Vorlesung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik W1311 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

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1 Vorlesung Grundzüge der Wirtschaftsinformatik W1311 Fakultät für Wirtschaftswissenschaften W. Dangelmaier Grundzüge der Wirtschaftsinformatik - Inhalt 1. Einführung: Worum geht es hier? 3. Modell 4. Modellierung von Gegenständen 5. Strukturmodelle (Gebildestruktur) 6. Verhaltensmodelle (Prozessstruktur) 7. Produktion 8. Digitale Fabrik 9. Datenorganisation und Datenmanagement 1. Datenintegration/Funktionsintegration 11. ommunikationssysteme, Internet, World Wide Web und Lab E-Commerce / E-Business 13. IT-Governance 14. Systementwicklung 15. Entscheidungsunterstützung 16. Planung von Investitionsalternativen 17. Wirtschaftlichkeitsrechnung 18. Glossar 1

2 Definition System Ein System ist ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes Ganzes. Ein System ist eine Gesamtheit von Elementen, die in struktureller und funktioneller Hinsicht auf bestimmte Weise untereinander verbunden sind. Demnach kann ein System durch seine Funktion und durch seine Struktur gekennzeichnet werden. Systembegriff Ein System ist durch 3 ategorien von Begriffen beschreibbar: Elemente/Subsysteme Eigenschaften Beziehungen zwischen den Elementen Wichtige Teile, die nicht Teil des Systems sind, werden als Umgebung beschrieben. Die Nahtstelle zwischen System und Umgebung heißt Systemgrenze. Elemente/Subsysteme Elemente/Subsysteme sind irgendwelche reale oder gedachte Dinge, z. B.: Berge, Flüsse, Seen Gebäude, Fahrzeuge, Straßen, Menschen Teile des menschlichen örpers (Augen, Ohren,...) Zahlen, Variablen Geometrische Figuren, Ziffern, mathematische Symbole Elemente werden auf der jeweiligen Diskursebene nicht mehr weiter unterteilt. 2

3 Eigenschaften Eigenschaften werden durch qualitative und/oder quantitative Parameter ausgedrückt, z. B.: Farbe, Form, und Abmessungen eines Gegenstands (Elementes) Fähigkeiten eines Menschen Radius, Umfang und Fläche eines reises Es werden nur die auf der jeweiligen Diskursebene relevanten Eigenschaften betrachtet. Beziehungen zwischen den Elementen Die Beziehungen stellen eine Ordnung unter den Elementen und Ihren Eigenschaften dar; sie können ebenfalls qualitativ oder quantitativ beschrieben werden, z. B.: Statische oder dynamische Lagebeziehungen Logische Verknüpfungen Warenaustausch & Devisenfluss zwischen verschiedenen Ländern Umgebung Die Umgebung umfasst alles, was außerhalb eines bestimmten Systems liegt; er werden zweckmäßigerweise nur solche Elemente der Umgebung betrachtet, die relevante Beziehungen zum System aufweisen. Systemgrenze Die Nahtstelle zwischen System und Umgebung ist die Systemgrenze. Systemgrenzen brauchen nicht mit irgendwelchen vorgegebenen Abgrenzungen physischer, geometrischer, organisatorischer oder juristischer Natur sein. Ihre Wahl hängt immer vom Zweck der Untersuchung ab. 3

4 Systemstruktur Das abstrakte Gerüst der Elemente und ihrer Beziehungen untereinander bezeichnet man als die Struktur eines Systems. Beispiel: Fabrik Lackiererei Rahmenfertigung Zwischenlager Entmontage Rohmateriallager Gabelfertigung Räderfertigung Fertiglager Die Fabrik ist das zu betrachtende System. Elemente sind die verschiedenen Abteilungen. Beziehungen entsprechen dem Materialfluss der Abteilungen, deren apazität Eigenschaften der Elemente sind. Lieferanten und unden sind nicht Teil des Systems, sie gehören zur Umgebung. Relationen Eine Relation zwischen zwei Subsystemen eines realen Systems kann funktioneller und raum-zeitlicher Art sein. Gegeben seien zwei Subsysteme vom Rang R-1, die als (R 1) S und bezeichnet (1) S ( R1) (2) seien. Diese Systeme haben die Subfunktionen 1 ; 2 Der Outputvektor des Subsystems S(1) besteht aus den Outputs 1,,, ; Während der Inputvektor des Subsystems S(2) aus den folgenden Inputs besteht: 2,,, ; Eine funktionelle Relation zwischen und liegt dann vor, wenn für mindestens ein p und ein q gilt, wenn also mindestens ein Output des Subsystems identisch ist mit mindestens einem Input des Subsystems. 4

