Informatik-Fachberichte Herausgegeben von W. Brauer im Auftrag der Gesellschaft für Informatik (GI) 94 Datenbank-Systeme tür Büro, Technik und Wissenschaft GI-Fachtagung, Karlsruhe, 20.-22. März 1985 Proceedings Herausgegeben von A. Blaser und P. Pistor Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo Herausgeber A. Blaser P. Pistor IBM Wissenschaftliches Zentrum Heidelberg Tiergartenstr. 15, 6900 Heidelberg CR Subject Classifications (1982) : D.2.6, H.2, H.3, H.4, H.4.1, 1.2.1, 1.3.5, 1.4.m, I. 7.3, J.6 ISBN-13:978-3-540-15196-8 e-ISBN-13:978-3-642-70284-6 DOI: 10.1007/978-3-642-70284-6 This work is subject 10 copyright. All rights are reserved, whether Ihe whole or part of the material is concerned, specilically those of translation, reprinting, re-use 01 illustrations, broadcasting, reproduction by photocopying machine or similar means, and storage in data banks. Further, storage or utilization of the described programms on data processing installations is lorbidden without the written permission of the author. Under § 54 01 the German Copyright Law where copies are made for other than private use, a fee is payable to "Verwertungsgesellschaft Wort", Munieh. © by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1985 2145/3140-543210 Vorwort Derzeit verfügbare "universelle" Datenbanksysteme sind historisch für betriebswirt schaftliche Anwendungen entst&lden. In Anwendungsgebieten wie der Unterstützung von Bürotätigkeiten oder der rechnergestützten Konstruktion und Fertigung (CAD/CAM - CIM) stoßen sie daher vielfach Rn die Grenzen ihrer Fähigkeiten. Diese Tatsache spiegelt sich wider in dem angelsächsis,;hen Schlagwort "non-standard date base applications", was sich vielleicht mit "nicht-konventionelle Datenbank-Anwendungen" wiedergeben läßt. Für derartige Anwendungen werden immer häufiger neuartige DB-Systeme gefordert. Die Datenbank-Forschung griff diese Problematik schon vor einigen Jahren verstärkt auf. Das läßt sich belegen durch das Fachgespräch Datenbanken der GI -Jahrestagung 1983, aber auch durch so renommierte internationale Konferenzen wie SIGMOD '84 oder VLDB84 , bei denen sich etwa 50 % der Beiträge mit Datenbank-Problemen beschäftigten, die sich durch Anwendungen in Büro, Technik und Wissenschaft stellen. Unter diesen Umständen hielt es der Fachausschuß 2.5 "Rechnergestützte Informations systeme" der Gesellschaft für Informatik für angebracht, eine Fachtagung eigens über Datenbanksysteme für die Unterstützung von Bürotätigkeiten und für technisch-wissen schaftliche Anwendungen auszurichten. Die erfreulich große Resonanz, die der Aufruf zu Tagungsbeiträgen fand, hat diese Einschätzung bestätigt. Es ist den Veranstaltern ein Bedürfnis, an dieser Stelle den vielen Autoren zu danken, die durch ihre einge~ reichten Beiträge die Bedeutung der Thematik unterstrichen haben, und zwar ausdrücklich auch denen, deren Beiträge nicht im Tagungsprogramm erscheinen. In den meisten Fällen ist der Grund dafür nicht die mangelnde Qualität, sondern der Zwang zur zeitlichen und thematischen Konzentration, der die Organisatoren vor die Qual der Wahl stellte. Neben den eingereichten Beiträgen konnten für die Tagung 5 namhafte Vertreter der Datenbankforschung aus Deutschland und den USA gewonnen werden, eingeladene Vorträge zu halten. Sie behandeln DB-Systeme in Ingenieuranwendungen und Expertensystemen, sowie Hardware- und Software-Architektur-Fragen und bilden damit den Rahmen für die Fachvorträge, die wir zusammengefaßt haben in die Themenkreise "DB-Konzepte für In genieuranwendungen", "Datenbankunterstützung für Büro- und Expertensysteme", "Trans aktionsverwaltung", "Architektur- und Implementierungskonzepte für neue DB-Systeme", und "Anwenderberichte". Man könnte versucht sein, das Schlagwort "non-standard DB-applications" auch mit "neuartige Datenbankanwendungen" zu übersetzen. Dem steht aber die Tatsache entgegen, daß