Geschäftsprozessmodellierung IV: Workflow Management

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1 V11 Modellierung von Informationssystemen Geschäftsprozessmodellierung IV: Einführung Organisationssicht Modellierung von Workflows Fazit Dr. Andreas Fink Institut für Wirtschaftsinformatik Universität Hamburg Sommersemester 2003 Historie: Anteil generischer Elemente in Anwendungssystemen Applikation Applikation DBMS GUI DBMS bis 1975 Nächster Schritt: Geschäftsprozesse nicht mehr fest in der Applikation verdrahten, sondern modellbasierte Kopplung elementarer Funktionen Steuerung von Geschäftsprozessen über eine generische Komponente (Workflow-Management-System (WFMS)) Betriebssystem Betriebssystem Applikation Betriebssystem A1 A2 A3 A4 A5 GUI WFMS DBMS Betriebssystem 11-2

2 Historie: Einordnung in die Software-Hierarchie 1. Betriebssystem / Systemsoftware 2. Generische Anwendungen (z.b. DBMS) + Modelle 3. Domänenspezifische Anwendungssoftware (Standardsoftware, ERP-Systeme) 4. Spezifische Individualsoftware Einordnung von Workflow-Management-Systemen? generisch (2.) explizite Prozessorientierung, Flexibilität embedded (3.) ex-post-integration (EAI: Enterprise Application Integration) 11-3 Langfristziel der Wirtschaftsinformatik (Mertens, 1995): Sinnhafte Vollautomation... der Abwicklung von Geschäftsprozessen Workflow: automatisch koordinierter Geschäftsprozess Koordination durch Workflow-Management-System (WFMS) (Business Process Management System (BPMS)) Aufgaben: Planung, Steuerung und Kontrolle der Abwicklung von Geschäftsprozessen (+ Analysen auf allen Ebenen) 1. Gestaltung von Geschäftsprozessen (unter Beachtung von Workflow- bzw. Automatisierungsaspekten) 2. Formale Modellierung von Geschäftsprozessen (explizite Spezifikation von Workflow-Schemata) 3. Operatives Management von Geschäftsprozessinstanzen ( Fälle ) 11-4

3 Geschäftsprozess (Workflow): zusammengehörige Abfolge von zeitlich und sachlogisch gegliederten Funktionen zum Zwecke einer Leistungserstellung Kontrollfluss! Geschäftsprozesse betreffen verschiedene Sichten (vgl. ARIS) Funktionssicht: Transformation von Objekten Datensicht: Prozessobjekte und Umfelddaten Organisationssicht: Ressourcen (Rollen, Menschen / Maschinen) : Koordination von Funktionen, Daten und Ressourcen 11-5 Organisationssicht Organisationseinheit: Element einer Organisationsstruktur bearbeitet Aufgabenkomplex, hat definierte Kompetenzen Beispiele: Vertriebsabteilung, Kostenstelle 417, CIO, Fertigungssystem auch: externe Partner Organisationstyp: Art der Gliederung einer Organisationseinheit Beispiele: disziplinarische Leitung, fachliche Leitung ggf. auch: Vertretungsdefinitionen, Tätigkeitsabfolgebeziehungen Stelle: Kleinste personelle Einheit einer Organisationsstruktur Beispiel: Abteilungsleiter Vertrieb Flachstahl, CIO Rolle: Mitarbeitertyp mit einem bestimmten Qualifikationsprofil Beispiel: Verkaufssachbearbeiter Flachstahl Qualifikation: Fähigkeit(sbündel) Beispiele: Diplom-Kaufmann, Englisch fließend in Wort und Schrift 11-6

4 Organisationssicht: Meta-Modell Aufbauorganisation Ausschnitt: Stelle 1..* 1..* Rolle 1..* 1..* Stellenbesetzung 1..* 1..* Qualifikation Anforderung Profil [Quelle: Scheer (2001)] 11-7 Organisationssicht: Meta-Modell Aufbauorganisation Ausschnitt: Organisationstyp Organisationsstruktur 0..* 0..* Organisationseinheit 0..* untergeordnet übergeordnet 1..* Ansiedlung 1..* Stelle Standort [Quelle: Scheer (2001)] 11-8

5 Organisationssicht: Meta-Modell Aufbauorganisation Ausschnitt: primär menschlicher Leistungsträger informationsbearbeitend materialbearbeitend informationsbearbeitend Organisationseinheit 0..* Ressourcenzuordnung 0..* materialbearbeitend primär technischer Leistungsträger [Quelle: Scheer (2001)] 11-9 Ziele Prozesseffizienz Durchlaufzeiten (?) Termineinhaltung Ressourceneffizienz (aufgrund der Prozesssichtweise nur sekundär?) Personal IT Maschinen Managementunterstützung Delegation Motivation Kontrolle Transaktionssicherheit Transaktion Funktion vs. Transaktion Funktion 11-10

6 Granularität von Funktionen eines Workflow-Schemas? nicht zu groß: atomar im Sinne einer Datenbanktransaktion nicht zu klein (Setup-/Koordinationskosten) Ausführung durch die selbe Ressource(nmenge) an einem Ort in einer beschränkten Zeit Ermöglichen von parallelen Abläufen Dimensionen Falldimension Ressourcendimension Ressource Aktivität, Vorgang (Activity) Funktion, Aufgabe (Task) Prozessdimension (funktional) Fall (Case) Fallbasierte Funktion bzw. Aufgabe (Work Item) 11-12

7 Abgrenzung Groupware stark strukturierte Prozesse Production Workflow Workflow Management Koordination Effizienz ( Straight Through Processing ) ad hoc Workflow kaum strukturierte Prozesse Groupware Selbstorganisation Flexibilität ( Case Handling ) Daten-/ Informationsorientierung Prozessorientierung Abgrenzungen Schwerpunkt des s bisher zumeist auf: Büroprozesse ( Office Logistics ) im Wesentlichen Menschen als Aufgabenträger (autonome Ressourcen?) Fokussierung auf informationstransformierende Funktionen Beispiel: Reisekostenabrechnung Office Logistics vs. Production/Distribution Logistics mehr Freiheitsgrade (Kopie und Transport von Objekten einfach, keine relevanten Restriktionen der Art Lagergröße usw.) Fallorientierung ( make-to-order ) Qualität schwer zu messen 11-14

8 Klassifikationsmerkmale als allgemein anwendbares Konzept in Abhängigkeit von Geschäftsprozessmerkmalen Prozessstruktur ( Routinisierbarkeit ): vordefinierter, strukturierter Prozess Ad-hoc-Prozess mit vordefinierten Funktionen Ad-hoc-Prozess mit Ad-hoc-Funktionen Reichweite: innerhalb eines Anwendungssystems innerhalb eines Unternehmens unternehmensübergreifend Ressourcen: Menschen, Software, IT-Hardware, Maschinen Granularität von Prozessobjekten Funktionsgranularität: Applikation, Komponente, Operation Grobarchitektur Meta-Prozessmodell? Workflow- Spezifikation Schnittstellen? Workflow Engine (Enactment Service, Routing ) Workflow- Modelle Ressourcen Prozessinstanzen Ereignisse Analysen Applikationen (Funktionen) Client- Applikationen 11-16

9 Modellierung von Workflows Elemente eines Workflows: Zustände (Prozessobjekt, Ressourcen, Aktivitäten, Umfeld,...) Ereignisse (z.b. Aktivität fertig, Ressource bereit, neuer Auftrag ) Routing von Prozessobjekten zu Funktionen (Kontrollfluss) Funktionen (Zustandsübergänge, Push vs. Pull) Anforderungen an Modellierungstechniken formal, mächtig, graphisch, einfach, standardisiert,... Mögliche Modellierungstechniken semi-formale Ausgangspunkte: EPK/EEPK, (Daten-)Flussdiagramme formale Basis: Petri-Netze, Aktivitätsdiagramme (UML), Prozessalgebren, Warteschlangen-Netzwerke, CPM/PERT,... Erweiterungen um Workflow-spezifische Aspekte? herstellerspezifische Modellierungstechniken? Workflow-Muster Anforderungen an WFMS Basis: Zustände Ereignisse (intern, extern) Funktionen Kontrollfluss (Routing): Sequenz Wiederholung Parallele Abläufe (AND-Split/Join, Fork) Alternative Abläufe (XOR-Split/Join, Conditional Routing ) explizit (Push, frühestmöglich) implizit (Pull, spätestmöglich) Inklusives Oder (OR-Split/Join, mit/ohne Synchronisierung) Mehrfache Instantiierung von Funktionen Zeitliche verbundene Aktivitäten Regeln für die Ressourcenzuordnung Synchronisation verschiedener Fälle (ggf. verschiedener WFMS) 11-18

10 Petri-Netze als mögliche Modellierungstechnik Stellen bzw. (individuelle) Marken bilden Zustände ab Transitionen repräsentieren Funktionen Aktivierung von Transitionen gemäß Schaltregeln Routing über einfache Teilnetze (AND-Split/Join, XOR-Split/Join) Verwendung individueller Marken ermöglicht komplexe Schaltregeln Trigger(-Stellen) zur Abbildung externer Vorbedingungen für die Ausführung von Aktivitäten (Zeit, Nachricht, Mitarbeiter) ( reaktives System) Workflow-Net eine Startereignisstelle, eine Zielereignisstelle Anforderungen an die Netzstruktur (z.b. Wohlgeformtheit) vgl. van der Aalst et al. (2002) Petri-Netze als mögliche Modellierungstechnik Trigger(-Stellen) als Schnittstelle zur Umwelt Darstellung mit expliziter Stelle: Triggerstelle Spezielle Syntax: Initiierung: Ressource Nachricht Zeit [keine erforderlich] 11-20

11 Petri-Netze als mögliche Modellierungstechnik Beispiel: Start Bestellung Rolle/Gruppe Bestellsachbearbeiter Produktionsteil Fertigung Versand Fremdteil Beschaffung Rechnung schicken Individuelle Marke (Bestellattribute) Fall / Prozessobjekt Zahlung Schaltregel eines Prädikat- Transitions-Netzes Ziel Mahnung? Fazit : Vision Office Automation Probleme: Netzwerke, isolierte Systeme, eingeschränkte Entwicklungstechniken und -werkzeuge, : Stagnation Heute: diverse Anbieter von Workflow-Management-Systemen generisch: Staffware, COSA, IBM MQSeries/Workflow,... embedded: SAP R/3 Workflow,... Coalition (WFMC) Standardisierung von Architektur und Terminologie vs. Groupware 11-22

12 Fazit Einsatz von in der Praxis noch am Anfang Routing von Dokumenten (Versicherungen, Banken,...) Embedded Workflow (im Rahmen eines ERP-Systems) Noch kein Einvernehmen über semantische Grundlagen des s vgl. Relationenmodell als Grundlage von Datenbanksystemen universelle Business Process Modeling Language (BPML)? Zukunft: Prozessschnittstellen Komponentenschnittstellen/-architekturen überbetriebliches flexible, dynamische Konfiguration von Geschäftsprozessen Web-Service-basierte Architekturen Verifikation, Validation, historische/experimentelle Analyse Literatur F. Leymann, D.Roller: Production Workflow Concepts and Techniques, Prentice Hall, W. van der Aalst, K. van Hee, K. van Heeringen:, MIT Press, Coalition: J. Becker, M. zur Mühlen, M. Gille: Workflow Application Architectures. In: Fischer/Layna, Workflow Handbook Lighthouse Point, B. Kiepuszewski, A.H.M. ter Hofstede, W.M.P. van der Aalst: Fundamentals of Control Flow in Workflow, Acta Informatica 39, S , W.M.P. van der Aalst, A.H.M. ter Hofstede, B. Kiepuszewski, A.P. Barros: Workflow Patterns, Distributed and Parallel Databases 14, S. 5 51, W.M.P. van der Aalst, A.H.M. ter Hofstede: YAWL Yet Another Workflow Language. QUT Technical report FIT-TR , Queensland University of Technology, Brisbane,