Lochkartentechnik

Grundidee und Bedeutung

Die Lochkartentechnik bezeichnet Verfahren der Datenverarbeitung, bei denen Lochkarten als Datenträger zur Datenerfassung, Datenspeicherung und Datenbereitstellung dienen. Informationen werden dabei durch Löcher an festgelegten Stellen einer Karte codiert. Maschinen können diese Lochstellen erkennen, auswerten, sortieren oder neue Lochkarten erzeugen.

Die Technik war vielseitig einsetzbar und trieb in den Industrieländern die Entwicklung entsprechender Maschinen stark voran. Ihre erste Anwendung war die Steuerung des 1805 entwickelten Jacquardwebstuhls. In der Datenverarbeitung wurden mit Lochkarten vor allem von 1960 bis 1980 Daten und Programme erfasst und in Rechenmaschinen eingegeben. Ähnliche Aufgaben erfüllten Lochstreifen. Lochkarten waren für Menschen aber besser handhabbar, konnten beschriftet werden und ließen sich auch ohne Zentralrechner mit eigenen Maschinen sortieren oder weiterverarbeiten.

Etwa ab 1960 verlor die Lochkartentechnik zunehmend an Bedeutung. Gründe waren ihre im Vergleich zum Lochstreifen geringe Arbeitsgeschwindigkeit und später die Entwicklung der magnetischen Datenaufzeichnung.

Maschinen zur Verarbeitung

Die Lochkartentechnik geht auf mechanische Erfindungen zurück, die Herman Hollerith Ende des 19. Jahrhunderts patentieren ließ. Für die Arbeit mit Lochkarten gab es verschiedene Maschinen mit unterschiedlichen Aufgaben.

Die Tabelliermaschine diente zur Auswertung von Lochkarten. Sie konnte summieren, addieren und subtrahieren sowie multiplizieren und dividieren. Seit 1920 konnte sie auch drucken. Später waren Tabelliermaschinen durch Verkabelung auf einer Stecktafel in begrenztem Umfang „programmierbar“. Mit dem Aufkommen der elektronischen Datenverarbeitung Ende der 1950er und Anfang der 1960er Jahre wurde diese Funktion überflüssig.

Lochkartenlocher waren Datenerfassungsgeräte. Als Beispiel nennt der Artikel den IBM 029 für 80-spaltige Lochkarten. Er hatte eine numerische und alphanumerische Tastatur, eine Steuertastatur, automatische Zufuhr und Ablage der Karten, spaltenweises Lochen und konnte auch automatisch lochen. Technisch arbeitete er mit einem Stanzblock aus 12 Stanzstempeln und einer Abfühlstation mit 24 Abfühlstiften. Das Stanzprinzip bestand aus Schritttransport mit anschließendem Stanzvorgang.

Lochkartenprüfer dienten dazu, 80-spaltige Lochkarten auf richtige Lochungen zu prüfen. Sie prüften spaltenweise, auch automatisch, und verwendeten zwei Abfühlstationen mit je 24 Abfühlstiften. Eine richtig gestanzte Karte erhielt nach der 80. Spalte eine Prüfkerbe am rechten Kartenrand. Fehlerhafte Lochungen ließen eine Fehlerlampe aufleuchten. Nach zweimaliger Wiederholung des Prüfvorgangs der betreffenden Spalte erhielt die Karte bei bestätigtem Fehler eine Fehlerkerbung am oberen Kartenrand.

Sortieren, Mischen und Lesen

Ein Lochkartensortierer brachte einen Stapel von Lochkarten in eine festgelegte Reihenfolge. So konnten Karten beispielsweise numerisch nach Artikelnummern oder alphabetisch nach Nachnamen sortiert werden. Auch das Aussortieren war möglich, etwa um Kartenstapel mit gemeinsamen Merkmalen zu bilden.

Ein Lochkartenmischer führte zwei sortierte Lochkartenstapel zusammen, wenn beide ein gemeinsames Merkmal hatten. Als Beispiel nennt der Artikel eine Telefongesellschaft: Die Telefonnummer auf der Adresskartei konnte mit der Telefonnummer auf dem Stapel der Umsatzkartei gemischt werden. Der so entstandene Stapel wurde anschließend der Tabelliermaschine zur Abrechnung übergeben.

Lochkartenleser dienten dazu, Informationen aus Lochkarten maschinell auszulesen. Dafür gab es zwei technische Grundverfahren: das elektromechanische und das fotoelektrische Lesen. Beide Verfahren machten aus der Lage der Löcher auswertbare Impulse, die anschließend von einer Schaltung verarbeitet werden konnten.