diese Anwendungen, die zwar für Datenbanksysteme neuartig sind, als sogen&lnte "Insellösungen" teilweise auf eine lange Tradition zurückblicken können. Das Programm-Komitee hat deshalb große Anstrengungen unternommen, Vorträge zu gewinnen, in denen Praktiker über ihre Erfahrungen bei der Realisierung nicht-konventioneller Datenbank-Anwendungen berichten. Es liegt in der Natur der Sache, daß dies vielfach nur in Form von Kurzbeiträgen geschehen konnte. Entgegen den ursprünglichen Absichten IV hielt es der Programm-Ausschuß für angebracht, diese Beiträge (wie auch die übrigen Kurzbeiträge) im Rahmen des Tagungsbandes verfügbar zu machen. Der Springer-Verlag und der Herausgeber der Informatik-Fachberichte standen diesem Experiment sehr auf geschlossen gegenüber. Für ihr Entgegenkommen und ihre Unterstützung sei ihnen an dieser Stelle gedankt. Dank gebührt auch allen Personen und Institutionen, die zum Zustandekommen der Fach tagung beigetragen haben, insbesondere der Gesellschaft für Informatik, ihrer Geschäftsstelle, ihrem Fachausschuß 2.5 sowie den Mitgliedern des Organisations- und des Programmausschusses und den Gutachtern. Sie haben den Verantwortlichen die Zu sammenarbeit zur Freude gemacht. Insbesondere die Sorgfalt und das Engagement des Organisationskomitees unter der Leitung von Prof. Dr. W. Stucky sollte hier hervor gehoben werden. Auch den Firmen sei für die Unterstützung gedankt, die sie der Tagung zukommen ließen. Sie beschränkte sich nicht nur auf Spenden. Genauso wertvoll war, daß sie ihre In frastruktur zur Vorbereitung der Tagung zur Verfügung gestellt haben, und daß sie Mitarbeiter zu Beiträgen oder zur Mitarbeit in den Vorbereitungsgremien ermutigt ha ben. Dank gebührt noch einmal den Autoren. Ihr Einsatz entscheidet letztlich, ob diese Fachtagung bei den Teilnehmern den bleibenden Eindruck hinterlassen wird, den die Veranstalter sich erhoffen und wünschen. Heidelberg, im Januar 1985. A. Blaser P. Pistor Tagungsleitung P. C. Lockemann W. Stucky (Universität Karlsruhe) Programmkomitee A. Blaser, IBM Heidelberg (Vorsitz) H. Biller, Siemens München K. Dittrich, Universität Karlsruhe T. Härder, Universität Kaiserslautern F.-L. Krause, FhG Berlin G. Lausen, Universität Karlsruhe H. Maurer, Technische Universität Graz P. Pistor, IBM Heidelberg P. Raulefs, Universität Kaiserslautern H.-J. Schek, Technische Hochschule Darmstadt G. Schlageter, FernUniversität Hagen H. Schwärtzel, Siemens München P. Stucki, IBM Rüschlikon H. Wedekind, Universität Erlangen P. Wißkirchen, GMD Birlinghoven C.A. Zehnder, ETH Zürich Organisationskomitee W. Stucky (Vorsitz) W. Gotthard A. Kotz G. Lausen H. -G. Stork (Universität Karlsruhe) Folgende Firmen haben die Tagung finanziell in großzügiger Weise unterstützt: ACTIS GmbH, Stuttgart Data-Service, Landau IBM Deutschland GmbH, Stuttgart ISB GmbH, Karlsruhe Nixdorf AG, Paderborn PCS GmbH, München Siemens AG, München Inhaltsverzeichnis Datenbanksysteme für Ingenieur-Anwendungen P.G. Lockemann, M. Adams, M. Bever, K.R. Dittrich, B. Ferkinghoff, W. Gotthard, A.M. Kotz, R.-P. Liedtke, B. Lüke, J.A. Mülle: "Anforderungen technischer Anwendungen an Datenbanksysteme" (eingeladener Beitrag).......................................................... 1 S.Y.W. Su: "Modeling Integrated Manufacturing Data Using SAM*" (eingeladener Beitrag)............. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 A. Meier: "Applying Relationa1 Database Techniques to Solid Modeling". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 P. Blume, W.E. Fischer, H. Gappisch: "Database Management System for GAD Work Stations" (Kurzbeitrag)................ 68 K.R. Dittrich, A.M. Kotz, J.A. Hülle: "DAMASGUS - ein Datenhaltungssystem für den VLSI-Entwurf (Kurzbeitrag).......... 70 K.R. Dittrich, A.M. Kotz, J.A. Hülle: "Basismechanismen für komplexe Konsistenzprobleme in Entwurfsdatenbanken"....... 