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23.03.1984 - 

Fehlertolerante Systeme für Büros und Fabriken der Zukunft:

Innovative Architektur sichert Wachstum

Wurden fehlertolerante Systeme bisher aufgrund ihrer innovativen Architektur primär unter technik-orientierten Aspekten beurteilt, wird der Anwender sie zukünftig mehr unter anwendungsorientierten Kriterien betrachten. Die Möglichkeiten von fehlerorientierten Systemen werden zunehmend die Gesamtstrategien der Unternehmen beeinflussen, da sich mit dieser Technik ein neues Feld von Dialoganwendungen und neue Markte erschließen lassen - dies gilt für Hersteller und Anwender gleichermaßen. Es ist zu vermuten, daß die Installationen fehlertoleranter Systeme und die Nachfrage nach neuen, sensiblen Dialoganwendungen sich gegenseitig beschleunigen werden.

Versucht man das künftige Marktpotential fehlertoleranter Systeme zu erfassen, fallen zwei umfangreiche Marktsegmente auf: der industrielle Fertigungsbereich und die Büros. Kein Tag vergeht, an dem nicht über "Bürokommunikation" oder die "Fabrik der Zukunft" in den Fachmedien berichtet wird - aber Installationen integrierter Lösungen lassen immer noch auf sich warten Gleichzeitig liefert der Wettbewerbsdruck überzeugende Argumente für die Notwendigkeit von Produktivitätsverbesserungen in Büros und Fabriken. Wahrscheinlich sind erst mit ausfallgeschützten Computern die Voraussetzungen geschaffen worden, die eine Realisierung der vieldiskutierten Konzepte für Büros und Fabriken auf gesicherter Basis und wirtschaftlich sinnvoll erlauben.

In der komplexen Umgebung einer industriellen Fertigungsorganisation ist es eine der wichtigsten Aufgaben, Ausfälle und deren Folgeschäden zu vermeiden. So besteht kein Zweifel, daß Rechner, die den Fertigungsprozeß unterstützen, kontinuierlich verfügbar sein müssen. Man stelle sich nur vor, die Datenbasis fällt aus, oder die CPU steht für eine Stunde. Es gibt Betriebe, in denen stündlich sechsstellige Stillstandskosten auflaufen würden. Der Ausfall eines automatischen Lagersteuerungs- und Verwaltungssystems oder einer Betriebsdatenerfassungs- und Rückmeldeorganisation kann den gesamten Material- und Fertigungsfluß zusammenbrechen lassen.

BDE-Installationen noch selten

Offensichtlich liegt hier mit die Ursache, warum heute beispielsweise nur relativ wenige Betriebsdatenerfassungsinstallationen verwirklicht sind. Eine Studie von Frost & Sullivan prognostiziert im Betriebsdatenerfassungsbereich, ausgehend von nur vier Prozent Marktdurchdringung im Jahre 1980, eine Steigerung der Marktsättigung auf über fünfzig Prozent im Jahre 1990. Ein Anwender in diesem Marktsegment ist gut beraten, wenn er gegenüber den Herstellern sein Sicherheitsbedürfnis klar und umfassend definiert. Es liegt auf der Hand, daß weitestgehend fehlertolerante Systeme installiert werden müssen.

Die zunehmende Dialogisierung und Verzahnung vieler Arbeitsbereiche verlangen eine integrierte Informationsbasis. Computer Integrated Manufacturing (CIM) ist das Stichwort, das heißt die Integration von Computer Aided Design (CAD) Computer Aided Manufacturing (CAM) und Computer Aided Planing (CAP). Anwendungen in der Produktion erhalten Daten aus neben-, vor- und nachgelagerten Teilbereichen und kommunizieren mit administrativen Benutzern in der Planungsebene, in der, Versand- und Vertriebsabteilung.

Stücklistendaten und Arbeitspläne, Aufträge, Kundendaten, Bestände, Lieferdaten, Bestellungen, Werkzuge und Maschinendaten stehen in nicht-redundanter und damit konsistenter Form allen relevanten Benutzern im Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Materialwirtschaft oder Kalkulation, Kostenrechnung, Planung, Einkauf und Vertrieb zur Verfügung.

