Informationsmanagement Vorlesung 12: Grundlagen der Prozessmodellierung

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1 Informationsmanagement Vorlesung 12: Grundlagen der Prozessmodellierung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftsinformatik im Dienstleistungsbereich (Information and Service Systems ISS) Universität des Saarlandes, Saarbrücken SS 2012 Donnerstags, 10:00 12:00 Uhr (s.t.) Audimax, B4 1

2 Vorlesungsagenda Übersicht 1. Einleitung Managementsicht des Informationsmanagement 2. Grundlagen des Informationsmanagement 3. Aufgaben des Informationsmanagement Management der Informationswirtschaft (2-stündig!) 4. Aufgaben des Informationsmanagement Management der Informationssysteme und Führungsaufgaben (2-stündig!) 5. Aufgaben des Informationsmanagement IT-Controlling Unternehmensarchitekturen 6. Grundlagen der Unternehmensarchitekturen Gastvortrag Dr. Steffen Roehn (2-stündig!) Systemarchitekturen 7. Architekturen von Informationssystemen 8. Webarchitekturen (2-stündig!) 9. Mobile & Cloud Computing Datenmodellierung 10. Grundlagen der Datenmodellierung (2-stündig!) 11. Semantische Datenrepräsentationen (2-stündig!) Prozessmodellierung 12. Grundlagen der Prozessmodellierung Slide 2

3 Warum Geschäftsprozesse? Wer (Akteure) macht was (Aufgaben), wann (zeitliche Abfolge), wie (Qualität), womit (Ressourcen) und zu welchem Zweck (Unternehmensziele)? Adam Smith (1776): Grundsatz der Arbeitsteilung, d.h. der Fragmentierung von Aufgaben in Teilaufgaben und der Spezialisierung von Arbeit bzw. Arbeitskräften -> Ziel: Verbesserung von betrieblichen Arbeitsabläufen Frederick W. Taylor (1911): Weiterentwicklung der Idee -> Taylorismus Henry Ford (1926): Demonstration der Effizienz des Konzepts -> Einsatz von Montagebändern, die Werkstücke von einem Arbeiter zum nächsten transportierten -> Reduktion der Arbeitszeit pro Auto um 87,6% (12,5 Stunden -> 93 Minuten) (Kreitling, 2011) Fritz Nordsieck (1932): Unterscheidung zwischen Aufbau- und Prozessorganisation - Der Betrieb ist in Wirklichkeit ein fortwährender Prozess, eine ununterbrochene Leistungskette. [...] anzustreben ist in jedem Fall eine klare Prozessgliederung. -> Workflow-Diagramme für Arbeitsteilung, Aktivitätenabfolge und Aufgabenzuweisung Michael Hammer & James Champy (1993): Business Reengineering (BR) = Neu-Strukturierung von Geschäftsprozessen, um messbare Verbesserung von Leistungsgrößen wie Kosten, Qualität, Service und Zeit zu erzielen Seit Mitte der 90er Jahre: IT-Systeme mit offenen (Kommunikations-)Standards zur Geschäftsprozessmodellierung Slide 3

4 Geschäftsprozesse und deren Modellierung "Ein Geschäftsprozess besteht aus einer zusammenhängenden abgeschlossenen Folge von Tätigkeiten (Aktivitäten), die zur Erfüllung einer betrieblichen Aufgabe notwendig sind. Die Tätigkeiten werden von Aufgabenträgern in organisatorischen Einheiten mit ihrer Aufbau- und Ablauforganisation unter Nutzung der benötigten Produktionsfaktoren geleistet." (Staud, 2006, S. 9) Merkmale von Geschäftsprozessen: Verfolgung eines oder mehrerer Ziele (abgeleitetet aus Unternehmenszielen) Zerlegbar in Teilaufgaben von Aufgabenträgern, die Organisationseinheiten angehören Unternehmensressourcen notwendig (z.b. Personal, Material) Geschäftsprozess tangiert oft mehrere Funktionsbereiche (z.b. Beschaffung, Produktion oder Vertrieb) -> liegt somit oftmals "quer" zur klassischen Aufbauorganisation (siehe nächste Folie) Verwendung von Informationsträgern (z.b. Nachricht über Auftragsbestätigung) zur Realisierung Beispiel: Auftragsabwicklung in einem Produktionsbetrieb (Funk et al., 2010) Slide 4