73 H.R. Leßenich, U. Munford. W. Wenderoth: "Erfahrungen und Konzepte beim Einsatz eines GODASYL-Datenbanksystems in der Datenhaltung einer CAD-Elektronik-Anwendung" (Kurzbeitrag)............... 91 R. Blumenthai, K. Landwehr: "Einsatz des offenen Echtzeit-Datenbanksystems BAPAS-DB in einer industriellen Anwendung mit hohen Datenraten" (Kurzbeitrag)................................... 96 B. Ferkinghoff, R.-P. Liedtke, P.G. Lockemann: "Konzepte für die funktionale Schnittstelle eines Datenbankrechners für die Prozeßdatenverarbeitung"................................................ 101 M. Glinz, H. Huser, J. Ludewig: "SEED - A Database System for Software Engineering Environments" (Kurzbeitrag) .. 121 B. Lüke, M. Bever: "Ein prozedurorientiertes Datenmodell für GAD-Anwendungen und seine Realisierung mittels konventioneller Datenbanksoftware und Ada" ................. 127 VIII Datenbankunterstützung für Büro- und Expertensysteme Y. Vassiliou: "Integrating Datab~se Management and Expert Systems" (eingeladener Beitrag).......................................................... 147 H.-J. Appelrath, H. Bense: "Zwei Schritte zur Verbesserung von PROLOG-Programmiersystemen: DB-Unterstützung und Meta-Interpreter"......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 K. Kratzer, U. Schreier: "Behandlung von Ausnahmesituationen mit einer Metadatenbank" .................... 177 W. Lamersdorf: "Modellierung komplexer Objektstrukturen in Bürosystemen" (Kurzbeitrag) ......... 199 F. Antonacci, P. Dell'Orco, M.R. Logozzo, M.T. Pazienza: "A Form-Based Office Information System" (Kurzbeitrag) .......................... 204 R. Zieschang: "Das Bürodatenbanksystem als Basis für die Integration von Text, Daten und Graphik in einem Bürokommunikationssystem" (Kurzbeitrag) ........................ 210 H.-J. Appelrath: "ODIR: Optical Disc Information Retrieval" (Kurzbeitrag) ........................ 213 L. Wiese: "GOLEM-XT: Ein Information Retrieval System, aufbauend auf einem Datenbanksystem". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 217 G. Kappel, A M. Tjoa, R.R. Wagner: "Form Flow Systems Based on NF2-Relations"...................................... 234 Architektur- und Implementierungskonzepte für neue DB-Systeme T. Härder, A. Reuter: "Architektur von Datenbanksystemen für Non-Standard-Anwendungen" (eingeladener Beitrag).......................................................... 253 H. Schweppe: "HardwareunterstützuIi.g für Datenbanken in Büro, Technik und Wissenschaft" (eingeladener Beitrag)................. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. .. 287 IX P. Klahold, G. Schlageter, R. Unland, W. Wilkes: "Ein Transaktionskonzept zur Unterstützung komplexer Anwendungen in integrierten Systemen"....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 B. Walter: "Multi-Level Synchronization and Nested Transactions in Advanced Information Systems"....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 R. Lorie, D. McNabb, W. Plouffe, K. Dittrich: "A Database System for Engineering Design" (Kurzbeitrag) ........................ 356 V. Lum, P. Dadam, R. Erbe, J. Günauer, P. Pistor, G. Walch, H. Werner, J. Woodfill: "Design of an Integrated DBMS to Support Advanced Applications" ................. 362 B. Mitschang: "Charakteristiken des Komplex-Objekt-Begriffs und Ansätze zu dessen Realisierung". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 S. Just: "Repräsentation und Verwaltung verschiedenartiger konzeptueller Schemata" ....... 401 U. Deppisch, V. Obermeit, H.-B. Pau1, H.-J. Schek, M. Scholl, G. Weikum: "Ein Subsystem zur stabilen Speicherung versionenbehafteter, hierarchisch strukturierter Tupel"........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 U. Deppisch, J. Günauer, G. Walch: "Speicherungsstrukturen und Addressierungstechniken für komplexe Objekte des NF2-Re1ationenmodel1s"........... ........................................... 