Begriffsbasierte Integration von Systemanalysemethoden

As more and more information is being computerized, it is becoming harder and harder to share. When everything was on paper, people could read reports written by other people working in the same profession. But when everything is in the computer, it cannot be read without software that is compatible with the software that produced it. For highly structured information in databases and knowledge bases, the problem is getting worse. Even with identical software, the information cannot be used without a precise specification of its structure and meaning. Further progress in sharing and integrating information depends on formal methods for specifying meaning. This book reports on a project that addresses that problem: it adopts a formal language for specifying meaning as the central focus for systems analysis, design, and development. The formalism is conceptual graphs - a system of logic with a graphical representation that has a direct mapping to and from natural languages. As part of the project, the authors have studied a variety of notations and metho­ dologies that are being used for database design and systems analysis. They show how conceptual graphs can be used as a unifying language that can be translated to and from the other notations. Unlike older systems of logic, such as predicate calculus, conceptual graphs are a highly readable form of logic that clarifies rather than obscures the underlying relationships.

I Begriffsbasierte Integration von Systemanalysemethoden.- 1 Begründung.- 1.1 Motivation für einen begrifflichen Ansatz.- 1.1.1 Praxis der Systemanalyse im Jahr 1990: Ein Fallbeispiel.- 1.1.2 Kritik zur Systemanalyse.- 1.1.3 Ein Postulat.- 1.2 Begriffswelten.- 1.2.1 Begriff.- Begriffe und Systemanalyse.- Durchgängigkeit.- 1.2.2 Begriffswelt.- Beziehungstypen zwischen Begriffen.- Begriffswelten als Basis menschlicher Kommunikation.- Störung der Kommunikation.- Veränderung von Begriffswelten.- Begriffliche Module.- 2 Klassifikationsschema.- 2.1 Ziel der Klassifikation.- 2.2 Typen von Systemanalysemethoden.- 2.2.1 Klassifikationsdimensionen.- 2.2.2 Klassifikation nach Entwicklungsphasen.- 2.2.3 Klassifikation nach Präsentationsformen.- 2.2.4 Klassifikation nach Abbildungsaspekten.- 2.3 Begriffliches Werkzeug zur Klassifikation.- 2.3.1 Begriffliche Graphen als Grundwerkzeug.- 2.3.2 Konzepte.- Verwendung.- Typenhierarchie.- Definition.- 2.3.3 Begriffliche Relationen.- Verwendung.- Definition.- Quantification.- 2.3.4 Aktoren.- Verwendung.- Definition.- 2.3.5 Trigger.- 2.4 Definition begrifflicher Strukturen.- 2.4.1 Definition von begrifflichen Grundrelationen aus semantischen Primitiva.- 2.4.2 Definition von Grundrelationen aus der Grammatik der deutschen Sprache.- 2.4.3 Wissensgebietspezifische Definitionen.- 2.4.4 Methodenübergreifende Typenhierarchie.- Allgemeine semantische Elementarbegriffe nach Schank.- Exkurs: Experiment mit Duden.- 2.5 Abbildung semantischer Einheiten.- 2.5.1 Beschreibung von Konstrukten in Systemanalysemethoden.- Wege zur Bedeutungsfindung.- Unterdefinition von Methodenkonstrukten.- 2.5.2 Bedeutung der Konstruktbezeichnung.- 2.5.3 Anwendungsspezifische Typenhierarchie.- 2.5.4 Natürlichsprachige Fassung der Klassifikation.- 2.5.5 Übersetzung der natürlichsprachigen Definitionen in begriffliche Graphen.