5 Geschäftsprozesse und deren Modellierung Aufbauorganisation Sinnvolle Aufspaltung der Gesamtaufgabe des Betriebs in Teilaufgaben Aufgabenanalyse und Aufgabensynthese zur Bildung von Stellen (Organisationseinheiten) Betriebsorganisation Ablauforganisation Gestaltung von Arbeitsprozessen unter Berücksichtigung von Raum, Zeit, Sachmitteln und Personen Geschäftsprozessmodellierung = sämtliche Aktivitäten, die mit der Konstruktion von Geschäftsprozessmodellen verbunden sind Einsatz von Informationsmodellen als Wissensträger und Kommunikationsmedium -> repräsentieren betriebswirtschaftlich relevante Sachverhalte (Becker & Schütte, 2004) (Wöhe, 1990) 3 grundlegende Merkmale von (Prozess-)Modellen (Stachowiak, 1973; Kosiol, 1961; Ahlemann, 2006): o Abbildungsmerkmal: Modelle repräsentieren ein reales System (Realweltausschnitt) o Verkürzungsmerkmal: Modelle abstrahieren von Details des realen Systems und verkürzen somit den Realweltausschnitt o Pragmatisches Merkmal: Verfolgung von pragmatischen Zielen; Modelle werden für einen bestimmten Zweck konstruiert Verwendung einer Modellierungssprache Slide 5

6 Warum müssen Geschäftsprozesse modelliert werden? Geschäftsprozess beschreibt logische Sicht auf Abläufe im Unternehmen als Menge von Aktivitäten Resultat = Workflow-Beschreibung = formale Spezifikation eines Geschäftsprozesses The terms workflow, workflow process, or sometimes simply process refer to a formal, executable description of a business process. (Alonso et al., 2004) Implementierung - Anwendungslogik mit diversen Diensten, z.b. CRM, Lagerverwaltung Ziel: automatisierte Abarbeitung von Geschäftsprozessen und deren Abbildung auf Dienste der Anwendungslogik Umsetzung eines Geschäftsprozesses in einen formalen Workflow -> einzelne Schritte / Aktivitäten müssen verfeinert -> diese können später auf Dienste der Anwendungslogik (IT-Services) abgebildet werden, z.b. Zugriff auf CRM Resultat: Workflow-Beschreibung, die formalisiertes, abstraktes Modell des Geschäftsprozesses enthält Slide 6 (Schill & Springer, 2012)

7 Grundlagen Grundlage für Modellierung von Geschäftsprozessen -> Petri-Netze (Petri, 1962) Petri-Netze = Formalismus zur Beschreibung nebenläufiger, kommunizierender Prozesse Beispiel: = Stelle = passive Komponente (Objekt) = Transition = aktive Komponente (Methode) = Kante = Beziehung zwischen Komponenten Aktivitäten in Geschäftsprozessen = Transitionen Zustände bzw. Verarbeitungergebnisse von Aktivitäten = Stellen Verknüpfung von Aktivitäten eines Geschäftsprozesses = Kanten Petri-Netze erlauben formale Beschreibung von Workflow-Strukturen mit sequentieller, paralleler und bedingter Ausführung v o n Aktivitäten (inklusive Vorund Nachbedingung) (Schill & Springer, 2012) Slide 7

8 Modellierungsansätze für Geschäftsprozesse Darstellung der Petri-Netze aber abstrakt und auf strukturelle und dynamische Aspekte von Workflows beschränkt (z.b. keine Angaben zu Verantwortlichkeiten für die Ausführung von Aktivitäten; Arten der Datenspeicherung oder Nachrichtentypen) Zudem: Modellierung von Geschäftsprozessen häufig durch Domänenexperten mit geringem technischem Hintergrund Modellierung von Geschäftsprozessen mit Hilfe von Modellierungssprachen mit grafischer Repräsentation und Unterstützung durch Werkzeuge z.b. UML-Aktivitätsdiagramme (Booch et al. 1999) Fokus liegt nicht auf Modellierung von Workflows; Aspekte komplexer Workflows können nicht abgedeckt werden (Schill & Springer, 2012) (Grafik: Elmer, 2005 Software Engineerung, Universität Basel) Slide 8