Technisches Lesen

Beim elektromechanischen Leseverfahren wurde die Lochkarte durch Abfühlbürsten abgetastet. Befand sich an einer Stelle ein Loch, schlossen die Bürsten über eine Kontaktfläche, die Kontaktwalze, einen Stromkreis. Der dabei entstehende Impuls wurde von der Auswertungsschaltung als Merkmal für eine Lochstelle interpretiert. Dieses Verfahren stammte noch aus der Hollerith-Technik und wurde ab den 1920er Jahren als elektromechanisches Lesen beschleunigt.

Ein wichtiges technisches Detail ist die Kontaktzeit: Die elektrische Kontaktzeit der Abfühlbürste in der Lochstelle ist kürzer als ihre mechanische Berührungszeit mit der Kontaktfläche. Die Bürste tritt stromlos in die Lochstelle ein und verlässt sie stromlos wieder.

Beim fotoelektrischen Leseverfahren wurde die Lochkarte mit gebündeltem Licht abgetastet. Ein lichtempfindliches Bauelement wandelte Änderungen der Lichtstärke in Spannungsänderungen um. Nach Verstärkung standen diese Impulse zur Auswertung bereit.

Lochkartenstanzer

Ein Lochkartenstanzer gab Daten aus der Zentraleinheit, also der Central Processing Unit (CPU), über einen Pufferspeicher in Lochkarten aus. Dabei wurden neue Lochkarten entsprechend den auszugebenden Daten gestanzt.

Die Kartenzufuhr erfolgte durch Kartenzuführungsmesser. Die Lochkarte wurde zeilenweise gestanzt und mit der Zeile 9 voraus auf die Kartenbahn, auch Stanzbahn genannt, transportiert. Der Stanzblock besaß 80 rechteckige Stanzstempel. Ein 80-stelliger Abfühlbürstenblock kontrollierte die Stanzzungen.

Die Stanzeinheit bestand aus 80 Stanzmagnetpaaren mit je einem Anker, einer Schlagplatte mit Exzenter, 80 Zugstangen, 80 Kuppelgliedern, 80 Stanzstempeln in der Stanzmatrize und 80 Rückholfedern. Bei Funktionsbereitschaft bewegte der Exzenter die Schlagplatte auf und ab. Wurde ein Stanzmagnetpaar erregt, zog die Zugstange das Kuppelglied in Richtung der Schlagplatte. Dadurch wurde das Kuppelglied mit dem Stanzstempel nach unten gedrückt und die Lochkarte gestanzt. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung brachte die Schlagplatte zusammen mit der Rückholfeder Kuppelglied und Stanzstempel wieder in Ruhestellung.

Einsatzbereiche und Entwicklung

Ein sehr früher industrieller Einsatz von Lochkarten fand in der Textilbranche statt. Der französische Seidenweber Joseph-Marie Jacquard entwickelte den halbautomatisch arbeitenden Jacquard-Webstuhl, der erstmals 1805 mit gelochten Karten aus Karton gesteuert wurde.

Eine frühe praktische Anwendung in der öffentlichen Verwaltung war die amerikanische Volkszählung von 1890. Durch Lochkartenmaschinen von Herman Hollerith konnte die Auswertung der Daten bereits nach einem Jahr abgeschlossen werden. Die Volkszählung von 1880 hatte noch acht Jahre Auswertung benötigt.

Im Ersten Weltkrieg wurden in Deutschland Lochkarten beim Waffen- und Munitionsbeschaffungsamt eingesetzt. Die Marineverwaltung nutzte Lochkarten bereits vor 1934 für Gebühren- und Materialkostenabrechnungen bei Werften. Weitere genannte Einsätze betreffen die US Army im Sanitätswesen, Österreich-Ungarn bei statistischen Auswertungen zu Sanitätsberichten, Polen mit dem IBM-Tochterunternehmen „Polski Hollerith“ bis 1938 sowie Berichte über Anwendungen in Tschechien, den Niederlanden und Belgien im Wehrersatzwesen. In Frankreich setzte René Carmille ab 1940 im Vichy-Regime Lochkartentechnik zur allgemeinen Personenerfassung durch, hintertrieb laut Artikel aber den systematischen Einsatz zur Verfolgung von Juden.

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Lochkartentechnik zusammen mit elektronischen Rechenmaschinen eingesetzt, die auf Zuse Z3 und ENIAC folgten. Entwickelt wurden Standalone-Geräte wie Lochkartenlocher, Lochkartenprüfer, Lochkartendoppler, Lochschriftübersetzer und Summenlocher sowie Peripheriegeräte der Zentraleinheit wie Lochkartenleser und Lochkartenstanzer.