Die Bedeutung Expertensystemen als Werkzeuge im Rahmen der unternehmensweiten Datenverarbeitung hat stark zugenommen. Hans-Rudolf Albrecht* bemüht sich in seiner anwendungsbezogenen Standortbestimmung um einen objektiven Überblick. Neben der allgemeinen Marktsituation wird auf Einsatzschwerpunkte und Entwicklungstrends hingewiesen.

Einer Bestandsaufnahme zum Thema "Wissensbasierte Systeme" muß folgende nüchterne Betrachtung vorangestellt werden: Die konventionelle Datenverarbeitung wird nicht durch die Expertensystem-Technologie abgelöst, sondern vielmehr vorteilhaft ergänzt. Beispiel ist die Verknüpfung von Datenbanken und Expertensystemen. Auch die Meinung, wissensbasierte Systeme ersetzten den Menschen, ist irrig. Expertensysteme dienen vielmehr der Arbeitserleichterung und der Produktivitätssteigerung.

Marktprognosen mit Vorsicht zu genießen

Für eine Bestandsaufnahme, die sich um Objektivität bemüht, sollte deshalb eine der wohl anschaulichsten Definitionen von F. Puppe, Universität Karlsruhe herangezogen werden: "Expertensysteme sind Programme, mit denen das Spezialwissen und die Schlußfolgerungsfähigkeit qualifizierter Fachleute auf eng begrenzten Aufgabengebieten nachgebildet werden soll". Gemessen an dieser Aussage ist die Expertensystem-Anwendung heute nicht mehr ein Gegenstand der wissenschaftlichen Auseinandersetzung, sondern vielmehr ein Problem der Marktaufklärung.

Vor diesem Hintergrund müssen zunächst die immer wieder veröffentlichten Marktprognosen gesehen werden. Sie sind mit äußerster Vorsicht zu genießen. Das Marktvolumen der Expertensystem-Software läßt sich nicht - wie vielfach praktiziert - in zum Teil willkürlich zugeordneten Hardware-Umsätzen ausdrucken.

Um das Marktinteresse dennoch einzuschätzen, können die bisher realisierten Expertensystem-Anwendungen betrachtet werden. So gibt es inzwischen in der Bundesrepublik Deutschland (die neuen Bundesländer spielen hier keine Rolle) in den verschiedenen Branchen über 1200 Expertensystem-Anwendungen, wie eine im Auftrag der Mülheimer Zenit GmbH durchgeführte Erhebung gezeigt hat.

Auffällig ist, daß sich eindeutige Anwendungsschwerpunkte einerseits nach Branchen und andererseits nach Aufgabenstellung herauskristallisiert haben. Was die verschiedenen Branchen angeht, so liegt das größte Expertensystem-Interesse im Maschinen- und Anlagen- sowie im Fahrzeugbau. Ebenfalls nennenswerte Anwender sind die chemische Industrie sowie im nicht-technischen Bereich Banken, Versicherungen und die Medizin.

Bezogen auf die Art der Anwendung gibt es zwei Schwerpunkte:

- Analyse (zum Beispiel Fehlerdiagnose) und

- Synthese (zum Beispiel Konstruktion, Konfiguration oder Planung).

Das derzeit wohl erfolgreichste Einsatzfeld ist die Fehlerdiagnose, und hier dürfte auch in den nächsten Jahren der Bedarf riesig sein. Einen Beleg dafür lieferte eine Zenit-Befragung vom Herbst 1990, in der sämtliche deutschen Maschinen- und Anlagenbauer ihre Vorstellungen äußerten, welche DV-Unterstützung sie im Servicebereich anstreben.

Stellvertretend für die derzeitigen Probleme dieser Industrie lassen sich die beiden folgenden Aussagen machen: "Das Know-how der Maschinenentwickler läßt sich nur schwer auf die Service-Mitarbeiter übertragen" und "Die Entwickler profitieren kaum von den Erfahrungen, die die Mechaniker und Elektroniker bei Problemen vor Ort beim Kunden sammeln".

Der Vorschlag einer Expertensystem-basierten Lösung liegt nahe, stößt aber noch vielfach auf Skepsis. Die genannten Gründe:

- mangelnde Einsatzreife,

-kein Expertensystem-Know-how im eigenen Unternehmen,

- zu hohe Kosten.

Umgekehrt werden an anderer Stelle die Ziele zu hoch gesteckt: Viele Anwender erwarten, daß der Fachspezialist sein Wissen problemlos selbst in ein Expertensystem eingeben kann, oder daß ein Expertensystem in der Lage ist, sich selbständig zu aktualisieren und zu ergänzen.

Geeignet für PCs und Mainframes

Noch vor wenigen Jahren wurde die Entwicklung von Expertensystemen mit dem Einsatz von spezialisierter Hardware gleichgesetzt. Als selbstverständlich wurde angenommen, daß Expertensysteme nur auf dedizierten Lisp-Rechnern beziehungsweise auf Lisp-Chips effizient entwickelt und zum Ablauf gebracht werden können.

Die Entwicklung ist jedoch völlig anders verlaufen. Die Gründe liegen sowohl im Hardware- als auch im Softwarebereich. So sind mit der drastischen Leistungssteigerung der Hardware die Expertensysteme je nach Größenordnung längst auf konventionellen Rechnern vom PC über die Workstation bis zum Mainframe lauffähig.