9 Modellierungsansätze für Geschäftsprozesse z.b. Ereignisgesteuerte Prozesskette (EPK) (Keller et al., 1992) Methodik und Notation zur Beschreibung von Geschäftsprozessen -> Element des ARIS-Konzepts Hohe Komplexität -> hoher Schulungs- und Einarbeitungsaufwand (Allweyer, 2005) z.b. Business Process Model and Notation (BPMN) (OMG, 2008) Basierend auf Flussdiagrammen Einfache, grafische Notation Überführung von BPMN- Diagrammen in ausführbare Workflows Transfer der wirtschaftlichen in technische Sicht Standardisierung (Schill & Springer, 2012) Slide 9

10 Business Process Model and Notation (BPMN) (Schill & Springer, 2012; Funk et al., 2010; OMG, 2008; Bilder teilweise wikipedia.de) 2002 von Stephen A. White entwickelt durch Object Management Group (OMG) zur weiteren Entwicklung übernommen Seit 2006 ist BPMN offizieller Standard der OMG Grundlegende Elemente der Notation (Auszug) Flow Objects Activities Aktivitäten in einem Geschäftsprozessdiagramm Events Ereignis, z.b. Erreichen eines bestimmten Datums 3 Klassen von Events: (1) Start, Intermediate und End (Position im Geschäftsprozess), (2) Catching und Throwing Event (Wirkung im Geschäftsprozess), (3) Timer, Message, Exception Event etc. (Art des Events) Gateways Entscheidungspunkte oder Punkte, an denen verschiedene Kontrollflüsse zusammenlaufen Beispiel: Paralles Gateway ohne Bedingung; Synchronisierung Beispiel: Exklusives Gateway; Auswahl genau einer Kante x Slide 10

11 Business Process Model and Notation (BPMN) (Schill & Springer, 2012; Funk et al., 2010; OMG, 2008; Bilder teilweise wikipedia.de) Connecting Objects Sequence Flows verbinden Activities, Gateways und Events stellen dar, in welcher Reihenfolge Activities ausgeführt werden Swimlanes (Schwimmbahnen) Pool = Teilnehmern in einem Workflow, d.h. Benutzer, Rolle oder System Lane = Unterteilung eines Pools über dessen komplette Länge Artifacts Annotation = Kommentar Data Object = Artefakt, das der Geschäftsprozess bearbeitet; elektronisch oder physisch Group = Visuelle Zusammenfassung von Elementen Association = Beziehung zwischen Flow Objects und Artifacts Message Flows Zeigt Austausch von Nachrichten an Temporäre Verbindung Slide 11

12 Business Process Model and Notation (BPMN) Petri-Netz Beschreibung des Geschäftsprozesses bleibt abstrakt und klar getrennt von technischen Details Technischer Hintergrund beim Modellierer nicht notwendig BMPN 2.0: XML-Schema- Definition zur Repräsentation von BMPN-Modellen -> einfacher Austausch zwischen Werkzeugen BMPN-Diagramme mittels Ausführungssemantik heute auf bestimmten Plattformen auch direkt ausführbar, ansonsten Übersetzung in Business Process Execution Language (BPEL) oder XML Process Definition Language (XPDL) (Schill & Springer, 2012) BPMN-Diagramm Slide 12

13 Ausführung von Geschäftsprozessen (BPMN & BPEL) Abstrakte Beschreibung der Geschäftsprozesse (BMPN) muss in ausführbare Beschreibungen überführt werden -> Aktivitäten müssen an konkrete Dienste der IT- Infrastruktur gebunden werden Business Process Execution Language (BPEL) = von OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) verabschiedeter Standard einer Spezifikationssprache für ausführbare Workflows Basis: XML-Schema Umsetzung von BPMN-Diagramm in BPEL (Schill & Springer, 2012) Slide 13

14 Ausführung von Geschäftsprozessen (BPMN & BPEL) Workflows in BPEL auf zwei Ebenen beschreibbar: 1 Workflows als abstrakte Prozesse (nicht-technisch) -> Definition des Ablaufs als Choreographie von Diensten (Beschreibung der Schnittstellen, Nachrichtenaustausch zwischen Diensten) 2 Workflows als ausführbare Prozesse (technisch) -> Orchestrierung von Diensten = Binden des Geschäftsprozesses and Dienstinstanzen bei konkreten Anbietern; z.b. PayPal-Service zur Bezahlung Partnerverweise definieren Beziehung zwischen Aufrufendem (Geschäftsprozess) und Aufgerufenem (konkretem Service) Umsetzung von BPMN-Diagramm in BPEL Definition eines Partnerverweises in einem BPEL- Prozess Slide 14