- 2.5.6 Einige Beispiele zur begrifflichen Klassifikation von Konstrukten.- Das Entity des ER-Modells.- Der Datenfluß des Datenflußdiagramms.- Der Event der REMORA-Methode.- 2.5.7 Semantischer Gehalt der Struktur in Systemanalysemethoden.- 2.5.8 Dokumentarische Rückführung in die deutsche Sprache (Paraphrasierung).- 2.6 Prototypische Konversionsprozedur.- 2.6.1 Struktur und Implementation von Interpretationstheorien für begriffliche Graphen.- 2.6.2 Einbettung der Konversionstabelle in eine Konversionsprozedur.- Kompilierungsprozedur.- Extraktionsprozedur.- 3 Interpretationsmechanismus.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Reformulierung begrifflicher Graphen in Prolog.- 3.2.1 Notwendigkeit einer Reformulierung.- 3.2.2 Reformulierung einzelner begrifflicher Konstrukte.- Konzepte.- Relationen.- Individuen.- Aktoren.- Arbeitsgraph.- Geschachtelte Kontexte.- Typenhierarchie.- Relationenvorrat.- Mengenkonzepte.- Verbleibende Ineffizienz der Reformulierung.- 3.3 Aufbau einer begriffsbasierten Entwicklungsumgebung.- 3.3.1 Anwendungsprojekte.- 3.3.2 Spezifikationsprozedur.- Spezifikationsprozedur ohne nachträgliche Änderungen.- Spezifikationsprozedur mit nachträglichen Änderungen.- 3.4 Eine Beschreibungssprache für Systemanalysemethoden SAMBS.- 3.4.1 Konstruktdeklarationen.- 3.4.2 Nebenbedingungen.- 3.4.3 Programm.- 3.4.4 Interpretationstheorien.- 3.5 Interpretatoren auf SAMBS.- 3.5.1 Ic, ein Konsistenzprüfer.- 3.5.2 Iic, ein Inkonsistenzprüfer.- 3.5.3 Ieg, ein Eingabeinterpreter.- Interpretative Konstruktion.- 3.5.4 Ilo, ein Löschungsinterpreter.- 3.5.5 Iv, ein Verzeichnisinterpreter.- 3.5.6 Iext, ein Extraktionsinterpreter.- 3.5.7 Ikom, ein Kompilierungsinterpreter.- 3.6 Ein Fragegrapheninterpreter Ifg.- 3.7 Operationen auf Typenhierarchie und Relationenvorrat.- 3.7.1 Typen.- Einfügen eines Konzepttyps.- Ändern eines Konzepttyps.- Löschen eines Konzepttyps.- 3.7.2 Relationen.- Einfügen einer Relation.- Ändern einer Relation.- Löschen einer Relation.- II Überführung von ER-Modellen in begriffliche Graphen.- 4 Konstruktionselemente von ER-Modellen.- 4.1 Entitätstyp.- 4.2 Beziehungstyp.- 4.3 Attribut.- 4.3.1 Einfaches Attribut.- 4.3.2 Identifizierendes Attribut.- 4.3.3 Mehrwertiges Attribut.- 4.3.4 Zusammengesetztes Attribut.- 4.4 Schwacher Entitätstyp.- 4.5 Graphische Symbole.- 4.6 Interpretationstheorie.- 4.6.1 Entitätstyp.- 4.6.2 Beziehungstyp.- 4.6.3 Einfaches Attribut.- 4.6.4 Identifizierendes Attribut.- 4.6.5 Mehrwertiges Attribut.- 4.6.6 Zusammengesetztes Attribut.- 4.6.7 Schwacher Entitätstyp.- 5 Kompilation eines ER-Modells in begriffliche Graphen.- 5.1 Kompilationsalgorithmus.- 5.1.1 Überblick.- 5.1.2 Voraussetzungen.- 5.1.3 Ablauf der Kompilation.- Kompilation eines ER-Konstrukts.- Übertragung von Bildungsgesetzen.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 5.2 Beispiel eines ER-Modells.- 5.3 Entitätstyp.- 5.3.1 Überblick.- 5.3.2 Eintrittspunkt.- 5.3.3 Eingliederung in die Typenhierarchie.- 5.3.4 Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 5.3.5 Beispiel.- 5.4 Beziehungstyp.- 5.4.1 Überblick.- 5.4.2 Eintrittspunkt.- 5.4.3 Kardinalitätsverhältnisse.- 5.4.4 Eingliederung in die Typenhierarchie.- 5.4.5 Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 5.4.6 Beispiel.- 5.5 Attribut.- 5.5.1 Überblick.- 5.5.2 Eintrittspunkt.- 5.5.3 Eingliederung in die Typenhierarchie.- 5.5.4 Kompilation des Wertebereichs.