Die Maschinensteuerung übernimmt automatisch Informationen vom Modul Arbeitsgangterminierung, und die Konstruktionsabteilung bedient sich der Information aus der Qualitätskontrolle.

Die Aufgabe besteht darin, nicht nur die Teilgebiete innerhalb Produktion ineinander zu verzahnen, sondern die einzelnen Informationssysteme aus Marketing, Einkauf, Verwaltung und Planung zu integrieren. Nur so wird der Faktor Information konsequent und aktuell genutzt und rechtzeitig in Entscheidungen berücksichtigt - mit dem Ziel, den Fabrik-Durchsatz zu beschleunigen, die Kapitalbindung zu senken und die Rendite zu erhöhen.

Darüber hinaus hilft Integration - angesichts wachsender Inovationsgeschwindigkeiten in den Märkten und kürzerer Produktzyklen - die Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Lieferung neuer Produkte zu beschleunigen. Ein überaus wichtiger Gesichtspunkt; hat doch vielleicht das Londoner Wirtschaftsblatt "The Economist" gar nicht so unrecht, wenn es der deutschen Wirtschaft kürzlich vorhielt, sich nicht schnell genug auf neue Erfordernisse einzustellen: "Wenn das perfekte Produkt endlich vorliegt, hat sich der Markt schon weiterbewegt."

Kompromißlose Immunität

Je integrierter ein Informationssystem ist, desto kompromißloser muß es gegenüber unvermeidbaren, technischen Störungen immun gemacht werden, das heißt gegenüber Hardware-, Software-, Umwelt- und Bedienungsfehler. Hier ist Fehlertoleranz wiederum eine unverzichtbare Systemeigenschaft.

Gleichzeitig kommt der Datenbanktechnik eine dominierende Funktion zu. Der Verzicht auf ein leistungsfähiges, in das Fehlertoleranzkonzept eingebettetes Datenbanksystem, ist bei den geschilderten Integrationszielen undenkbar. Erst das Datenbanksystem liefert die gemeinsame Informationsbasis für alle Benutzer und Anwendungen.

Ebenso sind die strengen Anforderungen an Datensicherheit und Verfügbarkeit des Fertigungssystems erst durch ein Datenbanksystem zu erfüllen, das standardmäßig durch fehlertoleranten Plattenbetrieb die Informationen doppelt sichert und mit einem Transaktionskonzept und dem zentralen Data Dictionary ein Höchstmaß an Anwendungsintegrität sicherstellt.

Informationsverbund, flexible Sichten auf den Datenbestand und schnelle, ungeplante Produktumstellungen bei veränderten Termin- und Marktsituationen verlangen eine flexible und einfache Handhabung der Informationsbasis. Unstrittig ist, daß diesen Zielen das relationale Datenbanksystem am besten gerecht wird. So haben sich die drei hiesigen Anbieter fehlertoleranter Systeme - Tandem, Olivetti/Stratus und Nixdorf - für das relationale Datenmodell entschieden.

Fertigungsorganisationen großer Unternehmen sind geographisch verteilt. Hier sind verteilte Datenbanken gefordert. Dem kommt die gleiche Verteilbarkeit eines auf Multi-Computer-Architektur basierenden fehlertoleranten Systems entgegen.

So bieten Tandem und Nixdorf ein verteiltes Datenbanksystem, wobei Nixdorf ergänzend die Fähigkeit her ausstellt, einen lokalen Datenbestand zusätzlich als abgleichpflichtige Kopie auf anderen Rechnern des homogenen Verbundes zu halten, um bei Lesezugriffen die Datenübertragung zu vermeiden oder bei Teilnetzausfällen die Verfügbarkeit zu gewährleisten. Den Kopieabgleich führt das Datenbanksystem automatisch durch.

