl.ig mit minimaler Redun::ianz uni
unter Beibehaltung des funktionalen Zusannnenhangs aufzunehmen. Urn diese
Fahigkeiten auszunutzen, mUssen zukiinftige fUr CAD-geeigneteI:aten
banksysteme eine Reihe von Anfordenll'XJen erfiillen, die im folgerrlen
erlautert werden.
2
2. Modellierung als Grundlage technischer Anwendlmgssyste
Die Konstruktion un::i Fertigungsplanung sirrl infor
mationsvera:rbeiten:ie Prozesse. r:e.raus folgt, daf3 Grun::ilage einer
Systertplanung fur technische Anwen::iLmgssys die Infonnationsroodel
lierung in diesen Produktio~ sein Im.JI3. Die Infonnationsroodel
lierung ist die Vorbereitungsphase fur eine IDl-Systemrealisierung.
Thre Ergebnisse sirrl so;vohl ein abst.raktes Da:tenba.nkm:xl.ell, for
malisierte zur Progrannnierung vorbereitete Algorit:hrren, ztnn Beispiel in
Fonn von Struktcx:Jrarnrr un::i EntscheidtJn;jslo;iken, ztnn Beispiel in Fonn
von Entscheid.unqstabellen oder Verfahren der KUnst1ichen Intelligenz
(Bild 1).
Belin 'IDP-I::.CMN Ansatz ist die Ebene des En:fuenutzers Aus-gangspunkt
der Systemplanung. Bier lassen sich die tech- nischen Objekte SCMie
darauf angewarrlte Operationen un::i Entscheid.unqen feststellen (->
technische Realitat). Es wird auf dieser Ebene bewu,8t der Begriff
Mcdell vennieden, weil kein allgenein gUltiges Abbildungskonzept fur
die technischen Objekte existiert. Teils liegen graprische, verbale
oder tabellarische DarstellungsfoDr6l, teils aber auch nur gedankliche
Reprasentationen lin Kopf des Konstrukteurs vor. Es harrlelt sich also urn
den nicht lin sinne einer IDl - orientierten Bearbeitung fonnalisierten
status--Quo der Konstruktion urrl Fertigungsplanung. Dieser wird lin
allgeneinen eingesc.hriinkt durch die spezielle sicht eines Anwenders
oder einer Anwendergruppe, z. B. nur fur ein bestirnmtes Prc:duktspekt.r
bzw. nur fur eine bestirmnte Konstruktionsphase cx:ler Konstruktionsart.
Die Forderung nach Allgeneingiiltigkeit des technischen Anwendungssys
terns bedeutet in dieser Planungsphase die Betrachtung rrehrerer
Anwendersichte!1. Sollen Infonnationen Uber technische Objekte mit Hilfe
der IDl vera:rbeitet werden, so mUssen zuerst die Anforderungen des
Anwenders in einer sogenannten "fonnalisierten Anwendersicht" be
schrieben werden. Das bedeutet, daf3 der Anwender den gewiinschten
Elenentevorrat urrl die darauf vereinbarten Operationen urrl Entscheidun
gen definiert.
Der Elenentevorrat setzt sich ztnn Beispiel aus konstruktiven
Elenenten wie Einzelteil oder Baugruppe zusammert. Dabei sirrl fur den
Anwender weder die hinter den Operationen urrl Entscheid.unqen stehenden
Algorit:hrren urrl Lcgiken noch die weitere Aufgliederung seiner Infor
mationselenente von Interesse.
Auf dieser Grun::ilage setzt die eigentliche durch die Anfor
derungen der Anwender vorbestirmnte PlanungS}:hase des Anwerrlungssysterns
an. Eine Operationsanalyse ergibt die fur die Realisierung des
Anwenderrocdells notwendigen Algorithmen un::i Lcgiken, Wcihrerrl die
Infonnationsanalyse die gesamte InfonnatioI1Sl1ETXJe des Anwendungsgebiets
lin sinne der Anforderungen abstrahiert, gliedert, benennt urrl klassi
fiziert. Die Analysen sind wegen der starken Interdependenzen nicht
getrennt voneinander vorzunehmen. Das Ergebnis dieses Prozesses ist
das Bystemplanungsmodell, das die Eigenschaften eines Anwendungssysterns
durch die D=finition von:
- Algorit:hrren
- Entscheid.unqslo;iken
SCMie
- Infonnationselenenten un::i Beziehungen
vollstanclig festlegt.
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Der letzte Sdrritt der anwerrlerlJezcgenen Infonnations
m::rlellierurx;r ist die Abbildt.Jn;j der Algorithmen auf strukturproqramne
SCMie der Entscheidun;slcgiken auf Entscheidungstabellen oder KI
Syst.eroon einerseits urrl der Infonnationselerrente urrl der Datenbank
operationen auf das semantische Modell als Birrleglied zwischen Anwerrler
urrl Datenbank arrlererseits. Man karm diese Ebene als Schnittstelle
zwischen einem analysierten urrl fonnal beschriebenen Modell urxl der
I:mplerrentierurx;r dieses Modells betrachten.
In Bild 2 ist die Ubertragun; eines Ausschnittes der
fonnalisierten Anwerrlersicht auf das Datenba.nk:rrodell skizziert. Es wird
die zunehmende Korrplexitat der Infontation bei gleichzeitiger Reduzie
rung der Operationen auf die Datenbankaufrufe deutlich. Eine Analyse
von Rotationsteilen ergab ein quantitatives Verlliiltnis von Infonnation
selementen auf der Anwerrlerebene zu Infonnationselerrenten im Daten
bankmodell von ca. 1 : 20.
FORMALIS IERTE A~~VENDERS 1CHI
Schemaauspragung
HFE:
NFE·
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An .... '.!nd£ ropt'r2tI01€ n
VERSCHNEIDEN DREHEN
DURCHDR INGEN ZEICHNEN
VERKNUPFEN ERZEUGEN
VEREINIGEN HOLEN
SP I EGELN LOSCHEN
VERSCH I EBEN ANDERN
EI NFUGEN Li:lSCHEN
ANDERN HOLEN
ERLAUTERUNG: HFE' H,"otio,roe'!e"1'
FLA-
Bild 2: Transfonnation der fonnalisierten Anwerrlersicht auf das
Datenbankrocx:lell
3. Infonnationsanalyse im technischen Anwendungsbereich
Die Infontationsanaly se auf der Grurrllage der Betrach-
tung der technischen Realitat ist Bestarrlteil dieses Abschnitts.
Danmter soll im folgerrlen eine Abstraktion, Gliederung, Klassifizie
rung urrl Benenn~ der fur ein technisches Anw~ssystem relevanten
Infonnationsrnengen verstan:len werden.
Eine erste Gliederun:::Jsrri:iglichkeit ergibt sich aus den
verschiedenen Konstruktionq:basen urrl der Fertigun;sp1an1.ID:Jsphase mit
jeweils spezifischern Infonnationsbedarf.
Ein arrlerer Ansatzpunkt zur Gliederung des Infonnationsbestarx:ls
einer Konstruktionsphase bzw. einer Aktivitatsstufe ergibt sich durch
die Unterscheidt.Jn;j von Basisinfonnationen (-> statische Infonnations
bestande) urxl erzeugten Infonnationen (-> dynamische Infontationsbes
tande). Erstere sind in Verbirrl1.ID:J mit den Ein:jan:Jsinfonnationen die
Voraussetzung fur die Entwickl1.ID:J eines Konstruktionsobjekts, letztere
stellen Zwischen- oder Erilergebnisse einzelner Konstruktionsphasen bzw.
Aktivitatsstufen dar.
