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16.03.1984 - 

Neue Produktionsstrategie bei Digital Equipment:

"Expertensystem" löst Konfigurationsprobleme

"Artificial Intelligence" (AI) ist kein Markt im eigentlichen Sinne. Es handelt sich hierbei vielmehr um ein Forschungsgebiet. das viele Disziplinen umfaßt". Zu diesem Ergebnis kommt Patrick Henry Wilson in seiner Untersuchung "Artificial Intelligence . Seiner Meinung nach gibt es jedoch so viele sinnvolle Anwendungen für intelligente Maschinen, daß langfristig doch eine gewisser Marktbedarf an Computersys-temen mit "künstlicher Intelligenz" entstehen dürfte. Einer dieser Bereiche ist die Konfiguration von Rechnersystemen, die mit Hilfe eines sogenannten Expertensystems durchgeführt werden kann.

"Expertensysteme" basieren im Normalfall auf einer Abfolge von Regeln. Digital Equipment definiert sie als Artificial-Intelligence-Anwendungen, die das Fachwissen eines "Experten" in eine Maschine oder in einen bestimmten Anwendungsbereich implementieren. Gegenwärtig gibt es mehrere solcher Systeme, deren Einsatzgebiete vom medizinischen Bereich bis zur Mineralienanalyse reichen. Eines davon, entwickelt von der Digital Equipment Corp., dient zur Konfiguration von VAX- 11/780-Computersystemen und hat die Bezeichnung XCON (Expert VAX Systems Configurator)

Der Grundstein zur Entwicklung dieses Produkts wurde im Herbst 1979 gelegt. In Zusammenarbeit mit der amerikanischen Carnegie Mellon University, Abteilung Computerwissenschaften, sammelte DEC hier eigenen Angaben zufolge erste Erfahrungen mit Artificial Intelligence Dabei kam der amerikanische Hersteller zu dem Schluß, AI-Verfahren könnten möglicherweise helfen komplexe Probleme im Produktionsbereich zu lösen.

XCON verbessert die Produktivität

Bevor XCON als Konfigurationshilfe zur Verfügung stand, wurde bei Digital die kundenbezogene Systemkonfiguration in der Produktion manuell erledigt, eine Aufgabe, die viel Fachwissen verlangte. Dabei brachte diese traditionelle Methode DEC zufolge keine so exakten, kosteneffizienten und schnellen Resultate wie das XCON-Expertensystem.

Dennis O'Connor von der "Intelligent Systems Technology Group" des DV-Anbieters schilderte die Situation auf einem Syposium der DEC-Rechner-Anwender: "Vor der Fertigstellung des XCON-Expertensystems kontrollierten technische Spezialisten aus der Produktion jeden Kundenauftrag auf technische Richtigkeit und Vollständigkeit entsprechend der Bestellung". Durch den effektiven Einsatz von XCON in der Produktion habe die Produktivität dieser Arbeitskräfte erheblich gesteigert werden können.

XCON ist nach Angaben des Herstellers in der Allzwecksprache OPS-5 geschrieben. Wie andere regelorientierte Sprachen auch, bietet OPS-5 eine Regeldatenbank, einen globalen Arbeitsspeicherbereich und einen Interpreter, der die Regeln dahingehend überprüft, ob sie den Beschreibungen des Arbeits-speichers entsprechen oder nicht. Die OPS-5-Regeln werden als "IF-THEN"-Statements beschrieben, die aus einer Reihe von "Mustern" bestehen. Diese wiederum lassen sich durch die Beschreibung im Arbeitsspeicher sowie durch einen Satz von Funktionen abbilden und ansprechen. Findet eine Regel Anwendung, wird der Inhalt des Arbeitsspeichers entsprechend verändert.

Das Programm wird also mehrfach durchlaufen. Dabei wählt der Interpreter bei jedem Zyklus eine Regel aus, die einer Beschreibung im Arbeitsspeicher entspricht und wendet sie an. Der Inhalt des Arbeitsspeichers wird also genau so verändert, wie die Regel das für den speziellen Fall vorschreibt.

Mit diesem veränderten Speicherinhalt arbeitet das System dann weiter. Da sich die im Arbeitsspeicher festgehaltene Information durch das Anwenden der Regeln dauernd wandelt, sind im Laufe der Zeit immer wieder andere Regeln und Regelgruppen erfüllt, die sofort angewendet werden.

Das Programm berücksichtigt in jedem Zyklus sämtliche Regeln. Treffen in einem "Durchgang" mehrere zu, so wendet der Interpreter eine Konfliktlösungsstrategie an, die Bestandteil des Systems ist. So wird dann von Fall zu Fall über die Rangfolge der Regeln entschieden.