Im Zusammenhang mit relationalen Datenbanken ist die Performance ein ernstzunehmendes Thema. Auch hier kommt ein fehlertolerantes System mit seiner Multi-Computer-Architektur der Lösung entgegen, indem es leistungssteigernde Parallelverarbeitung Zugriffs- und Verarbeitungskapazitäten auch dann noch vervielfacht, wenn herkömmliche Ein-Computer-Systeme ihre Grenzen erreicht haben.

Evolutionärer Prozeß mit Korrekturen

Die Entwicklung eines umfassenden CIM-Systems mit Integration in andere betriebliche Informationssysteme ist ebensowenig exakt planbar, wie die notwendigen Computerkapazitäten exakt zu definieren sind. Der Anwender muß sich auf einen evolutionären Prozeß mit mannigfaltigen Korrekturen einstellen. Überhaupt wird ein flexibles Konzept verlangt, um den sich schnell ändernden und steigenden Anforderungen von der Konstruktion bis zum Versand nachzukommen.

Modulare Erweiterbarkeit ist dabei eine wichtige Forderung, will man Projektabbrüche ausschließen, wie sie in der Vergangenheit aufgrund von Fehleinschätzungen oder -planungen verursacht wurden. Die Multi-Computer-Architektur erlaubt ein flexibles Wachstum, das mit keinem anderen Rechnerkonzept erreicht wird.

Ein hohe Anwendungsverfügbarkeit ist zwar der augenscheinlichste Vorteil eines fehlertoleranten Systems, jedoch nicht die einzige Eigenschaft, an der sich die Überlegenheit diese Konzepts zeigt. Verteilbarkeit der Betriebsmittel, leistungssteigernde Parallelverarbeitung und eine modulare Ausbaufähigkeit auf nahezu jeder Leistungsstufe sind Merkmale, denen die Anwender solcher Systeme eine ebenso hohe Bedeutung beimessen wie der Fehlertoleranz.

Auch für die oft diskutierte Bürokommunikation werden fehlertolerante Informationssysteme die Triebfedern sein. Ist doch gerade das Büro durch eine wachsende Zahl von Dialoganwendungen gekennzeichnet, die in einem festen Zeitfenster unterbrechungsfrei zur Verfügung stehen müssen. Eine dramatisch ansteigende Informationsflut mit unterschiedlichsten Darstellungsarten - Daten, Text, Grafik, Bild und Sprache - und der dadurch steigende Kommunikationsbedarf fordern ein weitestgehend maschinelles Management der Informationen, was letztendlich in einer ersatzlosen Systemabhängigkeit der Benutzer endet.

Funktionen wie Terminkalender, Aktennotiz, Vorgangsbearbeitung, Projekt- und Finanzplanung, interne Mitteilungen, Berichtswesen, Angebotswesen und Korrespondenz, Speicherung und Wiederauffinden von Schriftstücken werden in einem Büro, das unterstützend mit Daten- und Textverarbeitung, Bürografik, Teletex oder Bildschirmtext arbeitet, bei Systemausfall gar nicht oder sehr mangelhaft erbracht. Oder wie rapide wird die Produktivität an den Schreibtischen abfallen, wenn die Textkommunikation zwischen den Benutzern - die "EIektronische Post" - streikt. Es bleibt nicht aus, daß auch die lokalen Funktionen eines intelligenten Multifunktionsarbeitsplatzes erheblich beeinträchtigt werden, wenn die zentrale Informationsbasis ausfällt.

Andererseits ist es heute keine Frage mehr, daß das Leistungsniveau in den Büros durch die Einführung von Informationstechniken deutlich gesteigert werden kann - vorausgesetzt sie sind betriebsbereit, wenn sie gebraucht werden.

Bürokommunikation will unterschiedliche Medien, Netze, Anwendungen, Informationsströme und Informationsarten in einem Gesamtkonzept zusammenführen - eine hochgradige Integration. Ein Grund mehr für die Planer, Maximalforderungen an die Ausfallsicherheit zu definieren, was offensichtlich in der bisherigen Diskussion nicht immer ausreichend berücksichtigt wurde. Hier ist es auch Aufgabe der Hersteller, das Problembewußtsein beim Anwender zu fördern.