5 Man kann nun eine Matrix aufstellen, bei der die Zeilen den und die Spalten den zugeordnet sind, und festlegen, dass die Elemente dieser Matrix die Werte oder 1 annehmen. y 1 x 1 (R 1) S (1) y 2 y 3 y 5 y 4 x 2 x 3 x 4 x 5 (R 1) S (2) Gebilde- und Prozessstruktur Bei der onkretisierung eines Systems in Raum und Zeit kann zwischen ortsabhängigen und zeitabhängigen Relationen unterschieden werden. Die räumliche Anordnung der Subsysteme ergibt die Gebildestruktur des Systems. Die Zeitabhängigkeit der Subfunktionen sowie die zeitabhängigen Relationen hingegen konstituieren die Prozessstruktur des Systems. (R 1) S (1) (R 1) S ( R 1) (2) S ( R 1) (3) S (4) (R) S (R 1) S ( R 1) (5) S (6) opplung 5

6 Funktion eines Systems Ein System S habe die Eingänge,,, und die Ausgänge,,,. Die Eingänge des Systems können zu einem Input-Vektor,,, Und die Ausgänge zu einem Output-Vektor,,, Zusammengefasst werden. Die Funktion eines Systems besteht nun in der Überführung bestimmter Eingangsgrößen in bestimmte Ausgangsgrößen, die Funktion eines Systems S ist also durch die Transformation des Vektors x in den Vektor y definiert: T nennt man den Transformations-Operator; er gibt die Regel an, nach der der Vektor in den Vektor überführt wird. Dieser Definition liegt der allgemeine mathematische Funktionsbegriff zugrunde: Eine mathematische Funktion ist eine eindeutige Abbildung aus einer Menge X in eine Menge Y; sie besteht in der Vorschrift, die jedem Element genau ein Element zuordnet. X nennt man den Definitionsbereich, Y den Wertebereich der Funktion; allgemein kann man auch vom Funktionsbereich sprechen. Der Definitionsbereich der Systemfunktion ist durch den Input-Vektor, ihr Wertebereich durch den Output-Vektor gegeben. 6

7 lassifizierung: Statische/dynamische Systeme Statische Systeme sind dadurch gekennzeichnet, dass Elemente, Beziehungen und alle charakterisierenden Größen zeitlich konstant sind. Bei dynamischen Systemen ist eine Reihe weiterer Differenzierungen möglich (determinierter Ablauf, zeitlich variabler Ablauf, zeitlich variables Verhalten, zeitlich variable Struktur): Art und Intensität der Beziehungen zwischen Systemen oder im Inneren des Systems können sich ändern Eigenschaften von Elementen sind veränderlich Änderungen der Struktur können auftreten lassifizierung: Input/Output Systeme Eine weitere Art von Systemen kann dadurch charakterisiert werden, das die Beziehungen in einem Fluss von Material, Energie oder Information bestehen. Die Elemente sind dann durch einen Input und Output entsprechender Größen charakterisiert, weshalb man von Input/Output-Systemen spricht. Gegebenenfalls kann man hier Elemente dadurch untergliedern, das man sie in permanente und temporäre Elemente gliedert. 7