441 R.P. Brägger, A. Diener, A. Dudler: "The Presentation of Private and Shared Data in a Federative Database Server" ... 460 H.R. Gnägi, F. Link: "Erfahrungen mit dem Einsatz großer Hashdateien für raschen Zugriff auf Punktkoordinaten" (Kurzbeitrag) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 474 Anwenderberichte H.-J. Appelrath: "GEO - Konzept eines applikationsneutralen geographischen DB-Systems und seine Implementierung als INGRES-Frontend" (Kurzbeitrag) ........................ 476 x W. Benn, B. Radig: "Erweiterte Anfragen nach Relationengebilden in Form nichtnormalisierter Relationen" (Kurzbeitrag) ................... 487 0 •••••• 0 ••• 0 •••••• 0 ••• 0 0 ••• 0 0 ••• 0 • 0 0 K. Aßmann, Ro Venerna, K.Ho Höhne: "Erweiterung einer Datenbanksprache zur Erzeugung benutzerfreundlicher Bedienoberflächen für eine medizinische Bilddatenbank" (Kurzbeitrag) . 492 0 0 •• 0 0 •• 0 • 0 ••••• 0 0 •••••• 0 0 0 0 0 • 0 0 ••••••••••••••••• 0 • 0 ••••••••••••• 0 Lo Gründig, M. Neureither: "Beispiel einer Verwaltung archäologischer Funde mit einem herkömmlichen Datenbanksystem" (Kurzbeitrag) . o. ..•. 497 0 ••••••• 0 ••••• 0 •••••• 0 0 0 0 ••• 0 0 0 0 ••• 0 0 •• 0 • •• E. Benner: "15 Jahre Erfahrung mit der Straßendatenbank Baden-Württemberg" (Kurzbeitrag) •.. 503 K. Kühne: "Verarbeitung geologischer Schichtenverzeichnisse im NLfB Hannover" (Kurzbeitrag) 507 0 0 0 •• 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 • 0 0 0 •• 0 0 0 0 0 0 •••••• 0 •••••••••••• 0 ••••••••••••• 0 • • • •• G. Creutz: "Verteilte Datenhaltung im System 'Deutscher Fernmeldesatellit - Neue Dienste'" (Kurzbeitrag) •.•. 515 0 0 •••••• 0 •••••••••••••• ". 0 0 •• 0 0 0 •••• 0 0 0 0 0 • 0 •• 0 0 • • Anforderungen technischer Anwendungen an Datenbanksysteme Feter C. LockemAnn, JlArcus AdAms, lIArtin Bever, JaAUS R. Di.ttri.ch., lbrbArII Ferlr.ingh.oll, WUli Gotthllrct, AngelikA M. Kotz, Roll-Feter li.edtke, Bi.rgit üJJce, JuttA A. Mii.lle Institut für Informatik 11 der Universität Karlsruhe Forschungszentrum Informatik an der Universität Karlsruhe ZUB8l11DM!nflUlBUng: Eine gängige wenn auch nicht unumstrittene Annahme ist heute, daß sich Datenbank systeme für technische Anwendungen in wesentlichen Aspekten von denen für kommerzielle Anwendungen unterscheiden. Ob diese Unterschiede tatsächlich beste hen, worin sie sich äußern und inwieweit verschiedene technische Anwendungen ihrerseits in ihren Anforderungen voneinander abweichen, bedarf systematischer Un tersuchungen anstelle reiner Vermutungen. Der vorliegende Beitrag geht diesen Fra gen nach und untersucht hierzu vier verschiedene Anwendungsgebiete, drei aus dem Entwurfsbereich und eines aus der Prozeßautomatisierung, auf ihre Anforderungen an die Datenhaltung. Es wird gezeigt, daß diese Anforderungen in wichtigen Eigen schaften von den in kommerziellen Anwendungen üblichen abweichen, daß viele Ähn lichkeiten in den verschiedenen Entwurfsanwendungen bestehen, daß aber auch eine einheitliche, alle technischen Anwendungen umfassende Datenbanklösung nicht ex istiert. Abstract It is often claimed that database management systems (DBMS) for technical applica tions differ in important aspects from those of commercial applications. Whether the se differences do indeed exist, how they manifest themselves, and to which extent the requirements vary between different technical applications should be a matter of systematic scrutiny rather than educated speculation. The paper examines these questions by analyzing four different application areas, three of them taken from design automation and the fourth from process automation. It will be demonstrated that their requirements differ from those of commercial applications in several signi ticant respects, thallhe design applications are in many ways similar, bullhal there is nonetheless no single DBMS solution for all technical applications taken together.