- 5.5.5 Definitionsgraphen der verschiedenen Attributformen.- Einfaches Attribut.- Identifizierendes Attribut.- Mehrwertiges Attribut.- Zusammengesetztes Attribut.- 5.5.6 Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 5.5.7 Beispiel.- 5.6 Schwacher Entitätstyp.- 6 Extraktion eines ER-Modells.- 6.1 Extraktionsvorgang.- 6.1.1 Voraussetzungen.- 6.1.2 Ablauf der Extraktion.- 6.1.3 Kandidatenauswahl.- 6.1.4 Eingliederung in das ER-Modell.- 6.2 Entitätstyp.- 6.2.1 Kandidatenauswahl.- 6.2.2 Eingliederung in das ER-Modell.- 6.2.3 Beispiel.- 6.3 Beziehungstyp.- 6.3.1 Kandidatenauswahl.- 6.3.2 Eingliederung in das ER-Modell.- 6.3.3 Beispiel.- 6.4 Attribut.- 6.4.1 Kandidatenauswahl.- 6.4.2 Eingliederung in das ER-Modell.- 6.4.3 Beispiel.- 7 Implementation der Überführungsregeln in Prolog.- 7.1 Programmaufbau.- 7.2 Verwaltung des ER-Modells.- 7.3 Überführung des ER-Modells.- 7.4 Regeln.- III Überführung von NIAM-Modellen in begriffliche Graphen.- 8 Konstruktionselemente von NIAM.- 8.1 NIAM-Modell.- 8.1.1 Lexikalischer Objekttyp (LOT).- 8.1.2 Nichtlexikalischer Objekttyp (NOLOT).- 8.1.3 Rolle.- 8.1.4 Ideetyp.- 8.1.5 Brückentyp.- 8.1.6 Subtyp.- 8.1.7 Constraints.- Disjoint-Constraint.- Total-Role-Constraint.- Subset-Constraint.- Equality-Constraint.- Uniqueness-Constraint.- Identifier-Constraint.- 8.2 Verwendete Typenhierarchie.- 8.3 Ablauf der Konversion.- 8.3.1 Kompilation.- 8.3.2 Extraktion.- 8.4 Interpretationstheorie.- 8.4.1 Lexikalischer Objekttyp.- 8.4.2 Nichtlexikalischer Objekttyp.- 8.4.3 Satztyp.- 8.4.4 Ideetyp.- 8.4.5 Brückentyp.- 8.4.6 Subtyp.- 8.4.7 Constraints.- Disjoint-Constraint.- Total-Role-Constraint.- Subset-Constraint.- Equality-Constraint.- Uniqueness-Constraint.- Identifier-Constraint.- 9 Kompilation eines NIAM—Modells in begriffliche Graphen.- 9.1 Kompilationsalgorithmus.- 9.1.1 Überblick.- 9.1.2 Voraussetzungen.- 9.1.3 Ablauf der Kompilation.- Kompilation eines NIAM-Konstrukts.- Problematik der Bezeichnerwahl.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 9.2 Beispiel eines NIAM—Modells.- 9.2.1 NIAM-Modell.- 9.2.2 Typenhierarchie und Arbeitsgraph.- 9.3 Lexikalischer Objekttyp.- 9.3.1 Überblick.- 9.3.2 Eintrittspunkt.- 9.3.3 Eingliederung in die Typenhierarchie.- 9.3.4 Kompilation des Wertebereichs.- 9.3.5 Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 9.3.6 Beispiel.- 9.4 Nichtlexikalischer Objekttyp.- 9.4.1 Überblick.- 9.4.2 Eintrittspunkt.- 9.4.3 Beispiel.- 9.5 Rolle.- 9.5.1 Überblick.- 9.5.2 Eintrittspunkt.- 9.5.3 Kardinalitätsverhältnisse.- 9.5.4 Eingliederung in die Typenhierarchie.- 9.5.5 Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 9.5.6 Beispiel.- 9.6 Ideetyp und Brückentyp.- 9.7 Subtyp.- 9.7.1 Kompilation.- 9.7.2 Beispiel.- 9.8 Constraints.- 9.8.1 Überblick.- 9.8.2 Kompilation des Disjoint-Constraints.- 9.8.3 Kompilation des Subset-Constraints.- 9.8.4 Kompilation des Equality-Constraints.- 9.8.5 Kompilation des Uniqueness-Constraints.- 9.9 Graphische Darstellung des Beispielmodells.- 10 Extraktion eines NIAM—Modells aus begrifflichen Graphen.- 10.1 Extraktionsvorgang.- 10.1.1 Voraussetzungen.- 10.1.2 Ablauf der Extraktion.- 10.1.3 Kandidatenauswahl.- 10.1.4 Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.1.5 Beispiel.- 10.2 Lexikalischer Objekttyp.- 10.2.1 Kandidatenauswahl.- 10.2.2 Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.3 Nichtlexikalischer Objekttyp.