8 lassifizierung: Geschlossene/Offene Systeme Systeme, die nur Beziehungen innerhalb der Systemgrenzen enthalten, nennt man geschlossene Systeme. Solche, die auch Beziehungen zur Umwelt aufweisen, werden als offene Systeme bezeichnet. Unternehmen sind immer offene Systeme. Was wäre ein geschlossenes System? lassifizierung: omplexität Ein System wird wesentlich charakterisiert durch den Grad der omplexität. Die omplexität wird bestimmt durch die Zahl der Elemente und ihrer Parameter sowie durch die Vielfalt und Variabilität der gegenseitigen Beziehungen. Mit steigendem Grad der omplexität nimmt die Schwierigkeit der Beschreibung eines Systems zu; äußerst komplexe Systeme sind überhaupt nicht mehr vollständig beschreibbar. lassifizierung: omplexität Gerüst: Absolut statische Struktur; feste, zeitlich invariable Elemente und Beziehungen; der Aufbau eines solchen Gerüsts ist meist ein erster Schritt im Hinblick auf eine systematische Durchdringung eines Sachverhalts; z. B. Straßennetz Uhrwerk: Einfachste dynamische Struktur mit genau vorhersehbaren Bewegungsabläufen; zu den Uhrwerken werden auch dynamische Systeme im Gleichgewicht gerechnet, sofern das ruhende Gleichgewicht als Spezialfall einer Bewegung aufgefasst wird; z. B. Waage, Dieselmotor Regler/Thermostat: Einfache dynamische Struktur, die mit vorhersagbaren Bewegungsabläufen permanent von außen her vorgegebene Gleichgewichtszustände anzustreben versucht; z. B. drehzahlgeregelte Maschine 8

9 lassifizierung: omplexität Zelle: Offene Systeme, mit sich selbsterhaltender Struktur; Entwicklung eines Eigenlebens; z. B. Amöben, Viren Pflanze: Arbeitsteilige, gegenseitig aufeinander angewiesene Zellen; schwache Empfänglichkeit für äußere Reize Tier: Organismen mit stark ausgeprägter Mobilität; Sinnesaufnahme (Augen, Ohren, Nervensystem und Hirn); Formung und Mutierung eines Umweltbildes durch Filterung der Umwelteindrücke Mensch: Selbstbewusstsein; überdenkt Umwelteindrücke; Fähigkeit, Symbole und Sprache zu benutzen; Zeitbewusstsein Menschliche Organisation/Gesellschaft: System des Zusammenspiels von verschiedenen Individualfunktionen; Beziehungen zwischen Individuum durch ommunikation; z. B. Unternehmen, Volkswirtschaft Transzendentes System: Noch nicht bekannt; mit dem heutigen menschlichen Intellekt nicht zu erfassende Systeme Hierarchie Die Systemdefinition enthält per se keine Zuordnung, ob etwas als System, Subsystem oder als Element zu betrachten ist. Es ist zulässig, ein Element heraus zu greifen, und in weitere Bestandteile aufzugliedern, die dann als Sub-/ Untersystem bezeichnet werden. Der umgekehrte Schritt lässt Übersysteme entstehen, die ein System nur noch als Black-Box sehen. Man kann ein System also als Ganzes oder detailliert betrachten. Fahrradfabrik Übersystem: Gesamtes Unternehmen Untersystem: Hochregallager 9

10 Hierarchie: Untersystem Greift man ein Element aus einem System heraus, zerlegt es in Bestandteile niedrigerer Ordnung, und betrachtet auch deren gegenseitigen Beziehungen, so entsteht ein Untersystem. Alle dem ursprünglichen Element zugeordneten Beziehungen werden zu äußeren Beziehungen des Untersystems zu seiner Umwelt. Die Systemgrenze entspricht dem Umfang des ausgewählten Elementes. Hierarchie: Übersystem Man kann aber auch in umgekehrter Richtung ein System als Teil eines übergeordneten Gebildes, eines Übersystems, betrachten. Das ursprüngliche System wird dann selber zu einem Element des Übersystems. Bei diesem Wechsel der Betrachtungsweise werden innere Beziehungen des ursprünglichen Systems vernachlässigt, und das System wird nur noch als Ganzes wahrgenommen. Subsysteme Die Subsysteme eines Systems lassen sich ebenso wie dieses selbst durch ihre Funktion kennzeichnen; die Funktion eines Subsystems wird als Subfunktion bezeichnet. Die Art der Subsysteme wird also durch die Subfunktion und, soweit dies erforderlich ist, wiederum durch deren Struktur bestimmt. Hat ein System den Rang R, so gilt für die Subsysteme dieses Systems der Rang R-1. Hierarchie Ein System vom Rang R-1 ist Element im System vom Rang R, während dieses wiederum Element im System vom Rang R+1 ist. 1