Die Achillesferse in jedem Bürosystem ist die Informationsbasis. Folglich werden sich zumindest partiellfehlertolerante Lokale Netzwerke durchsetzen, die über fehlertolerante File-Server und ausfallgeschützte Kommunikations-Server verfügen.

Die Datenbanktechnik wird eine zentrale Rolle übernehmen, da das Datenbankmanagementsystem Basiskomponenten liefert, auf der sich schnell und einfach Bürokommunikationsfunktionen realisieren lassen. Die typische Vorgangsbearbeitung - zum Beispiel die Abwicklung eines Kundenauftrages vom Eingang der Bestellung bis zur Auslieferung der Ware - sollte nach Datenbankprinzipien ablaufen:

- Reduzierung lokal-redundanter Vorgangsdaten; alle Sachbearbeiter beziehungsweise Anwendungen für Vertrieb, Debitoren, Fakturierung, Lager oder Versand benutzen ein und denselben Datenbestand.

- Ein einzelner Kundenauftrag muß von mehreren Sachbearbeitern Sekretärinnen oder Abteilungsleitern unter unterschiedlichen, nicht immer vorzuprogrammierenden Aspekten gesehen werden können, das heißt, daß eine benutzerorientierte Datenbanksprache erwartet wird.

Büroabläufe sind grundsätzlich dadurch geprägt, daß mehrere Personen am selben Vorgang beteiligt sind.

Die Integration der bisher getrennten Bereiche wie Daten- und Textverarbeitung, Grafik, Bild und Sprache stellt an die Datenbank neue Anforderungen. Einerseits setzen sich relationale Datenbanken durch, um formatierte Daten zu speichern und bereitzustellen, weil die Tabelle hierfür das natürliche Strukturmittel ist. Andererseits ist das relationale Datenbanksystem in seiner Reinform zu restriktiv, um unformatierte Informationen wie Dokumente, Grafik, Bilder und Sprache ökonomisch zu handhaben.

Allerdings gibt es Systeme auf dem Markt, die die relationale Datenbank mit einem hierarchischen Dateisystem zur Speicherung unformatierter Daten zu einer einzigen Informationsdatenbank verbinden, wobei die Zugriffsfunktionen für unformatierte Informationen mit denen der Tabellenverarbeitung eine homogene Einheit bilden.

Die weitergehende Integration der Bürokommunikation in benachbarte Regelkreise, das heißt betriebsinterne und -externe Informationssysteme aus Marketing, Vertrieb, Logistik oder Planung und Produktion wird zum Standard gehören.

Akzeptanz des Sachbearbeiters schwer einzuschätzen

Die Ausbaufähigkeit hat im Büro eine ähnlich hohe Bedeutung wie beim erwähnten Fabriksystem. Verschärfend kommt hinzu, daß im Zusammenhang mit aufkommenden Medien wie Teletext oder Bildschirmtext die Benutzerakzeptanz bei Sachbearbeitern, Sekretärinnen oder Management nur schwierig einzuschätzen ist und damit auch die Belastung des Systems nicht exakt vorhersagbar ist. Je einfacher ein System benutzt werden kann, desto häufiger wird man davon Gebrauch machen. Die Akzeptanz und damit die Wirtschaftlichkeit werden durch Verfügbarkeit, Durchsatzleistung, kurze Antwortzeiten am Terminal leichte Bedienbarkeit, Flexibilität und Integration der Anwendungen wesentlich beeinflußt.

Es ist abzusehen, daß die angesprochenen Eigenschaften und Forderungen mit herkömmlichen Systemen nicht mehr erbracht werden können. Es bedarf innovativer Architekturen - wie sie in fehlertoleranten Multi-Computer-Systemen realisiert sind - wenn Computer Integrated Manufacturing oder das Büro der Zukunft nicht eine Illusion bleiben sollen.

Axel Kropp ist freier Unternehmensberater (BFl, Büro für Informatik) in Toppenstedt/Nordheide