15 Ausführung von Geschäftsprozessen (BPMN & BPEL) Definition eines Partnerverweises in WSDL (Web Service Description Language) Definition eines Partnerverweises in einem BPEL- Prozess Slide 15

16 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass

17 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 3 Management der Informationswirtschaft Die neue Form von Information (Folie 9) Information (Daten) Informationsobjekte Frage (1): Bitte erklären Sie nochmals die Graphik Die neue Form von Information Informatik Daten, Programme Informationsprozesse interaktiv multimedial ubiquitär Slide 17

18 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 4 Management der Informationssysteme Referenzmodelle (Folien 13 und 17) Was ist ein Referenzmodell? Informationsmodell, welches auch in anderen Anwendungskontexten als dem ursprünglichen wiederverwendet wird. Hat allgemeingültigen Charakter für gesamte Branche Ausgangsbasis für weitere Entwicklungen Frage (2): Sind Referenzmodelle, wie Frameworks, Leitfäden zur Erstellung meines IS oder sind es Unterstützer beim Einsatz einer Software? Was ist ein IS Referenzmodell? Referenzmodelle von Softwareherstellern: Unterstützen die Prüfung des Einsatzes einer speziellen Standardsoftware Dokumentationsfunktion: Kunde kann vor Kauf der Software feststellen, ob die Software seinen Anforderungen entspricht (Funktionalität und Abläufe) Schulungsfunktion: Schulung der Mitarbeiter nach Erwerb der Software Dokumentation der Abläufe im Betrieb des Kunden Slide 18

19 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 7 Architekturen von Informationssystemen Anwendungsorientierte Middleware (Folie 11) Setzt auf kommunikationsorientierter Middleware auf Erweitert diese um... - Laufzeitumgebung - Dienste - Komponentenmodell Beispiele: CORBA, J2EE/Java EE,.Net Frage (3): Was sind Laufzeitumgebung, Dienste und Komponentenmodell konkret? Anwendungs -komponente Anwendungs -komponente Anwendungs -komponente Komponentenmodell Dienste Betriebssystem Laufzeitumgebung Dienste Kommunikationsinfrastruktur Verteiltes System (Hammerschall, 2005) Slide 19

20 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 7 Architekturen von Informationssystemen Architekturmodelle (Folie 14-18) (3) Komponentenbasiertes Architekturmodell Weiterentwicklung des objektorientierten Architekturmodells Anwendungsfunktionen werden von Eigenschaften der verteilten Systeme getrennt Jede Komponente erfüllt einen bestimmten Zweck und wird erst beim Start auf ihren jeweiligen aktuellen Einsatzzwecks hin konfiguriert, Änderungen im Quellcode sind nicht notwendig Eine Laufzeitumgebung kümmert sich um die Verwaltung (z.b. Starten, Stoppen) der aktuell benötigten Komponenten Frage (4.1): Ist im komponentenbasierten Architekturmodell kein Rechner explizit für z.b. Lagerverwaltung oder Auftragsbearbeitung zuständig wie im objektorientierten Architekturmodell, in welchem ein Rechner für eine Aufgabe zuständig ist (Vorverarbeitungsserver, Kundenadministration...)? (nach Schill & Springer, 2012) Slide 20

21 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 7 Architekturen von Informationssystemen Frage (4.2): Architekturmodelle (Folie 14-18) (4) Dienstorientiertes Architekturmodell Nach welcher Art von Diensten richtet sich die Architektur? (Beispiel) Prozessorientierter Ansatz mit Diensten als Basiskonzept Dienste werden im verteilten System angeboten, gesucht und genutzt Vergleichbar mit Komponenten. Dienste kapseln Funktionalität und Daten jedoch auf einer höheren konzeptionellen Ebene, z.b. komplette Geschäftsprozesse Jeder Dienst hat eine Schnittstelle über die er angefragt wird Ziel: Interoperabilität über Plattform- und Unternehmensgrenzen hinweg Was ist gemeint mit "Vergleichbar mit Komponenten kapseln Dienste Funktionalität und Daten jedoch auf einer höheren konzeptionellen Ebene, z.b. komplette Geschäftsprozesse"? Beispiel: Service Oriented Architectures (SOA) realisiert als SOAP Web Services (nach Schill & Springer, 2012) Slide 21