Viel wichtiger als die gewählte Hardwarebasis ist jedoch die Software-Umgebung. Während in der Anfangszeit die Systeme in den Sprachen Lisp und Prolog direkt programmiert wurden, bildeten sich bald die ersten Tools und Shells heraus. Diese Werkzeuge erleichtern die Entwicklung und den Ablauf von Expertensystemen erheblich. Sie stellen neben mächtigen Wissensrepräsentations-Formalismen auch eigene Programmierumgebungen bis hin zu direkten Datenbankanschlüssen dar.

Einige der großen Expertensystem-Werkzeuge stellen hohe Anforderungen an die benötigte Rechnerkapazität. Zu unterscheiden ist in diesem Zusammenhang aber auch noch zwischen der Entwicklungs- und der Ablaufumgebung. Gerade die anspruchsvollen Entwicklungsumgebungen mit mächtigen Grafikwerkzeugen haben oft einen großen Hauptspeicherbedarf. Für die Ablaufumgebungen reichen dagegen meistens kleinere Konfigurationen aus.

Die Zukunft weist auch hier in konventionelle Richtung. Laufzeitverbesserung und Integrationsfähigkeit rücken stark in den Vordergrund. Die neu entwickelten Shells nutzen überwiegend C als Basissprache, was ihnen deutliche Laufzeit- und Portierungsvorteile gegenüber den Lisp- und Prolog-basierten Tools verschafft.

Noch wichtiger aber ist die Integrationsfähigkeit, die durch den Einsatz der Sprache C erleichtert wird. Ernstzunehmende Entwicklungen werden künftig nicht mehr alleine stehen können, sondern ihren Nutzen nur durch die Verknüpfung mit Vorhandenem realisieren können. Die wichtigsten Verknüpfungen gehen in Richtung:

- Datenbanken,

- Berechnungsprogramme,

- Prozeßsteuerungen,

- Grafiken,

- Standardoberflächen.

Der Einsatz von C ermöglicht auch die Portierung von Expertensystemen auf unterschiedliche Hardware. Gerade diejenigen Werkzeuge, die in der Sprache C entwickelt sind, stehen auf unterschiedlicher Hardware zur Verfügung. Deshalb kann ein Expertensystem zunächst auf einer Workstation oder einem größeren PC entwickelt und anschließend ohne irgendwelche Veränderungen auf der entsprechenden Zielhardware, zum Beispiel einem Großrechner, ablaufen. Auch wenn dies hin und wieder so propagiert wird: Die Expertensystem-Entwicklung ist nichts für den Hobbyraum. Die Anfangserfolge sind zwar riesig, aber wenn die Entwicklung dann in die Tiefe geht, stellt sich sehr schnell der große Frust ein. Deshalb muß die Devise lauten, systematisch und strukturiert vorzugehen. Die über viele Jahre gewonnene Erfahrung in der Entwicklung konventioneller DV-Systeme sollte nicht einfach über Bord geworfen werden.

Zusätzlich ist natürlich eine Menge Erfahrung im Umgang mit Expertensystemen und ein methodisches Vorgehen nötig, um eine wirklich professionelle Anwendung zu erstellen. Eine sorgfältige Studie über die Wahl der Anwendung und die Machbarkeit im vorgegebenen Rahmen ist schon die halbe Miete. Wichtige Stationen auf dem Weg zu einem praxistauglichen Expertensystem sind:

1. Prüfung der Machbarkeit,

2. Auswahl der richtigen Hardware und Entwicklungssoftware,

3. Entwicklung eines Wissensmodells,

4. Erstellung eines Prototypen mit eingegrenzter Funktionalität,

5. Aufbau einer Teams, das die Entwicklung langfristig weiterführt und betreut,

6. Entwicklung des Produktivsystems,

7. Organisationsanpassung und Einführung des Systems.

Nach jeder dieser Phasen ist zu überlegen, ob der eingeschlagene Weg auch der richtige ist und dabei nicht vor Korrekturen zurückschrecken. Selbst ein Abbruch des Projektes kann sinnvoll sein, wenn sich Zweifel ergeben, ob das gewünschte Ziel erreichbar ist.

Die Expertensysteme werden sehr rasch den Nimbus des Exotischen verlieren und als ein Element in den Baukasten der DV-Komponenten eingehen. Nicht die Frage nach der angewandten Technik wird gestellt werden, sondern die nach der Funktionalität einer unternehmensweiten Datenverarbeitung. Eine möglichst einheitliche, funktionale Oberfläche wie sie derzeit mit Windows beziehungsweise X-Windows oder Motif angeboten wird, ist eine zwingende Voraussetzung.

So wie das Fachwissen eines einzelnen zugunsten der Verknüpfung von Wissen aus vielen Bereichen immer stärker an Bedeutung verliert, so wird auch das klassische "Stand-alone-Expertensystem" weitgehend von der Bildfläche verschwinden. Beispielsweise gehört zur Expertensystem-gestützten Fehlerdiagnose künftig auch die vorausschauende Ersatzteil-Logistik.

Um eine Produktverbesserung zu erzielen, ist überdies eine statistische Fehleranalyse und ein direkter Draht von der Produktentwicklung zum Servicetechniker und zurück nötig. Expertensysteme werden in diesen Gesamtsystemen nur einen Teil ausmachen - wenn auch einen wichtigen.