System erwies sich als lernfähig

War XCON anfangs hinsichtlich seiner Fähigkeiten und seiner "Sachkenntnis" noch begrenzt, so wuchs nach Angaben von O'Connor durch die intensive Zusammenarbeit mit den Technikern die fachliche Kompetenz des Programms immer mehr: Benötigten eingearbeitete technische Kräfte in der Produktion etwa 20 bis 30 Minuten, um eine Bestellung zu konfigurieren, so schaffe XCON diese Aufgabe in weniger als einer Minute. Das System berücksichtige dabei mehr als 2000 Regeln und biete außerdem noch Eigenschaften und Funktionen, die bei der manuellen Bearbeitung nicht gegeben seien, beispielsweise Definition der genauen Längen für alle Kabel, die zur Verbindung der verschiedenen Systemkomponenten nötig sind. Außerdem erledige XCON die Vektor-Adreßberechnung für Computerbusoptionen.

Inzwischen werden laut O'Connor in den amerikanischen und europäischen Niederlassungen alle Bestellungen der VAX-Systemfamilie mit Hilfe von XCON konfiguriert. Trotz des zunehmenden Geschäftsumfangs hätten keine zusätzlichen technischen Spezialisten eingestellt werden müssen, da "XCON" so O'Connor, ausreichende Produktivitätssteigerungen mit sich brachte und erhöhte Leistungsfähigkeit bei den Mitarbeitern bewirkte" Die daraus für die Herstellungsprozedur entstehenden Verbesserungen resultierten in einer erhöhten Durchsatzrate bei den Aufträgen, geringe Lieferverzö-gerungen wegen falscher oder unvollständiger Konfiguration sowie eine bessere Materialausnutzung.

Ferner seien nachträgliche Konfigurationsänderungswünsche der Kunden nun weniger problematisch zu berücksichtigen als früher. Insgesamt könnten die Mitarbeiter jetzt effektiver eingesetzt werden, da hochqualifizierte Techniker mehr Zeit für wirklich schwierige technische Probleme hätten.

Auch in wirtschaftlicher Hinsicht scheint sich das Expertensystem auszuzahlen. O'Connor beziffert die bisher erzielten Kosteneinsparungen mit mehreren hunderttausend Dollar und erwartet, daß dieser Trend über die Achtziger-Jahre hinaus anhalten wird.

Als besonders interessant erweist sich ein solches Expertensystem hinsichtlich der Überlegung, daß es sich auch auf andere Konfigurationsprozesse bei der Herstellung von Industriegütern, bei der Organisation komplexer Aufgaben sowie bei der Veränderung von Arbeitsgängen übertragen läßt.

Expertensysteme stellen den Erfahrungen von DEC zufolge bei Umstrukturierungen kein Hindernis dar, da sich das auf Regeln basierende System einfach modifizieren läßt, wenn nötig, auch kurzfristig. Die Geschäftsvorgänge würden nicht plötzlich durcheinandergebracht, wenn neue Regeln oder neue Strategien hinzugefügt würden.

Endbenutzer frühzeitig einbeziehen

Als Erfahrungswert aus der XCON-Entwicklung nahm Digital Equipment laut O'Connor die frühzeitige Einbeziehung des Benutzers mit. Dieser werde von Anfang an, also von der Problemskizzierung über die Erstellung einer Prototyplösung, über das Stadium, in dem Fachwissen gesammelt wird, bis hin zum fertigen Produkt am Entstehungsprozeß beteiligt.

Je weiter die Entwicklung von XCON fortgeschritten sei, desto mehr hätten sich auch die betroffenen Mitarbeiter engagiert. O'Connor: "Viele Endbenutzer betrachten die Fähigkeiten des Expertensystems als eine Erweiterung ihrer eigenen Fähigkeiten bei der Ausübung ihrer Arbeit". Um diesem wachsenden Bedürfnis nach Fortschritten im Bereich der Expertensysteme Rechnung zu tragen, richtete Digital Equipment ein internes Trainingszentrum für Probleme ein, die Artificial Intelligence betreffen.

Gegenwärtig befinden sich, wie O'Connor sagt, eine ganze Reihe von Expertensystemen in Entwicklung. Davon zielten die meisten auf eine größere Veränderung des Geschäfts oder auf erhebliche Produktivitätsverbesserungen der Mitarbeiter hin. Hauptziel dieser Entwicklungsprojekte sei nach wie vor, die "Indirect Labor" produktiver zu gestalten und die komplexen Probleme in der Produktion leichter durchschaubar zu machen.