INFORMATIONSTECHNISCH UNTERSTÜTZTE KOOPERATION BEI BAUPROJEKTEN

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1 Fakultät Bauingenieurwesen INFORMATIONSTECHNISCH UNTERSTÜTZTE KOOPERATION BEI BAUPROJEKTEN INFORMATION TECHNOLOGY SUPPORTED COOPERATION IN CONSTRUCTION PROJECTS KURZFASSUNG UND THESEN ABSTRACT AND THESES Zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) an der Fakultät Bauingenieurwesen der Technischen Universität Dresden eingereichte DISSERTATION von verteidigt am 7. Februar 2007 Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Raimar J. Scherer Prof. Dr.-Ing. habil. Karsten Menzel Prof. Dipl.-Ing. Rasso Steinmann

2 INFORMATIONSTECHNISCH UNTERSTÜTZTE KOOPERATION BEI BAUPROJEKTEN KURZFASSUNG Voraussetzung für eine durchgängige unternehmens- und phasenübergreifende Informationsverarbeitung in Bauprojekten ist die enge Verzahnung von Prozessabläufen und Anwendungssystemen über die Unternehmensgrenzen hinweg. Ziel der Arbeit ist es, die unternehmensübergreifende Integration heterogener IT-Anwendungssysteme auf Basis wiederverwendbarer Geschäftsprozessmodelle zu unterstützen. Es erfolgt zunächst die Diskussion der Anforderungen an die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit in Bauprojekten sowie die Beschreibung und Bewertung vorhandener Lösungsansätze. Durch die theoretische Einführung in Unternehmenskooperationen, Geschäftsprozessmodellierung und Wissensmanagement wird ein Überblick über branchenunabhängige Grundlagen gegeben. Der in der Arbeit entwickelte Lösungsansatz gliedert sich in zwei Teilaspekte, die aufeinander aufbauen. Im ersten Teil wird ein branchenspezifisches Framework zur Initialisierung der für die kooperative Zusammenarbeit in einem Bauprojekt erforderlichen Randbedingungen entwickelt. Kern des Frameworks ist ein Bau- Netzwerk-Schema, mit welchem die Kooperationsrandbedingungen abgebildet werden können. Für die Entwicklung des Bau-Netzwerk-Schemas werden baubranchenspezifische Fachmodelle und Fachinformationen untersucht und in einem Gesamtmodell vereinigt. Der Ablauf zur Instanziierung des Bau-Netzwerk-Schemas für ein konkretes Projekt wird durch ein Vorgehensmodell gesteuert und in einem Framework-Editor umgesetzt. Im zweiten Teil des Lösungsansatzes werden (Referenz-)Prozessmuster entwickelt, um die Anpassung der vorhandenen unternehmensinternen Arbeitsabläufe und Anwendungssysteme an die unterschiedlichen Kooperationsrandbedingungen in verschiedenen Bauprojekten zu unterstützen. Die Prozessmuster dienen als Speicher expliziten Prozesswissens für unternehmensinterne Arbeitsabläufe und beschreiben eine modulare und generische Ausgangslösung zur Modellierung projektspezifischer Geschäftsprozesse. Durch die Verknüpfung mehrerer Prozessmuster zu einem unternehmensübergreifenden Gesamtprozess kann die durchgängige Informationsverarbeitung sichergestellt werden, ohne dass dabei Kernkompetenzen preisgegeben werden müssen. Für die Auswahl eines geeigneten Prozessmusters aus einem Prozess- Repository zur Ausführung einer Aufgabe in einem konkreten Bauprojekt wird die Methode des fallbasierten Schließens angewendet. Ein ausgewähltes Prozessmuster kann anschließend über generische Maßnahmen an die Kooperationsrandbedingungen angepasst werden. Für die Evaluation des entwickelten Lösungsansatzes wurden die Prozesse des Mängelmanagements in unterschiedlichen Bauprojekten analysiert, in Prozessmuster überführt und für einen konkreten Anwendungsfall implementiert.

3 INFORMATION TECHNOLOGY SUPPORTED COOPERATION IN CONSTRUCTION PROJECTS ABSTRACT A prerequisite for an integrated cross-company and phase spanning information processing in construction projects is the close inter-connection of processes and ITsystems beyond the company s borders. The goal of the research is to support crosscompany integration of heterogeneous IT-systems on the basis of reusable business process models. At the beginning, a discussion concerning the needs of cross-company collaboration in construction projects and a description and evaluation of existing approaches is outlined. A theoretical introduction into the areas of enterprise co-operation, business process modelling and knowledge management is conducted to provide an industryindependent overview. The developed approach is divided into two interdependent parts. In the first part an industry-specific framework for the initialisation of the constraints for collaboration in construction projects is developed. The centre of the framework is constituted by a construction network scheme, which is capable of representing the boundary conditions of a cooperation. For the development of the construction network scheme, industry-specific models and information are analysed and merged into an holistic model. The sequences for the instantiation of the construction network scheme are controlled by a sequence model and implemented into a framework-editor. In the second part of the approach (reference) process patterns are developed to support the configuration of existing internal processes and IT-systems for the different boundary conditions in various construction project cooperation. Process patterns act as storage units for explicit process knowledge of company-internal processes, and they provide a modular and generic primary solution for modelling project-specific business processes. By combining several process patterns into a cross-company process chain, integrated information processing is ensured without having to reveal the core competencies of the company. For the retrieval of a suitable process pattern from a process repository for the execution of a project-specific task, case-based reasoning methods are applied. Afterwards, the retrieved process pattern can be configured for the specific business case by generic methods. For the evaluation of the developed approach, fault and omission management processes in different projects have been analysed, transferred into process patterns and implemented for a given business case.