11 Systemgliederung nach Aspekten Überall dort, wo Verknüpfungen zwischen den Subsystemen existieren, sind die Querbeziehungen aufzuzeigen, um trotz der Aufgliederung die Zusammenhänge des Gesamtsystems sichtbar zu machen. Dabei können verschiedene Aspekte unterschieden werden: Die Aspektbetrachtung Teilsysteme konzentriert sich auf einzelne Merkmale. Bei einer solchen Gliederung nach Aspekten können Überschneidungen vorkommen, Elemente also in mehreren Teilsystemen auftauchen. Beispiel: Energiefluss, Materialfluss, Informationsfluss, Personenfluss, Sub-/Untersystem Wir wählen ein Gliederungskriterium das partitionierend wirkt (abgegrenzte Untersysteme!) lokale Zusammenhänge schafft. Jedes Element nur in einem einzigen Untersystem. Teilsystem/Aspekt Wir wählen ein Gliederungskriterium das überall gilt (Zusammenhang!) sich von anderen Gliederungskriterien gut separieren lässt. Jedes Element kann in allen Teilsystemen auftreten. 11

12 Beispiel Presswerk Auftrag: Ein Auftrag der Fertigungssteuerung an das Presswerk, bestimmte Teile zu bestimmten Mengen und Terminen zu fertigen. Teil: Arbeitsgang: Pressenstraße: Ein Teil ist ein nicht zerlegbarer Gegenstand aus einem Stoff. Ein Arbeitsgang ist eine Teilverrichtung auf einer Maschine. Die Pressen sind im Presswerk in Pressenstraßen gruppiert. Eine Pressenstraße umfasst 8 Pressen. Die opfpresse hat ca. 2. to Presskraft und ist eine Ziehpresse, mit der die ontur eines arosserieteils gezogen wird. Die nachfolgenden Pressen haben zwischen 8 to und 1.5 to Presskraft und dienen zum endgültigen Beschneiden des Bleches. Da das Presswerk insgesamt 5 Straßen umfasst, stehen im Presswerk 4 Pressen. ostenstelle: Rüstkapazität: Fertigungssteuerung: Transport: Eine ostenstelle ist ein autonomes Gebilde hinsichtlich der Betriebsmittel- und Personalkapazität. Sie umfasst jeweils eine Pressenstraße. Die Rüstkapazität steht für das gesamte Presswerk zur Verfügung. Die Fertigungssteuerung erfolgt im Presswerk durch dezentrale Werkverteiler. Die Anlieferung der geschnittenen Platinen erfolgt per ran. Der Abtransport der fertigen Teile wird von Traktoren in Behältern erledigt. 12

13 Begriff: Beispiel: Systemgrenzen: Zum Materialeinkauf: Bereitstellung des Materials Zur Fertigungssteuerung: Übermittlung der Aufträge Zum Lager: Anlieferung der fertigen Teile usw. Umwelt: Einkauf Aspekt Produktionsversion Energieversorgung Aspekt Energie Direktion Aspekt Information Übersystem: System: Untersystem: Hierarchie: Gesamtes Automobilwerk bzw. Produktion Presswerk z. B. 1 Presse / Leitstand der FST Hierarchie der Funktionen / Objekte Begriff: Element: Globale / Detaillierte Betrachtung: Teilsystem (Aspekte): Beispiel: Aufträge: Element von Auftragsbestand Pressen, Bedienungsperson usw. Element von Produktionssystem Global: Detail: Presswerk als Ganzes mit Input und Output z. B. 1 Presse mit 4 Mann Bedienung Aspekt Produktion: Teilsysteme sind die Fertigungseinrichtungen, die Fördersysteme, das Personal und die Aufträge omplexität: Höchste bekannte Stufe Black Box: Annahme: Produktionssystem sei Black Box Input: Aufträge, Material, Energie Output: Fertige Teile, Abfall 13

14 Zusammenfassung Das Systemkonzept erlaubt ein komplexes Gebilde in logisch geordneter Art und Weise aufzugliedern und dabei einzelne Teile für eine detaillierte Untersuchung heraus zu greifen, ohne dabei den Gesamtzusammenhang aus den Augen zu verlieren. Diese Technik kann einmal bei der Analyse existierender Systeme angewendet werden, das heißt bei der deskriptiven Betrachtung. Dieselbe Technik lässt sich auch anwenden bei der konstruktiven, gestaltenden Arbeit an Systemen. 14