- 10.3.1 Kandidatenauswahl.- 10.3.2 Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.4 Rolle.- 10.4.1 Kandidatenauswahl.- 10.4.2 Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.5 Ideetyp und Brückentyp.- 10.6 Subtyp.- 10.6.1 Kandidatenauswahl.- 10.6.2 Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.7 Constraints.- 10.7.1 Disjoint-Constraint.- Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.7.2 Total-Role- und Identifier-Constraint.- Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.7.3 Subset-Constraint.- Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.7.4 Equality-Constraint.- Eingliederung in das NIAM-Modell.- 10.7.5 Uniqueness-Constraint.- Eingliederung in das NIAM-Modell.- 11 Implementation der Überführungsregeln in Prolog.- 11.1 Programmaufbau.- 11.2 Verwaltung des NIAM—Modells.- 11.3 Überführung des NIAM—Modells.- 11.4 Regeln.- 11.5 Arbeitsgraph des NIAM—Modells für eine Lagerverwaltung.- 11.5.1 Methodenmodell.- 11.5.2 Arbeitsgraph.- IV Überführung von Datenflußdiagrammen in begriffliche Graphen.- 12 Datenflußdiagramm.- 12.1 Das Datenflußdiagramm als Instrument der Systemanalyse.- 12.2 Konstruktionselemente von Datenflußdiagrammen.- 12.2.1 Prozeß.- Bezeichner von Prozessen.- SAMBS—Repräsentation von Prozessen.- Konsistenzregeln für Prozesse.- 12.2.2 Datenspeicher.- Bezeichner von Datenspeichern.- SAMBS—Repräsentation von Datenspeichern.- Konsistenzregeln für Datenspeicher.- 12.2.3 Quelle und Senke.- SAMBS—Repräsentation von Quellen und Senken.- Konsistenzregeln für Quellen und Senken.- 12.2.4 Datenfluß.- Bezeichner eines Datenflusses.- SAMBS—Repräsentation von Datenflüssen.- Konsistenzregeln für Datenflüsse.- 12.3 Dekomposition.- 12.3.1 Regeln zur Dekomposition.- 12.4 Beispiel für ein Datenflußdiagramm.- 12.4.1 Verbale Systembeschreibung.- 12.4.2 Graphische Darstellung des Beispiels.- 13 Kompilation.- 13.1 Kompilation von Prozessen.- 13.1.1 Eingliederung von Prozessen in die Typenhierarchie.- 13.1.2 SAMBS-Repräsentation der Konversionstabelle für Prozesse.- 13.2 Quelle und Senke.- 13.2.1 Eingliederung von Quellen und Senken in die gemeinsame Typenhierarchie.- 13.2.2 SAMBS—Repräsentation der Konversionstabelle für Quellen und Senken.- 13.3 Kompilation von Datenflüssen und Datenspeichern.- 13.3.1 Kompilation von Datenflüssen.- Eingliederung von Datenflüssen in die Typenhierarchie.- SAMBS—Repräsentation der Konversionstabelle für Datenflüsse.- 13.3.2 Kombination aus Datenspeicher und Datenfluß.- Eingliederung von Datenflüssen und Datenspeichern in die Typenhierarchie.- SAMBS—Repräsentation der Konversionstabelle für Datenflüsse und Datenspeicher.- 13.4 Kompilation des Beispiel-Diagramms.- 13.4.1 Darstellung des Beispiel-Datenflußdiagramms.- Prozesse.- Datenspeicher.- Datenflüsse.- Schnittstellen des Teildiagramms.- 13.4.2 Kompilation des Beispiel-Datenflußdiagramms.- Kompilation der Prozesse.- Kompilation des Datenspeichers.- Kompilation der Quelle und Senke.- Kompilation der Datenflüsse.- 14 Extraktion.- 14.1 Ablauf der Extraktion.- 14.1.1 Finden von Kandidaten.- 14.1.2 Extraktion von Prozessen.- 14.1.3 Extraktion von Quellen und Senken.- 14.1.4 Extraktion von Datenflüssen.- Fakultative Kandidaten für Datenflüsse.- Sichere Kandidaten für Datenflüsse.- 14.1.5 Extraktion von Datenspeichern.- Kandidaten für Datenspeicher.- 14.1.6 Sichere Kandidaten für Datenspeicher.- 14.2 Überführung eines Lagermodells in begriffliche Graphen.- 14.2.1 Methodenmodell.- 14.2.2 Arbeitsgraph.- V Überführung von Remora-Modellen in begriffliche Graphen.- 15 Die Methode Remora.- 15.1 Konstruktionselemente der Remora-Methode.- 15.2 C-Objekt.- 15.3 C-Operation.- 15.4 C-Ereignis.- 15.5 Verbindungen.- 15.6 Zeitabhängigkeiten.- 15.7 Graphische Symbole.- 16 Kompilation eines Remora-Modells in begriffliche Graphen.- 16.1 Vorgangsweise bei der Kompilation.- 16.2 Typenhierarchie und Relationen.- 16.3 Kompilation eines C-Objekts.- 16.4 Normales Attribut.- 16.5 Schlüsselattribut.- 16.6 C-Ereignis Erzeugen.- 16.7 C-Ereignis Löschen.- 16.8 C-Ereignis Modifizieren.- 16.9 G-Operationen Erzeugen und Löschen.- 16.10 C-Operation Modifizieren.- 16.11 Kompilation des Lagerverwaltungsmodells.- 16.11.1 Beschreibung des Remora-Modells zur Lagerverwaltung.- 16.11.2 Graphische Darstellung des Beispiels.- 16.11.3 Arbeitsgraph.- 16.11.4 Überführung der C-Objekte.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 16.11.5 Überführung von Attributen.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 16.11.6 Überführung von Ereignissen.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 16.11.7 Überführung von Operationen.- Eingliederung in die Typenhierarchie.- Eingliederung in den Arbeitsgraphen.- 17 Extraktion eines Remora-Modells aus begrifflichen Graphen.- 17.1 Vorgangsweise.- 17.2 Extraktion von C-Objekten.- 17.2.1 Auswahl aus der Typenhierarchie.- 17.2.2 Eingliederung in das Remora-Modell.- 17.3 Extraktion von Operationen.- 17.3.1 Auswahl aus der Typenhierarchie.- 17.3.2 Eingliederung in das Remora-Modell.- 17.4 Extraktion von Ereignissen.- 17.4.1 Auswahl aus der Typenhierarchie.- 17.4.2 Eingliederung in das Remora-Modell.- 18 Implementation der Überführungsregeln in Prolog.- 18.1 Programmaufbau.- 18.2 Regeln.- 18.3 Arbeitsgraph des Remora-Modells für eine Lagerverwaltung.- 18.3.1 Methodenmodell.- 18.3.2 Arbeitsgraph.- VI Überführung von SF-Modellen in begriffliche Graphen.- 19 Die Spezifikationssprache SF.- 19.1 Struktur und Funktion einer SF-Spezifikation.- 19.1.1 Schnittstellen.- 19.1.1.1 Übernommene Typen.- 19.1.1.2 Übernommene Signale.- 19.1.2 SF-Typ.- 19.1.2.1 Kopfzeile.- 19.1.2.2 Charakteristische Menge.- 19.1.2.3 Sekundäre Typen.- 19.1.2.4 SF-Signale.- 19.1.2.5 SF-Funktionen.- 19.1.3 SF-Ereignis.- 19.1.3.1 Kopfzeile.- 19.1.3.2 Prüfbedingungen.- 19.1.3.3 Mengenbedingungen.- 19.1.3.4 Funktionsbedingungen.- 19.1.3.5 Signalbedingungen.- 19.1.4 Responder.- 19.1.4.1 Struktur einer SF-Transaktion.- 19.1.4.1.1 Kopfzeile.- 19.1.4.1.2 Zeitliche Bedingung.- 19.1.4.1.3 Definitionsbereich.- 19.1.4.1.4 Aktion.- 19.1.4.2 Steuerungsmechanismen.- 19.1.4.2.1 Einmalige Durchführung.- 19.1.4.2.2 Periodische Durchführung mit frei wählbarer Periode.- 19.1.4.2.3 Zielgesteuerte periodische Durchführung.- 19.2 Vollständiges SF-Segment: Bootsverleih.- 19.3 Vorgangsweise bei der Erstellung einer SF-Spezifikation.- 20 Entsprechungen für SF-Konstrukte in begrifflichen Graphen.- 20.1 Charakteristischer Typ.- 20.1.1 Strukturelle Spezifikation.- 20.1.1.1 Darstellung der Struktur einer charakteristischen Menge durch Nachbildung einer Mengenstruktur.- 20.1.1.2 Darstellung der Struktur einer charakteristischen Menge durch Eintrag in der Typenhierarchie.- 20.1.1.3 Gewählte Lösung.- 20.1.2 SF-Funktionen.- 20.1.2.1 Funktion: A?B.- 20.1.2....