4 INFORMATIONSTECHNISCH UNTERSTÜTZTE KOOPERATION BEI BAUPROJEKTEN THESEN (1) Die kooperative Zusammenarbeit mehrerer Unternehmen in einem Bauprojekt wird zunehmend zum strategischen Erfolgsfaktor, was einen Wandel von einer internen zu einer unternehmensübergreifenden Betrachtung der Kooperation erfordert. (2) Unternehmensinterne Funktionen werden zumeist durch lokale IT-Anwendungssysteme unterstützt. Eine durchgängige unternehmens- und phasenübergreifende Informationsverarbeitung wird im Bauwesen aber nur in Teilbereichen realisiert. (3) Für die durchgängige Informationsverarbeitung in Bauprojekten ist die enge Verzahnung von Prozessabläufen und von IT-Anwendungssystemen über die Unternehmensgrenzen hinweg erforderlich. (4) Die Differenzierung in eine unternehmensübergreifende und eine unternehmensinterne Perspektive ermöglicht die konzeptionelle Trennung zwischen dem globalen und dem lokalen Projekt- und Prozesswissen. (5) Durch die Verknüpfung der unternehmensinternen Prozessabläufe der einzelnen Projektpartner zu einem unternehmensübergreifenden Gesamtprozess kann die durchgängige Informationsverarbeitung sicher gestelltwerden, ohne dass dabei Kernkompetenzen preisgegeben werden müssen. (6) Für die kooperative Zusammenarbeit in einem Bauprojekt ist es erforderlich, die Projektrandbedingungen, welche die Prozessgestaltung nachhaltig beeinflussen, in einem Ordnungsrahmen festzulegen. (7) Die Kooperationsrandbedingungen können in einem Gesamtmodell, welches unterschiedliche Fachmodelle und Fachinformationen vereinigt, formal abgebildet werden. In dem Gesamtmodell sind die Teilmodelle für Wertschöpfungen, Aufbauorganisation, Projektstruktur und IT-Infrastruktur zu verbinden. (8) Der Ablauf zur Initialisierung einer Bauprojekt-Kooperation kann durch ein Vorgehensmodell gesteuert werden. Dadurch können Inkonsistenzen und fehlende Informationen vermieden werden. (9) Zur flexiblen Anpassung der unternehmensinternen Abläufe und IT-Anwendungssysteme an die unterschiedlichen Kooperationsrandbedingungen einzelner Bauprojekte sollten Prozessmodelle und Informationssysteme möglichst generisch gestaltet werden. (10) Methoden der Geschäftsprozessmodellierung und deren Umsetzung mittels Serviceorientierter Architekturen (SOA) können die flexible Vernetzung des unternehmensübergreifenden Prozess- und Informationsmanagements ermöglichen. (11) Die Modellierung unternehmensinterner Arbeitsabläufe kann durch (Referenz-)Prozessmuster unterstützt werden. Prozessmuster dienen als Speicher expliziten Prozesswissens für unternehmensinterne Arbeitsabläufe und beschreiben eine modulare und generische Ausgangslösung zur Modellierung projektspezifischer Geschäftsprozesse. (12) Durch die Methode des fallbasierten Schließens kann ein geeignetes Prozessmuster zur Erbringung einer Leistung in einem Bauprojekt ausgewählt und für die Kooperationsrandbedingungen konfiguriert werden, um in einen Gesamtprozess integriert werden zu können.

5 INFORMATION TECHNOLOGY SUPPORTED COOPERATION IN CONSTRUCTION PROJECTS THESES (1) The cooperative collaboration of several organisations in a construction project is becoming a strategic factor of success. Therefore, a shift from an internal approach towards cross-company treatment of cooperation is necessary. (2) Company-internal functions are usually supported by local IT-systems. An integrated cross-company and phase spanning data processing has been realized only partially so far. (3) For integrated data processing in construction projects, a close inter-connection of processes and IT-systems beyond the company s borders has to be established. (4) The differentiation into cross-company and company-internal perspectives can facilitate the conceptual separation between global and local project and process knowledge. (5) By combining the company s internal processes of different project partners into an overall cross-company process, integrated data processing can be ensured without the need of revealing the core competencies of the company. (6) For conducting collaborative teamwork in a construction project it is essential to classify the factors that influence the process execution. (7) Cooperation constraint information can be represented in an overall model, which integrates different industry-specific models and information. Within the overall model, partial models for project phases, project organization, project structure and project information have to be combined. (8) The sequence for the initialisation of construction project cooperation can be controlled by a sequence model. Consequently, inconsistencies and missing information can be reduced. (9) To flexibly configure the company s internal processes and IT-systems for the different cooperation constraints in various construction project collaborations, process knowledge and IT-systems should be modelled in a generic manner. (10) Business process modelling methods and their implementation by service-orientated architectures (SOA) can ensure flexible integration of the cross-company process and information management. (11) The modelling of internal work processes can be supported by generic (reference) process patterns. Process patterns act as the storage units for the explicit process knowledge of internal company work processes, and they provide a modular and generic primary solution for the modelling of project-specific business processes. (12) By means of case-based reasoning methods, a suitable process pattern for the execution of a company s internal task in a specific project can be retrieved and configured for the project constraints, in order to be integrated into the overall process of the project.

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