22 Inhaltliche Fragen zur Vorlesung Vorlesung 7 Architekturen von Informationssystemen Kommunikationsmodelle (Folie 24) Kommunikationsmodelle beschreiben das Protokoll der Kommunikation zwischen verschiedenen Knoten in verteilten Systemen, die sog. Interprozesskommunikation (IPC) Es wird zwischen synchroner und asynchroner Kommunikation unterschieden Frage (5): Wer ist wann Empfänger und Sender? Können sich diese Rollen auch verändern? (Beispiel) Direktes Ergebnis Leicht implementierbar Enge Kopplung Hohe Abhängigkeit (besonders im Fehlerfall) Effizient, da keine Blockierung Geringe Fehlerabhängigkeit Komplizierter umzusetzen Ergebnis muss aktiv bezogen werden (Hammerschall, 2005) Slide 22

23 Literatur Bücher: Allweyer, T. (2005), Geschäftsprozessmanagement, W3l. Alonso, G.; Casati, F.; Kuno, H. & Machiraju, V. (2004), Web Services: Concepts, Architectures and Applications, Springer, Berlin. Becker, J. & Schütte, R. (2004), Handelsinformationssysteme, Verlag Moderne Industrie, Frankfurt am Main. Ford, H. (1926), Today and Tomorrow, Doubleday, Page and Company, Garden City. Funk, B.; Marx Gómez, J.; Niemeyer, P. & Teuteberg, F. (2010), Geschäftsprozessintegration mit SAP - Fallstudien zur Steuerung von Wertschöpfungsprozessen entlang der Supply Chain, Springer. Hammer, M. & Champy, J. (1993), Reengineering the Corporation A Manifesto for Business Revolution, Harper Collins, New York. Nordsieck, F. (1934), Grundlagen der Organisationslehre, Poeschel, Stuttgart. Nordsieck, F. (1932), Die schaubildliche Erfassung und Untersuchung der Betriebsorganisation, Poeschel, Stuttgart. Schill, A. & Springer, T. (2012), Verteilte Systeme - Grundlagen und Basistechnologien, Springer. Smith, A. (1776), An Inquiry into the Nature and Causes of the Wealth of Nations. Stachowiak, H. (1973), Allgemeine Modelltheorie, Springer, Wien. Staud, J. (2006), Geschäftsprozessanalyse: Ereignisgesteuerte Prozessketten und objektorientierte Geschäftsprozessmodellierung für Betriebswirtschaftliche Standardsoftware, Springer, Berlin. Taylor, F. W. (1911), The principles of scientific management, Harper & Brothers, London. Wöhe, G. (1990), Einführung in die Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, Vahlen. Paper: Ahlemann, F. (2006), Unternehmensweites Projektcontrolling: Ein Referenzmodell für Software- und Organisationssysteme, in U. Hoppe; B. Rieger; F. Teuteberg & T. Witte, ed., 'Schriften des Instituts für Informationsmanagement und Unternehmensführung (IMU), Bd 1. Eul', Lohmar, Köln. Slide 23

24 Literatur Booch, G.; Rumbaugh, J. & Jacobson, I. (1999), 'The Unified Modeling Language User Guide', Journal of Database Management 4, Keller, G.; Nüttgens, M. & Scheer, A. (1992), 'Semantische Prozeßmodellierung auf der Grundlage Ereignisgesteuerter Prozeßketten (EPK)'(Heft 89), Technical report, Institut fџr Wirtschaftsinformatik, Saarbrџcken. Kosiol, E. (1961), 'Modellanalyse als Grundlage unternehmerischer Entscheidungen', Zeitschrift für handelswissenschaftliche Forschung 13, 318ff. Kreitling, H. (2011), Henry Ford und sein Fließband, Welt am Sonntag, Object Management Group (OMG) (2008), 'Business Process Management Initiative (BPMI): Business Process Modeling Notation (BPMN) Information', Technical report. Petri, C. A. (1962), 'Kommunikation mit Automaten', PhD thesis, Technische Hochschule Darmstadt. Slide 24

25 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftsinformatik im Dienstleistungsbereich (Information and Service Systems ISS) Universität des Saarlandes, Saarbrücken Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass